Когато чуете термина „еволюционно дърво“, може да се сетите за Чарлз Дарвин и изследването на връзките между различните видове в продължение на период от милиони години.
Докато концепцията за „еволюционно дърво“ е възникнала в книгата на Дарвин „За произхода на видовете“, човек може да приложи тази концепция за всичко, което се развива, включително към вирусите.
Учените могат да изучават еволюцията на SARS-CoV-2, за да научат повече за това как функционират гените на вируса. Също така е полезно да се правят изводи за разпространението на вируса по света и какъв вид ваксина може да бъде най-ефективна.
Вирусите се развиват чрез мутиране. Тоест, във времето има промени в генетичния им код. Начинът, по който се случва, е малко като тази игра на телефон. Ейми е първата играчка и думата й е „CAT“. Тя прошепва думата си на Бен, който случайно чува „МАТ“. Бен прошепва думата си на Карлос, който чува „MAD“. Докато играта на телефона продължава, думата ще се трансформира все по-далеч от първоначалната си форма.
Можем да мислим за биологичен генетичен материал като последователност от букви и с течение на времето последователностите мутират: Буквите от последователността могат да се променят. Учените са разработили различни модели на еволюцията на последователността, за да им помогнат да проучат как се случват мутациите във времето.
Подобно на телефонната игра, последователността на генома на вируса SARS-CoV-2 се променя с течение на времето: Мутациите се появяват на случаен принцип и всички промени, които се появят в даден вирус, ще бъдат наследени от всички копия на следващото поколение. Тогава, колкото бихме могли да се опитаме да декодираме как „CAT“ се превърна в „MAD“, учените могат да използват модели за генетична еволюция, за да се опитат да определят най-вероятната еволюционна история на вируса.
ДНК последователността е процесът на експериментално намиране на последователността от нуклеотиди (A, C, G и T) – химическите градивни части на гените – в парче ДНК. ДНК секвенирането ( геномно секвениране е процесът, при който едновременно се определя пълната ДНК последователност на човешкия геном), се използва до голяма степен за изследване на човешки заболявания и генетика, но през последните години секвенирането се превърна в рутинна част от изследването на вируса и тъй като секвенирането става все по-евтино и по-евтино, то ще става още по-често с течение на времето.
РНК е молекула, подобна на ДНК, и по същество е временно копие на къс сегмент от ДНК. По-конкретно, в централната догма на биологията, ДНК се преписва в РНК. SARS-CoV-2 е вирус на РНК, което означава, че нашите технологии за секвениране на ДНК не могат директно да декодират неговата последователност. Въпреки това, учените могат първо да реверсират транскрибирането на РНК на вируса в допълваща ДНК (или cDNA), която след това може да бъде секвенирана.
Като се има предвид колекция от вирусни последователности на генома, може да се използват модели на еволюция на последователности, за да се предскаже историята на вируса и да се използва това, за да се отговори на въпроси от рода на „Колко бързо се случват мутации?“ или „Къде в генома се случват мутации?“ Познаването кои гени мутират често може да бъде полезно при създаването на лекарства.
За COVID-19 има глобална инициатива за споделяне на вирусни геноми между всички учени. Като се има предвид колекция от поредици с дати на извадка, учените могат да направят извода за еволюционната история на пробите в реално време и да използват информацията, за да изведат историята на предаванията.
На базата на текущите данни, изглежда, че SARS-CoV-2 мутира много по-бавно от сезонния грип. По-специално, изглежда, че SARS-CoV-2 има степен на мутация под 25 мутации годишно, докато сезонният грип има мутация от почти 50 мутации годишно.
Като се има предвид, че геномът на SARS-CoV-2 е почти два пъти по-голям от генома на сезонния грип, изглежда, че сезонният грип мутира приблизително четири пъти по-бързо от SARS-CoV-2. Фактът, че сезонният грип мутира толкова бързо, дава обяснение защо той е в състояние да избяга от ваксините, така че значително по-бавната мутация на SARS-CoV-2 дава надежда за потенциалното развитие на ефективни и дълготрайни ваксини срещу вируса.
