最近意大利的新冠感染人数又抬头了,有的砖家说不必担心(多数还是专家还是乐观,谨慎且科学的),等到秋冬我们的环境中还会有各种各样的流感病毒,让它们打!
会是鹬蚌相争还是“神仙”打架,可以看看关于其他共寄主病毒的研究,思考一下。
人类是社会动物,很多生物都有社交行为,甚至病毒也有。病毒“社交”不仅是简单的共存,它们之间还有合作等现象,“社交”影响着病毒群体的生存和进化。
Domingo-Calap的研究[1]认为,病毒的“社交”影响“近邻”病毒从寄主细胞基于干扰素的先天免疫中逃逸的能力和毒力(干扰素:病毒感染会刺激动物细胞分泌干扰素,它作为信号通知其他细胞启动抗病毒机制并阻止病毒繁殖)。
研究以水泡性口炎病毒(VSV)为材料,VSV进化出了一种能够抑制哺乳动物体内免疫功能的能力,一般代价就是它们的繁殖速度减慢。所以往往会有其他病毒来占便宜,其他病毒会刺激细胞免疫反应,但是由于VSV挡在前面,所以不被细胞发现,可以安心的快速扩增。我们设想两个病毒继续这样共存,最终其他病毒数量会占据优势,导致激活了细胞免疫,将两个病毒都杀死。然而,事实情况比这个复杂的多。
这次“社交”中,VSV表现出“利他”行为。根据汉密尔顿法则,利他行为的发生应当满足数学公式br>c(r表示个体间的关联度/亲缘度,c是利他者/VSV所付出的代价,b是接收者/其他病毒得到的好处)。
根据以上的条件和实际情况建立模型,可以发现,病毒在细胞内空间分布不均匀度增大,利他行为将得到放大;反之若混合均匀,利他的免疫抑制作用将无法进行;即病毒之间的利他行为和最终走向与它们的空间分布有关。
他们还发现,多种病毒颗粒集合在一起侵染细胞,理论上这不利于病毒增值。但事实是,在一些免疫反应正常的细胞内,集群病毒侵染相比于单类病毒侵染,可以更有效压制细胞免疫反应,加速病毒的增值。而集群侵染在本身不具备内生免疫反应的肿瘤细胞内就没有优势了。
病毒的集群侵染很常见,有的群体中渐渐会进化出“偷懒”病毒,它们抛弃自己的一部分基因(有的甚至缺失90%的基因),完成更快的复制。这类叫做缺陷病毒,结构非常简单,自身没有感染能力,仅以一小段RNA形式存在。在随着集群侵染进入细胞后,便迅速扩增。这种“偷懒”病毒混入集群中之后,集群中其他病毒对其应对措施还不清楚[2,3]。
在侵染初期,病毒更倾向于集群侵染,可以有效抑制寄主免疫反应;但是后期会倾向减少侵染病毒类群,尤其是“偷懒”病毒的存在,具体机制还不清楚[2,3]。
我们对病毒的社交知之甚少。
参考文献
[1] Domingo-Calap, Pilar, et al. "Social evolution of innate immunity evasion in a virus." Nature microbiology 4.6 (2019): 1006-1013.
[2]Vignuzzi, Marco, et al. "Quasispecies diversity determines pathogenesis through cooperative interactions in a viral population." Nature 439.7074 (2006): 344-348.
[3]Lauring, Adam S., and Raul Andino. "Quasispecies theory and the behavior of RNA viruses." PLoS Pathog 6.7 (2010): e1001005.
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