自然是一種模擬，它不是一個(gè)二進(jìn)制系統(tǒng)。在生命的世界里，沒有明確的開關(guān)來謹(jǐn)慎地打開或關(guān)閉系統(tǒng)。相反，自然界通過模擬轉(zhuǎn)盤調(diào)整系統(tǒng)，就像一個(gè)老式收音機(jī)--逐漸改變變量以達(dá)到平衡和均衡，進(jìn)而確保生命的可持續(xù)發(fā)展和繼續(xù)。

進(jìn)化以這種方式進(jìn)行，新的生命形式出現(xiàn)，有些在數(shù)千年內(nèi)消失--或就微生物病原體（病毒、細(xì)菌和寄生蟲）而言，在幾天或幾周內(nèi)消失。

進(jìn)化變化是由兩種相反的力量造成。正向選擇繁殖了有益的基因變異，這使病毒得以生存，而負(fù)向選擇壓力則阻礙了病毒的生存和繁殖能力。

進(jìn)化可以在分子水平上進(jìn)行研究。多年來，來自加拿大西方大學(xué)的Michael Clarke將其研究工作集中在非洲錐蟲上，這是導(dǎo)致非洲昏睡病的寄生蟲。

抗原變異

錐蟲生活在其哺乳動(dòng)物宿主（包括人類）的血液中，早期對(duì)其數(shù)量的觀察顯示出一致的波浪式增長(zhǎng)模式，隨后是數(shù)量的下降，然后在一周左右后，數(shù)量再次上升。

錐蟲很容易受到宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的抗體的影響，這些抗體跟寄生蟲結(jié)合并將其消滅。這種免疫反應(yīng)能讓錐蟲數(shù)量發(fā)生下降，如波浪圖案的低點(diǎn)所顯示的那樣。但在錐蟲完全消失之前，它們的數(shù)量會(huì)再次上升且波浪會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。

這種耐人尋味的增長(zhǎng)模式引起了Clarke所在實(shí)驗(yàn)室的興趣和研究，最終，他們了解到，寄生蟲可以改變其分子特性，從而在完全消除之前躲避宿主的抗體。這意味著造成每個(gè)波峰的錐蟲群體是一個(gè)不同于其他所有變體的變體。針對(duì)一個(gè)變體的抗體對(duì)隨后的變體沒有影響，因此波浪模式繼續(xù)存在。

錐蟲這種成功的策略則是為了幫助其在面對(duì)來自抗體的持續(xù)負(fù)選擇壓力時(shí)生存下來。這種幫助寄生蟲或病原體逃避宿主免疫系統(tǒng)的機(jī)制被稱為抗原性變異。

COVID-19的波動(dòng)跟昏睡病相似

當(dāng)Clarke看到加拿大正在進(jìn)行的COVID-19大流行病的病例數(shù)模式時(shí)，他想起了錐蟲的增長(zhǎng)曲線。

病例的峰值反映了新變體的到來，其中最近的變體是奧密克戎，它是目前在全球范圍內(nèi)最廣泛流行的變體。

雖然產(chǎn)生新變體的機(jī)制非常不同，但導(dǎo)致COVID-19的病毒SARS-CoV-2使用的策略跟錐蟲相似。對(duì)于該病毒來說，新變體是通過編碼所謂的“刺突蛋白”的基因突變而產(chǎn)生的，刺突蛋白是該病毒能進(jìn)入細(xì)胞并感染人類的部分。

突變的產(chǎn)生是由于病毒在宿主的呼吸系統(tǒng)細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制時(shí)發(fā)生的“錯(cuò)誤”。由于病毒有一個(gè)機(jī)制可以嘗試修復(fù)“錯(cuò)誤”，SARS-CoV-2的進(jìn)化比錐蟲更慢。它進(jìn)化得更慢，因?yàn)椴《居幸环N機(jī)制，可以嘗試修復(fù)這種“錯(cuò)誤”。然而，這個(gè)修復(fù)過程并不完美，一些突變被保留下來。

