Viry jsou jedním z motorů přirozeného výběru

Pandemie COVID-19, která si doposud vyžádala již více než 3 miliony životů, odhalila, jak jsme vůči novým virům zranitelní. Nám se tato hrozba zdá nová, ale lidé bojují s nebezpečnými viry od počátku věků. Podle nové studie se před 25 000 lety východní Asií přehnal jiný starodávný koronavirus. Podobné mohly infikovat předky zde žijících lidí i o další tisíciletí později.

„Vždy existovaly viry infikující lidské populace,“ uvedl vedoucí studie David Enard, odborný asistent ekologie a evoluce na Arizonské univerzitě. „Viry jsou skutečně jedním z hlavních faktorů přirozeného výběru v lidských genomech.“ Je to proto, že geny, které zvyšují šance lidí na přežití patogenů, se s větší pravděpodobností přenesou na nové generace. Enard a jeho tým pomocí informací dostupných ve veřejné databázi analyzovali genomy 2 504 lidí ve 26 různých lidských populacích po celém světě. Zjištění, která dosud nebyla recenzována, byla zveřejněna 13. ledna v předtiskové databázi bioRxiv a studie je v procesu revize pro publikaci ve vědeckém časopise.

Historie se opakuje

Pomocí moderních nástrojů mohou vědci detekovat „otisky“ těchto starodávných patogenů v DNA dnes žijících lidí. Přesně určí, jak vedou k přirozenému výběru. Získané informace by mohly poskytnout cenný vhled, který pomůže předpovědět budoucí pandemie. Je téměř vždy pravda, že věci, které se často vyskytovaly v minulosti, se s větší pravděpodobností budou opakovat i v budoucnu.

Proteiny v buňce pomáhají virům i proti nim bojují

Když koronaviry vklouznou do lidských buněk, „znásilní“ mechanizmus buněk, aby se v nich jeho pomocí mohly replikovat. To znamená, že úspěch viru závisí na jeho interakcích se stovkami různých lidských proteinů. Vědci prozkoumali soubor 420 lidských proteinů, o nichž je známo, že interagují s koronaviry. Z nich 332 interaguje i se SARS-CoV-2, virem, který způsobuje COVID-19. Většina z těchto proteinů pomáhá viru replikovat se uvnitř buněk, ale některé naopak pomáhají buňce bojovat s virem.

Boj s koronaviry je zakódován v genech

Geny, které kódují tyto proteiny, neustále a náhodně mutují. Pokud mutace dává genu výhodu – například lepší schopnost bojovat proti viru – bude mít větší šanci na předání další generaci. Vědci skutečně zjistili, že u lidí východoasijského původu se vyselektovaly určité geny, o nichž je známo, že interagují s koronaviry. Jinými slovy, v průběhu času se určité varianty objevovaly častěji, než by se dalo očekávat pouhou náhodou. Tato sada mutací pravděpodobně pomohla předkům východoasijské populace stát se odolnějšími vůči starověkému viru tím, že modifikovala některé z proteinů vyráběných buňkami. Vědci zjistili, že genové varianty, které kódovaly 42 ze 420 analyzovaných proteinů, se začaly vyskytovat ve zvýšené frekvenci asi před 25 000 lety. Šíření výhodných variant pokračovalo až asi do doby před 5 000 lety, což naznačuje, že starověký virus tyto populace ohrožoval dlouhodobě.

Neznámá ochrana

„Viry vyvíjejí jedny z nejsilnějších selektivních tlaků na člověka. Koronaviry tu byly pravděpodobně už dlouho předtím, než existovali lidé,“ řekl Joel Wertheim, docent na Lékařské klinice, na přednášce na Kalifornské univerzitě v San Diegu (jeho klinika nebyla součástí studie). „Takže i když to není překvapivé, že by koronaviry vedly k přizpůsobení u lidská populace, tato studie představuje fascinující vhled do způsobu, jak a kdy se to odehrálo.“ Přesto, že je velmi obtížné říci, zda virus, který způsobil tento vývoj, byl také koronavirem, zdá se, že jde o přijatelnou pracovní teorii. (Enard myslí, že starodávný patogen, který sužoval naše předky, možná nebyl koronavirus; místo toho to mohl být jiný typ viru, který náhodou interagoval s lidskými buňkami stejným způsobem jako koronaviry.)

Potvrzení další studií

Další skupina vědců nedávno zjistila, že sarbekoviry, rodina koronavirů, která zahrnuje SARS-CoV-2, se poprvé vyvinuly před 23 500 lety, přibližně ve stejné době, kdy se u lidí poprvé objevily varianty v genech, které kódují proteiny spojené s koronaviry. Vědecká práce o nálezech sarbecoviru byla také zveřejněna jako předtisk v BioRxiv, 9. února, a dosud nebyla recenzována. Tato druhá studie poskytuje „úhledné“ potvrzení celého příběhu, řekl Enard.

Geny proti koronaviru nepomohou

Ačkoli jsou zjištění zajímavá, nezměnila naše chápání odolnosti různých populací vůči infekci SARS-CoV-2. Neexistují žádné důkazy o tom, že tyto starověké genové adaptace pomáhají chránit moderní lidi před SARS-CoV-2. „Ve skutečnosti je téměř nemožné na něco takového spoléhat,“ řekl Enard. „V tom, kdo na COVID-19 onemocní, pravděpodobně hrají mnohem větší roli sociální a ekonomické faktory a přístup ke zdravotní péči“, dodal.

Enard a jeho tým nyní doufají, že budou spolupracovat s virology, aby pochopili, jak genetické „úpravy“ pomohly lidem přežít expozice tomuto pravěkému koronaviru. Tým také doufá, že takovéto studie starověkého genomu mohou být nakonec použity jako „systém včasného varování“ pro budoucí pandemie.

Vědci mohou například nejdříve zjišťovat ve volné přírodě výskyt virů, se kterými nemáme zkušenosti, a poté vyhledat jejich otisky prstů v lidské DNA, a zjistit, zda už kdysi infikovaly lidské populace,. "Pokud zjistí, že virus způsobil starověkou epidemii, mohlo by být dobrým důvodem jej pečlivě sledovat", řekl Enard.

Očkování je jedinou cestou

"Ačkoli dnes vidíme pozůstatky dopadu starodávného viru na předky lidí, budoucí generace pravděpodobně nebudou moci vidět stopy SARS-CoV-2 v našem genomu", říká Enard. Díky očkování podle něj virus nebude mít čas řídit evoluční adaptaci.