Tiến hóa và Sự xuất hiện của Virus

Virus tiến hóa nhanh chóng thông qua đột biến và trao đổi gen, và sự xuất hiện của các loại virus mới hoặc mới được nhận diện, thường là sau khi lây truyền từ vật chủ dự trữ ở động vật, là một đặc điểm lặp đi lặp lại trong sinh học của chúng.

Definition

Tiến hóa và sự xuất hiện của virus là nghiên cứu về cách virus thay đổi di truyền theo thời gian và cách các loại virus mới hoặc chưa được nhận diện trước đây phát sinh và thiết lập trong quần thể vật chủ.

Scope

Chủ đề này bao gồm các nguồn biến đổi di truyền của virus, bao gồm tỷ lệ đột biến cao ở virus RNA, tái tổ hợp và tái sắp xếp bộ gen phân đoạn; quần thể giả loài (quasispecies) và hậu quả của quá trình sao chép dễ mắc lỗi; khái niệm về virus mới nổi và tái nổi; và các quá trình thay đổi phạm vi vật chủ và lây truyền từ vật chủ dự trữ ở động vật. Nó xem xét sự thay đổi của virus như một hiện tượng vừa tiến hóa vừa sinh thái.

Core questions

• Cơ chế nào tạo ra sự biến đổi di truyền ở virus?
• Tại sao virus RNA có xu hướng tiến hóa đặc biệt nhanh chóng?
• Làm thế nào virus lây truyền từ loài vật chủ này sang loài vật chủ khác?
• Những điều kiện nào thuận lợi cho sự xuất hiện của các tác nhân virus mới?

Key concepts

• Tỷ lệ đột biến ở virus RNA
• Tái tổ hợp và tái sắp xếp
• Quần thể giả loài (Quasispecies)
• Thay đổi phạm vi vật chủ và lây truyền
• Virus mới nổi và tái nổi

Key theories

Quần thể giả loài và sự biến đổi của virus

Quá trình sao chép dễ mắc lỗi, đặc biệt ở virus RNA, tạo ra một quần thể đa dạng các bộ gen có quan hệ gần gũi mà chọn lọc tác động lên, giúp giải thích sự thích nghi nhanh chóng của virus và thách thức trong việc kiểm soát một số loại virus.

Mechanisms

Biến đổi di truyền của virus phát sinh từ các đột biến được đưa vào trong quá trình sao chép bộ gen, đặc biệt là bởi các polymerase dễ mắc lỗi của virus RNA, và từ tái tổ hợp hoặc tái sắp xếp khi các virus có liên quan đồng nhiễm một tế bào. Sự biến đổi này, tác động lên các quần thể lớn và được tạo ra nhanh chóng, cho phép thích nghi nhanh chóng, bao gồm các thay đổi mở rộng phạm vi vật chủ. Sự xuất hiện thường xảy ra sau khi lây truyền từ vật chủ dự trữ ở động vật sang một quần thể vật chủ mới nơi các điều kiện sinh thái cho phép lây truyền.

Clinical relevance

Sự tiến hóa nhanh chóng của virus là nguyên nhân gây ra những thách thức như nhu cầu định kỳ cập nhật một số loại vắc-xin và sự xuất hiện của các biến thể, trong khi sự xuất hiện của virus từ vật chủ dự trữ ở động vật là một nguồn lây nhiễm mới định kỳ, làm cho chủ đề này trở nên quan trọng để hiểu về các đợt bùng phát và cung cấp thông tin cho công tác giám sát.

History

Khái niệm quần thể giả loài (quasispecies) của virus, được phát triển từ công trình lý thuyết của Manfred Eigen và được áp dụng cho virus bởi các nhà nghiên cứu bao gồm Esteban Domingo, đã định hình lại virus RNA như những quần thể đa dạng, tiến hóa nhanh chóng, giúp giải thích khả năng thích nghi của chúng và khó khăn trong việc loại bỏ một số loại virus.

Key figures

• Manfred Eigen
• Esteban Domingo

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Tại sao virus RNA có xu hướng tiến hóa nhanh hơn virus DNA?

Nhiều virus RNA sao chép bộ gen của chúng bằng các polymerase thiếu khả năng sửa lỗi, do đó chúng tích lũy đột biến với tốc độ cao. Kết hợp với kích thước quần thể lớn và thời gian thế hệ ngắn, điều này tạo ra sự thay đổi và thích nghi di truyền nhanh chóng.