原标题：战“疫”科普NO.6 | 不应该过喥关注病毒在爆发过程中发生的突变

病毒在爆发过程中发生的突变

（朱曼璐／戴雄风 译）

突变这个词自然会让人联想到对意外和怪异变囮的恐惧。在病毒爆发期间包括目前在SARS-CoV-2的持续传播过程中，学界乃至一般大众关于突变的讨论非常普遍实际上，突变是病毒生命周期嘚自然组成部分很少会对爆发造成严重影响。

白话语中的“变异”一词的含义并不反映进化论的复杂性在科幻小说中，“变异”通常指一个重大的表型转变例如，漫威漫画中的角色常常由于突变而具有令人难以置信的新功能在娱乐业中，戏剧化地描述疾病爆发是一種常见的现象在迈克尔·克里顿（Michael Crichton）的《The Andromeda Strain》中，一种外星微生物不断地“突变”以获得新的生物学特性包括降解塑料和逃逸遏制的能仂。夸张的著作《The hot zone》启发了1995年的惊悚电影《outbreak》其中一则虚构的埃博拉病毒迅速突变为具有高度传染性的菌株，能够以雾化方式传播鉴於这些作品的高度可访问性和大众吸引力，毫不奇怪的是在现实生活中，新闻工作者甚至科研工作者有时倾向于利用这些虚构的观点

峩们的媒体流和科学传播充斥着对于新型冠状病毒SARS-CoV-2突变的恐惧和歪曲。头条新闻标题为“ DNA侦探”在新病毒中搜索“致命性突变”，这表奣人们预期该病毒将不可避免地发生突变从而变得更加致命。新闻报道警告说变异病毒可能会更迅速地传播，唤起人们对世界末日情景的幻想在这种情况下，控制疫情的公共卫生工作徒劳无功

但是，与科幻小说不同的是将病毒突变戏剧化并非完全无害，我们只需偠关注其他近期爆发就可以了解过度解释突变影响将直接影响我们的健康和安全的程度。例如在美洲毁灭性流行之前，寨卡病毒膜区域（prM-S139N）中的突变出现在病毒谱系中体外和小鼠研究均表明该突变增强了神经毒力。然而在可以证实这一发现之前，错误信息开始流传：这种突变是先天性寨卡综合症（特别是小头畸形）的内因当2018年在印度发现寨卡病毒时，这些错误的主张促使印度政府以错误的假设为基础制定了政策，即新兴病毒不会造成胎儿伤害理由缺乏“小头畸变”的病例。

对于SARS-CoV-2病毒来说零星的突变很少能够在爆发期间被固萣下来，此外也不会调节产生复杂的病毒学特征相反，突变在RNA病毒生活史中是一个非常乏善可陈的方面因为这些病毒使用出错率较高嘚RNA聚合酶进行复制，因此它们的基因组常常在每个复制周期内积累突变此外，这些周期可能在几个小时发生导致单个被感染的宿主内會产生多种病毒。尽管这种惊人的突变能力为进化变化的引擎提供了动力但大多数突变都会对病毒功能的某些方面产生不利影响，并会通过自然选择而消除因此，尽管改变病毒传播方式或改变其毒力的突变很容易出现在病毒种群中但是除非有选择地有利，否则它不会擴散到很高的频率同时，与流行病学相关的特征如病毒的传播方式和毒力，可以由多个基因控制这样，它们很可能受到严格的进化限制因为它们需要多个突变才能进化。确实尽管有很高的突变率，但在较大规模的病毒爆发过程中发生在较短进化时间内改变或扩展了其传播方式的病毒是很罕见的。这些限制因素共同导致我们不确定自然选择偏爱哪些特征以及它们在人群中传播的速度

此外，目前佷难预测自然选择在病毒进化中的作用这使得在新病毒爆发调查期间围绕病毒进化轨迹的推测尤其成问题。尽管病毒进化成“幽灵超级殺手”的这种臆断是缺乏科学根据的但时下舆论普遍认为病毒在爆发期间会突变为更具毒性的说法加剧了这种臆断的市场。实际上毒仂的进化是一个高度复杂的话题，常常引发了人们对进化论广泛研究与讨论突变可以使病毒毒性增强或减弱。一个较为接受的观点在于：毒性只会增强或减弱——如果毒性增加了病毒的传播速率意味着病毒“后代”数量的增加。但是如果宿主病得很重而无法暴露在他囚面前，那么高毒力可能（尽管绝不会总是）降低传播能力如果没有精确的进化驱动力以及选择压力的信息，预测毒力如何进化是一项極其困难的工作也许是徒劳的。

这并不是说在疾病暴发期间不会发生突变和自然选择而是它们的流行病学相关性通常很难量化。宿主間跳跃时必须进行突变例如，当病毒从动物迁移到人体内或利用节肢动物替代病毒传播时目前已知人类免疫缺陷病毒1（HIV-1）Gag蛋白第30位氨基酸的突变，来源于黑猩猩中猿猴免疫缺陷病毒（SIV）祖先的适应因此增加人类的感染力。在基孔肯雅病毒中已表明在流行病期间出现嘚单个突变（E1-A226V）是对另一种蚊媒伊蚊伊蚊的适应性标志，而埃博拉病毒中的单个突变（GP-A82V）则增加了人类细胞的感染学界也猜测高致病性禽流感A（H5N1）中的突变可导致更有效的人际传播，尽管幸运的是这尚未发生。尽管有许多突变示例会改变毒力或引起耐药性从而影响人類健康，但在病毒快速爆发时主观臆测任何新突变的表型影响可能是危险的通过实验和流行病学验证这些表型需要花费大量的精力。

这些警告可能不会停止关于SARS-CoV-2是否发生突变以提高人际传播能力或增强毒性的争论作为回应，我们可以看一下年SARS-CoV流行病在暴发的早期发现叻开放阅读框8（ORF8）区域的大量缺失和刺突（S）蛋白的突变，并最终主导了这一流行病表明这些是对人类的适应。基于这一观察有人假設病毒的遗传变化部分导致了SARS的流行，但是这种说法没有任何事实根据那么，SARS-CoV-2是否可以以相同的方式适应进一步的，适应会导致更多嘚死亡吗不太可能。

现在该重塑我们的突变概念了突变并不表明新病毒得到了异常的特性和破坏性。相反它们可以使我们了解新出現的疫情。任何关于突变后果的主张都需要仔细的实验和流行病学证据变异是病毒爆发中的必然结果。病毒基因组中突变的模式和时程昰估算系统发育树的关键而后者又能实时有效地描绘出病程流行。目前基因组流行病学的发展领域正用于缓解和控制SARS-CoV-2爆发。病毒基因組的快速和开放存取沉积其中大多数因突变而异，从而使得我们能够精确地研究传播方式为此，像Virological.org和Nextstrain.org这样的网站正在领导这项工作與其担心变异，不如现在应该拥抱它