病毒与进化

正如自然选择塑造了人类、植物和地球上所有生物的进化一样，自然选择也塑造了病毒。虽然病毒在技术上不是活的——它们需要宿主生物体才能繁殖——但它们受到进化压力的影响。

人类免疫系统使用许多策略来对抗病原体。病原体的工作是逃避免疫系统，产生更多的自身副本，并传播给其他宿主。帮助病毒发挥作用的特征往往会代代相传。使病毒难以传播到其他宿主的特征往往会丢失。

例如，一种病毒的突变使其对人类宿主特别致命，并在感染后几个小时内杀死宿主。该病毒需要一个新的、健康的宿主才能让其后代生存。如果它在宿主感染他人之前杀死了宿主，那么这种突变就会消失。

宿主保护自己免受病毒侵害的一种方法是产生针对病毒的抗体。抗体锁定病毒的外表面蛋白质并防止其进入宿主细胞。与感染宿主的其他病毒不同的病毒具有优势：宿主对该病毒没有预先存在的抗体形式的免疫力。许多病毒适应涉及病毒外表面的变化。

下面我们来看看病毒进化中的两个特殊情况：流感病毒和人类免疫缺陷病毒（HIV，导致艾滋病的病毒）的进化是如何发生的。这两种病毒都是RNA病毒，这意味着它们的遗传物质是用RNA编码的，而不是DNA编码的。DNA 是一种比 RNA 更稳定的分子，DNA 病毒在其繁殖过程中会进行校对检查。他们设法使用宿主细胞来验证病毒DNA复制。如果病毒在复制DNA时犯了错误，宿主细胞通常可以纠正错误。因此，DNA病毒不会发生太大变化或突变。然而，RNA是一种不稳定的分子，RNA病毒在复制过程中没有内置的校对步骤。复制RNA的错误经常发生，宿主细胞不会纠正这些错误。RNA病毒突变很常见，可能对其宿主产生重要影响。

流感病毒

流感病毒是属于三种类型之一的简单实体：甲型、乙型或丙型。它们由不超过七到八个RNA片段组成，这些片段被包裹在一个蛋白质包膜中。病毒RNA的突变和不同来源的RNA重组导致病毒进化。

抗原漂移

流感病毒可以通过与病毒表面蛋白血凝素和神经氨酸酶（简称HA和NA）相关的基因突变逐渐进化。这些突变可能导致病毒的外表面看起来与先前感染过病毒祖先株的宿主不同。在这种情况下，先前感染祖先菌株产生的抗体无法有效对抗变异病毒，从而导致疾病。（血凝素和神经氨酸酶是流感亚型的首字母缩写。例如，甲型H1N1流感病毒导致了2009年的流感大流行。随着突变在病毒的后代中积累，病毒会“漂移”远离其祖先毒株。

抗原漂移是每个流感季节通常需要研制新的流感疫苗的原因之一。科学家们试图预测目前流行的流感病毒可能会发生哪些变化。他们创造了一种旨在对抗预测病毒的疫苗。有时预测是准确的，流感疫苗是有效的。其他时候，预测没有达到目标，疫苗无法预防疾病。

抗原转变

抗原转移是两种或多种类型的甲型流感结合形成与祖先毒株截然不同的病毒的过程。产生的病毒具有新的 HA 或 NA 亚型。抗原转移可能导致全球疾病传播或大流行，因为人类几乎没有或根本没有抗体来阻止感染。但是，如果新的甲型流感亚型不容易在人与人之间传播，则疾病爆发将受到限制。

抗原转变以两种方式发生。首先，当两种或多种不同的甲型流感病毒感染同一宿主细胞并结合其遗传物质时，可以通过基因重组或重组发生抗原转移。甲型流感病毒可以感染鸟类、猪和人类，当这些病毒类型结合在一起时，可能会发生重大的抗原转变。例如，猪流感病毒和人类流感病毒可能在鸟类中结合，导致完全不同的流感类型。如果病毒感染人类并在他们之间有效传播，则可能会发生大流行。

其次，甲型流感病毒可以从一种生物体（通常是鸟类）跳到另一种生物体（如人类），而不会发生重大遗传变化。如果病毒在人类宿主中发生变异，使其容易在人与人之间传播，则可能导致大流行。

在所有情况下，抗原转移会产生具有新的HA或NA亚型的病毒，而人类对此没有或很少预先存在的抗体。一旦科学家能够识别出新的亚型，通常就可以制造出一种提供病毒保护的疫苗。

为什么抗原转移只发生在甲型流感中，而不是乙型和丙型流感？甲型流感是唯一可以感染多种动物的流感类型：人类、水禽、其他鸟类、猪、狗和马。因此，乙型和丙型流感重组的可能性非常低或根本不存在。

2003年在亚洲爆发的禽流感可能引发大流行。甲型H5N1流感病毒从受感染的鸟类传播给人类，导致严重的人类疾病。但该病毒尚未进化到容易在人类中传播，也没有发生H5N1大流行。

艾滋病毒

由于多种原因，导致获得性免疫缺陷综合症 （AIDS） 的病毒是一种高度遗传变异的病毒。首先，它的繁殖速度比大多数其他实体快得多。它每天可以生产数十亿个副本。当它快速复制自己时，它通常会犯错误，这转化为其遗传密码的突变。突变对病毒的生存越有利，它就越有可能自我繁殖。

HIV变异性的另一个原因是病毒在个体内重组和形成新变异的能力。当宿主细胞感染两种不同的HIV变体时，就会发生这种情况。两种病毒的元素可能会结合在一起，产生一种新病毒，该病毒是两个亲本的独特组合。

艾滋病毒的快速进化具有重要后果。HIV可以迅速产生对抗HIV药物的耐药性。此外，针对快速变化的病毒进行疫苗治疗具有挑战性。迄今为止，研究人员已经开发了几种候选HIV疫苗，但没有一种在临床试验中表现良好，无法获得许可。

来源

• 伯克，DSHIV重组：一种重要的病毒进化策略.新发传染病。1997年9月;3（3） 沃尔特·里德陆军研究所。2018年10月1日访问。
• 疾病预防控制中心。流感病毒如何变化：转移和漂移。2018年10月1日访问。
• 疾病预防控制中心。流感病毒的种类.2018年10月1日访问。
• 加州大学古生物学博物馆。从病毒的角度看进化.2007年12月。2018年10月1日访问。
• 加州大学古生物学博物馆。HIV：终极进化者.2018年10月1日访问。