病毒进化与出现

病毒通过突变和基因交换迅速进化，新的或新近发现的病毒（通常在从动物宿主跨越后出现）是其生物学的一个经常性特征。

Definition

病毒进化与出现是研究病毒如何随时间发生基因变化，以及新的或以前未被识别的病毒如何出现并在宿主群体中建立起来的学科。

Scope

本主题涵盖病毒遗传变异的来源，包括RNA病毒的高突变率、重组和分段基因组的重配；准种和易错复制的后果；新兴和再现病毒的概念；以及宿主范围转移和从动物宿主溢出的过程。它将病毒变化视为一种进化和生态现象。

Core questions

• 病毒产生遗传变异的机制有哪些？
• 为什么RNA病毒进化得特别快？
• 病毒如何从一个宿主物种跨越到另一个宿主物种？
• 哪些条件有利于新病毒的出现？

Key concepts

• RNA病毒的突变率
• 重组和重配
• 准种
• 宿主范围转移和溢出
• 新兴和再现病毒

Key theories

准种和病毒变异

易错复制，尤其是在RNA病毒中，会产生一个由密切相关基因组组成的多样化群体，选择作用于这些基因组，这有助于解释病毒的快速适应性以及控制某些病毒的挑战。

Mechanisms

病毒遗传变异来源于基因组复制过程中引入的突变，特别是RNA病毒易错聚合酶导致的突变，以及当相关病毒共同感染一个细胞时发生的重组或重配。这种变异作用于庞大且快速产生的种群，使得病毒能够迅速适应，包括扩大宿主范围的变化。病毒的出现通常发生在从动物宿主溢出到新的宿主群体后，并在那里生态条件允许传播。

Clinical relevance

病毒的快速进化是导致一些疫苗需要定期更新和变异株出现等挑战的根本原因，而病毒从动物宿主出现是新传染病反复出现的来源，这使得本主题对于理解疫情爆发和为监测提供信息至关重要。

History

病毒准种的概念源于曼弗雷德·艾根（Manfred Eigen）的理论工作，并由包括埃斯特班·多明戈（Esteban Domingo）在内的研究人员应用于病毒，将RNA病毒重新定义为多样化、快速进化的种群，这有助于解释它们的适应性以及根除某些病毒的难度。

Key figures

• Manfred Eigen
• Esteban Domingo

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

为什么RNA病毒往往比DNA病毒进化得更快？

许多RNA病毒通过缺乏校对功能的聚合酶复制其基因组，因此它们以高突变率积累突变。结合庞大的种群规模和较短的世代时间，这导致了快速的基因变化和适应。