人類與 COVID-19 互相適應,這是場長久的「無限之戰」

如今人人對 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)都不陌生,生活也受到它的影響。其實它進入人類世界還不到 2 年,仍然算是很新的傳染病。

武漢肺炎的病原體叫作 SARS 二世冠狀病毒(SARS-CoV-2),研究者從來沒有由一種生物,取得如此龐大又全面的資料。至今世界各地報告超過 200 萬個病毒基因組,能建構相當雄偉的演化樹,追蹤病毒的變化。

SARS 二世冠狀病毒至今建構的龐大演化樹。圖/參考資料 1

傳染加強,閃躲抗體,持續適應人體的病毒們

病毒不斷突變,但是有利的很少。有害的突變會被淘汰,不影響利害的可能留下、可能淘汰,有利的則有機會增加存在感。

但是某個突變的效果,不一定有利或是有害。可能受到外在環境的差異影響之外,該突變與其他遺傳變異的組合也很關鍵。實際的狀況或許是,A 突變在一版基因組中毫無影響,在另一版卻大有助益。

另一方面,判斷某個突變「有利」也不容易。細胞實驗、動物實驗的結果,未必和現實世界一致,現實世界的不同時間、地點,效果也不見得一樣。

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現實世界中一年半競爭下來,有 4 款病毒和近親相比具有許多新突變,可謂「總加速師」,存在感又在幾個月內大增。它們在四個地方獨立誕生,各有優勢,展現出病毒適應人類的多變可能性。

英國誕生的 Alpha 傳染力增強,成功在世界各地廣傳,全盛時期佔世界一半。一年防守有成的台灣,也被這款病毒入侵,造成社區感染。

SARS 二世冠狀病毒從 2020 年底至今,各種突變款式的相對存在感。圖/參考資料 1

南非誕生的 Beta 閃躲抗體的能力最佳,至今為最善於逃避免疫的款式。不過傳染力沒那麼強,沒有廣傳全世界。

巴西誕生的 Gamma,逃避抗體和傳染的能力,似乎介於英國和南非總加速師之間,在南美洲導致大爆炸,但是沒有征服世界。

強中更強的 Delta 品系

人們注意到 3 款總加速師的幾個月後,印度誕生的 Delta 脫穎而出。它閃避抗體的能力不如南非前輩,傳染力卻比英國前輩更高,即使打過疫苗的人,也有相當比例還會感染,甚至是傳染。

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病毒感染細胞,以及抗體捕捉病毒時必需接觸,所以立體結構很重要。病毒的形狀改變得多,更能躲避抗體,卻不可避免會影響與細胞的親和度,因此兩方面不能都無限進步。

Beta 發展出至今最佳的閃躲模式,Delta 整體卻更加平衡,在當今的世道下更有優勢,成為已知傳染力最強的品系,如今膨脹到佔世界疫情八成。

S蛋白質是 SARS 二世冠狀病毒入侵細胞的關鍵,各種突變款式演化出不同組合,各有巧妙。圖/參考資料 1

Delta 品系的傳染力增強,一項原因是其 S 蛋白質(spike protein)上的 P681R 突變,它能提升 S 蛋白質兩部分 S1、S2 的切割效率,讓病毒更容易入侵細胞。以細胞進行體外試驗,Delta 的傳染力比 Alpha 更強,如果將 P681R 去除則會喪失優勢。

然而,只有 P681R 一處突變似乎沒什麼用。也有其它同類配備此一突變,卻沒有明顯變強;而武漢的原版病毒加上 P681R,傳染力還是原版病毒。道理也就是前文提到:

一個突變有利或有害,要看它與其他遺傳變異組合的效果。

Delta 於世界廣傳下,也入侵廣州,讓中國專家獲得一批資訊。初步分析指出,和其餘病毒品系相比,

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Delta 感染者平均的潛伏期更短,病毒增加的速度更快,上呼吸道的病毒量常常比較多,接觸者被傳染的比例有所增加,還有很高比例是被出現症狀以前的確診者傳染。

SARS 二世冠狀病毒持續衍生出各種優勢,展現病毒適應人類的多變可能性。 圖/Pixabay

病毒與人互相適應,多年抗戰不知道會打到幾年

全世界回報的狀況大致看來,部分接種過疫苗的人仍然會感染 Delta,甚至發展為重症。

不過各種疫苗對 Delta 仍有相當的保護能力,能降低重症的機率,加速身體排除病毒,減低再傳染的機率。也就是說,面對更加適應當今環境的 Delta 品系,疫苗儘管無法完全阻止傳染,依舊能降低傷害。

往好處想,病毒會適應,人體的免疫系統也是。在疫苗或活病毒的訓練下,免疫系統多半能提升對病毒的抵抗力,減輕症狀,縮短病毒能醞釀並傳播的時間,降低傷害與再傳染的機率。只是達到新的平衡以前,智人勢必將付出不少代價。

人類與 SARS 二世冠狀病毒的世界大戰進入第二年,雙方互相適應,交戰仍然激烈。比起預測未來,科學家更擅於解釋過去。病毒與人類的未來將會如何,沒有人能肯定。這場多年抗戰,不知道會打到幾年。

延伸閱讀

參考資料

1. New SARS-CoV-2 variants have changed the pandemic. What will the virus do next?

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2. The mutation that helps Delta spread like wildfire

3. Transmission dynamics and epidemiological characteristics of Delta variant infections in China

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波

生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。