如果突變導(dǎo)致刺突蛋白與之前的任何其他變體不同，那么將會(huì)看到一個(gè)新的變體出現(xiàn)。奧密克戎變體就特別有趣，因?yàn)樗耐蛔償?shù)量很多，不僅在刺突蛋白中而且在其他病毒基因中。

通過采用這種抗原變異的策略，SARS-CoV-2病毒的生存得到了保證。因此，新變種的出現(xiàn)是由于代表積極選擇力量的突變：幫助生物體得到繁殖的基因變異。

大流行期間病例數(shù)的下降是由于負(fù)向選擇力量。這包括有效的公共衛(wèi)生干預(yù)措施--其限制了從一個(gè)人到另一個(gè)人的傳播--以及由感染、疫苗接種或兩者導(dǎo)致的宿主的免疫反應(yīng)（抗體）。

感染者會(huì)隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生針對(duì)病毒的抗體，另外還會(huì)開始消除該變體，就像錐蟲的案例一樣。但由于SARS-CoV-2變異發(fā)生得很慢，病毒需要找到一個(gè)全新的、沒有免疫力的人繼續(xù)下去。為了找到新非免疫宿主，病毒誘發(fā)了有助于其傳播的癥狀：咳嗽和打噴嚏，使其能通過飛沫從一個(gè)人跳到另一個(gè)人中。

抗體和疾病

鑒于SARS-CoV-2的變異能力肯定會(huì)有新的變種不斷出現(xiàn)。然而，如果醫(yī)療和公共衛(wèi)生干預(yù)措施成功地減少了感染者和未受感染/未接種疫苗者之間的傳播，那么該病毒很有可能演化出一種毒性較低的變體，它可以作為一種產(chǎn)生溫和癥狀的地方性感染來建立自己。

當(dāng)感染了病原微生物的人出現(xiàn)疾病癥狀時(shí)，這些癥狀往往是有目的的：它們可以促進(jìn)微生物的生存或受感染宿主的生存。一個(gè)典型的例子是感染霍亂或阿米巴痢疾后出現(xiàn)的腹瀉。這兩種感染都會(huì)產(chǎn)生危及生命的腹瀉，但這種癥狀在每種疾病中都有著不同的作用。

在霍亂的情況下，這種癥狀是為微生物服務(wù)的，因?yàn)樗辜?xì)菌能夠離開宿主的身體并在衛(wèi)生條件差的地方污染水源進(jìn)而傳播給新宿主。在阿米巴痢疾的情況下，這種癥狀則是宿主的身體試圖擺脫感染的結(jié)果。

臨床醫(yī)生在處理傳染病時(shí)必須能夠區(qū)分這兩種情況以避免助長(zhǎng)問題。就COVID-19而言，打噴嚏和咳嗽等臨床癥狀使病毒能通過空氣傳播，這是在積極選擇變體進(jìn)而幫助病毒傳播給新的易感個(gè)體如未接種疫苗的人。

這意味著諸如佩戴口罩、保持社交距離和疫苗接種等措施可以通過幫助防止氣溶膠傳播來阻礙傳播。

繼續(xù)努力實(shí)現(xiàn)全面接種疫苗的人口是至關(guān)重要的。未接種疫苗的人和未受感染的人是SARS-CoV-2的理想宿主，也是產(chǎn)生新變種的理想場(chǎng)所，因?yàn)闆]有抗體的負(fù)向選擇，就會(huì)使得病毒更容易得到復(fù)制并產(chǎn)生新變種。

盡管自然界可能會(huì)以模擬的方式緩慢移動(dòng)，但人類可以翻轉(zhuǎn)二進(jìn)制開關(guān)，我們現(xiàn)在就可以采取行動(dòng)來確保全球疫苗的公平性。確保全球疫苗覆蓋率不僅從進(jìn)化的角度來看勢(shì)在必行，而且顯然也是道德的選擇。

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