一个新的变体该病毒已席卷英国，并在美国、加拿大等地被发现。科学家们担心这些新菌株可能更容易传播。
作为一名进化生物学家，我研究突变和选择如何结合起来影响种群随时间的变化。 我们从来没有像现在这样拥有如此多的关于进化的实时数据： 超过380,000 个基因组去年进行了测序。
SARS-CoV-2 在传播过程中一直在发生突变，其基因组产生了细微的差异。 这些突变使科学家能够追踪整个世界中谁与谁有亲属关系。家谱的。
包括我在内的进化生物学家都警告不要过度解释突变带来的威胁。 大多数突变对病毒没有帮助，就像随机踢一台正在工作的机器不太可能让它变得更好一样。
但每隔一段时间，一个或一组突变就会给病毒带来优势。 数据令人信服的是，首次出现在英国的变种（称为 B.1.1.7）所携带的突变使该病毒更加“适合”。
更高的适应性还是机会？
当一种新的变体变得普遍时，科学家们就会确定其传播背后的原因。 如果存在以下情况，携带特定突变的病毒的频率可能会偶然上升：
- 由超级传播者携带；
- 搬到新的未受感染的地点；
- 引入了新的人群。
后两个例子被称为“创始人事件”：如果将特定变体引入新群体并启动本地群体，则频率可能会迅速上升。。 偶然事件可以解释几种不同 SARS-CoV-2 变体的频率上升。
但 B.1.1.7 是一个例外。 它显示出非常强烈的选择信号。 在过去的两个月里，在英格兰的健康地区，B.1.1.7 的频率几乎每周都比非 B.1.1.7 的频率上升得更快。这份数据，报道2020 年 12 月 21 日，帮助说服英国英国首相鲍里斯·约翰逊将封锁该国大部分地区并导致英国广泛实施旅行禁令
B.1.1.7 在 11 月和 12 月在英格兰传播，右上角插入了伦敦。pic.twitter.com/fVfL0xijcx
— 西奥·桑德森 (@theosanderson)2021 年 1 月 8 日
B.1.1.7 的崛起不能用新地区的创始人事件来解释，因为鉴于当时对大型集会的广泛限制，已经在英国各地流传的创始人活动在新的人群中（例如，在会议之后）也是不合理的。
我们之所以能够追踪 SARS-CoV-2 的进化，得益于科学家们为实时共享和分析数据所做的巨大努力。 但我们对 B.1.1.7 的详细了解也只是纯粹的运气所致。 它的一个突变改变了英国用于检测 COVID-19 的基因组的一部分，从而允许从超过 275,000 个病例中得出的进化传播图。
行动中的进化
流行病学家得出的结论是，B.1.1.7 的传染性更强，但没有迹象表明它更致命。 一些研究人员估计，B.1.1.7 使受感染个体引起的新病例数（称为再生数或 Rt）增加了40% 和 80%; 另一项初步研究发现Rt 增加 50-74%。
40-80% 的优势意味着 B.1.1.7 不仅更适合一点，而且更适合。 即使选择如此强烈，进化也不是瞬时的。 我们的数学模型以及加拿大的其他人和我们，表明 B.1.1.7 需要几个月的时间才能达到飞速增长，因为只有一小部分病例最初携带新变种。
对于美国和加拿大等许多国家来说，COVID-19 病例数量一直在急剧上升，而一种使传播率增加 40-80% 的变种可能会将我们推向顶峰。 这可能会导致病例呈指数级增长，并使本已简陋的医疗保健不堪重负。 进化改变需要一段时间，我们可能需要几周的时间来准备。
更多款式
让研究人员惊讶的是，B.1.1.7 带有大量新突变。 B.1.1.7在过去的一年里已经积累了30-35个变化。 B.1.1.7 的突变率并不高，但最近似乎经历了一轮快速变化。
(NextStrain/CC BY 4.0)
该病毒可能是由免疫功能低下的个体携带。 免疫系统较弱的人会不断地与病毒作斗争，感染时间较长，病毒会反复复制，并且只能产生部分免疫反应。病毒在不断进化。
尚未得到证实的初步研究报告描述了另外两种值得关注的变体：一种最初来自南非 (B.1.351)和一个来自巴西（P1）。 这两种变体都显示出最近的过度突变历史，并且在当地人群中频率迅速增加。 科学家们目前正在收集所需的数据，以确认是对更高传播率的选择而不是偶然造成的。
是什么改变了传播？
选择在这些变异的进化中扮演着两个角色。 首先考虑那些产生大量突变体的个体中的作用。B.1.1.7的23个突变P1 的 21 个突变并不是随机排列在基因组中，而是聚集在编码该突变的基因中。刺突蛋白。
一种名为 N501Y 的尖峰变化在所有三种变体以及在该研究中研究的免疫功能低下患者中独立出现。我们和英国尖峰的其他变化（例如 E484K、del69-70）在三个变体中的两个中可见。
除了尖峰之外，这三个受关注的变体还共享一个额外的突变，该突变删除了单调命名的“非结构蛋白 6”(NSP6) 的一小部分。 我们还不知道删除会做什么，但是在相关冠状病毒中，NSP6 欺骗细胞防御系统并可能促进冠状病毒感染。 NSP6 还劫持了该系统来提供帮助复制病毒基因组。 不管怎样，删除可能会改变病毒在我们的细胞内扎根和复制的能力。
传输更轻松
相同突变在不同国家和不同免疫功能低下患者中的平行进化表明，它们具有选择性优势，可以逃避发生突变的个体的免疫系统。 对于 N501Y，这已得到实验的支持在小鼠中。
但是，是什么导致了个体之间的较高传播率呢？ 这个问题很难回答，因为同时出现的许多突变现在在这些变体中捆绑在一起，并且可能是它们中的任何一种或组合导致了传播优势。
也就是说，其中一些变种以前曾单独出现过，但并未导致快速传播。 一项研究表明N501Y本身只有微弱的传输优势，仅当与 B.1.1.7 中观察到的一系列突变结合时才快速上升。
虽然新冠病毒的进化故事仍在书写中，但一个重要信息正在浮现。 B.1.1.7 以及其他可能的变体 B.1.351 和 P1 具有 40-80% 的传输优势，未来几个月将压垮许多国家。
我们正在与病毒进化进行一场竞赛。 我们必须尽快推出疫苗，通过限制互动和旅行来阻止变种的传播，并通过加强监测和接触者追踪来阻止病毒传播。
