Как развиваются новые варианты Covid-19
Наблюдаются первые признаки "конвергентной эволюции" вариантов Sars-CoV-2. То есть, похоже, что в настоящее время не существует одного варианта Covid-19, который сменяет другой, как это было в прошлом, а циркулирует несколько суб-вариантов, которые накапливают очень похожие мутации, и все они связаны с повышенной иммунорезистентностью вируса.
Этот механизм ученые назвали эволюционной конвергенцией, позаимствовав название явления, при котором различные виды, живущие в одинаковых условиях, под воздействием одинакового давления окружающей среды, развивают структуры или адаптации, которые приводят к тому, что они выглядят очень похоже.
Что произошло за последние два года
Надо сказать, что странности начались не сейчас. Эволюция Covid-19 с самого начала была причудливой. Во второй половине 2020 года, после начального периода, когда вирус мутировал очень слабо, появились три варианта Альфа, Бета и Гамма: три разных штамма в трех разных частях мира, все с относительно схожими мутациями. В 2021 году сценарий изменился: мир начал переживать несколько волн, в каждой из которых доминировал один из вариантов: скипетр переходил от Альфы к Дельте, а затем от Дельты к Омикрону; при этом, однако, каждый вариант значительно отличался от предшествующего. Короче говоря, мы больше не находились в режиме "непрерывной" эволюции, когда один штамм постепенно накапливает мутации, а скорее в почти дискретном режиме, состоящем из больших эволюционных скачков, каждый из которых относится к штамму, который, казалось бы, появляется почти из ниоткуда. Наконец, между концом 2021 и началом 2022 года ситуация, похоже, вернулась к прежнему режиму, с распространением суб-вариантов BA.1, BA.2, BA.3, BA.4 и BA.5 и их вторых поколений, все из которых, похоже, имеют очень похожие формы с точки зрения мутаций.
Настоящее и будущее: наступает ли Кентавр?
Сейчас, после роста числа случаев заражения несколько месяцев назад, вызванного вариантом Омикрон 5 (в настоящее время наиболее распространенным и ответственным в США за 80% случаев), и после относительно "спокойного" лета, внимание экспертов сосредоточено на возможной осенней волне: по мнению авторов итальянского исследования, опубликованного в , в осенней волне может доминировать индийский вариант, так называемый Кентавр, эволюция второго поколения варианта Омикрон BA.2, под кодовым названием BA2.75. Этот вариант, очевидно, очень эффективно связывается с человеческими рецепторами Ace2, что делает его потенциально способным распространяться очень быстро.
Гомоплазия и эволюционная конвергенция: птицы и летучие мыши
Это подводит нас к теме эволюционной конвергенции, которую недавно затронул "Новый Атлас" в статье о будущем Sars-CoV-2, где собраны последние соображения нескольких вирусологов по этому вопросу. Это не новая тема: например, еще в июне 2020 года в журнале "Инфекция, генетика и эволюция" было опубликовано исследование группы ученых под руководством Франсуа Беллу из Института генетики Университетского колледжа Лондона, в котором говорилось о том, что эволюция Sars-CoV-2 в разных частях света характеризовалась высоким уровнем гомоплазии - то есть он адаптировался к людям одинаковым образом. Проанализировав почти 8000 последовательностей Sars-CoV-2 из стран, расположенных в различных географических зонах, авторы работы наблюдали не менее 198 независимо возникающих мутаций. "Явление, о котором идет речь в этой работе, — сказал Джузеппе Новелли, генетик из римского университета Тор Вергата, — хорошо известно, это "эволюционная конвергенция", и это обычное поведение среди вирусов. Гомоплазия в основном касается того факта, что в процессе эволюции некоторые биологически различные структуры, такие как крылья млекопитающих, например, летучих мышей, и крылья птиц, достигают одной и той же цели, хотя генетически они происходят из разных условий. Поэтому гомоплазия - это своего рода эволюционная конвергенция иного биологического происхождения". В эволюционной биологии, вкратце, теория эволюционной конвергенции объясняет, как и почему совершенно разные организмы могут развивать, по отдельности, но под одинаковым давлением окружающей среды, сходные черты.
Каждому свой шип
В случае Sars-CoV-2 та же концепция применима к структуре знаменитого теперь белка шипа: Rbd, или домена связывания рецептора, который расположен в верхней части шипа и помогает вирусу прикрепляться к определенным рецепторам в клетках человека, играя таким образом ключевую роль в заражении и репликации патогена. Недавно было проведено исследование (пока еще в предпечатной версии в BiorXive), которое показало, что все новые суб-варианты Омикрон имеют мутации на Rbd, что, по мнению экспертов, указывает на то, что вирус ищет (и находит) новые стратегии обхода иммунитета человека. "Конвергентная эволюция Rbd, — объяснил Юньлун Цао, один из авторов статьи, — означает, что мутации Rbd, развившиеся из самых последних штаммов Омикрон, все сходятся к одним и тем же участкам. Наблюдение такой закономерности означает, что Sars-CoV-2 будет эволюционировать иммуноразрушающие мутации гораздо чаще, чем в прошлом, и поэтому новые мутации будут гораздо более иммуноразрушающими".
Несколько других "охотников за вариантами" также независимо друг от друга пришли к тем же результатам, настолько, что это явление получило название "Великая конвергенция". Однако пока неясно, насколько стоит беспокоиться: "Возможно, — говорит Цао, — что клетки иммунной системы продолжают распознавать вирус, несмотря на эти мутации в Rbd, поскольку они также полагаются на другие части вируса, которые еще не подверглись мутации. Но возможны и дальнейшие события, которые полностью нейтрализуют эффективность антител, вызовут высокую частоту инфекций и приведут к тяжелым заболеваниям у некоторых людей".