Британские исследователи выяснили, что, вопреки предыдущим предположениям, коронавирус SARS-CoV-2 отличается довольно низким генетическим разнообразием, и что ни одна из выявленных мутаций не коррелирует с повышением его приспособленности (в частности, заразности). Для этого ученые проанализировали данные о геномах коронавируса, накопленные со времени начала пандемии. Статья опубликована в Nature Communications.
С самого начала появления коронавируса SARS-CoV-2 в человеческой популяции ученые следят за его генетической изменчивостью, определяя последовательности вирусных геномов, выделенных из некоторых пациентов. К концу июля в разных базах данных накопилось уже более 46 тысяч последовательностей вирусных геномов.
Периодически исследователи выдвигают предположения, что те или иные мутации могут способствовать изменению свойств вируса и сделать его менее опасным для человека и/или более заразным. В августе в журнале Cell вышла статья, утверждающая, что мутация в гене S-белка D614G делает SARS-CoV-2 более заразным. В частности, псевдовирусные частицы с G-вариантом быстрее размножались в культуре клеток, а пациенты, зараженные этим вариантом, демонстрировали большую вирусную нагрузку.
Тем не менее, биоинформатики из Института генетики Университетского колледжа Лондона под руководством Франсуа Балу (François Balloux) проанализировали встречаемые в коллекции геномов различия и не обнаружили явных следов отбора, способствующего распространению каких-либо мутаций.
Для вирусов часто характерен высокий темп накопления мутаций (об этом можно прочитать в нашем материале «Великий комбинатор»), в том числе — за счет неспособности фермента, копирующего геном, исправлять ошибки. Однако коронавирусы нельзя назвать чемпионами по изменчивости — их полимераза как раз умеет исправлять ошибки. Сравнив между собой все имеющиеся последовательности SARS-CoV-2, ученые сделали вывод, что геном этого коронавируса можно назвать довольно стабильным. Разные варианты вируса в среднем отличаются друг от друга на восемь замен, что не очень много. По этой причине авторы статьи сделали вывод, что циркулирующий в популяциях SARS-CoV-2 глобально принадлежит к одной и той же линии, несмотря на попытки разделить его на разные группы (что делается, в основном, для того, чтобы проследить передачу вируса).
В случае вирусов увеличение заразности можно оценить как повышение эволюционной приспособленности. Тогда мутации, способствующие повышению скорости передачи, будут для вируса полезными. Согласно закону популяционной генетики, полезные мутации возникают в популяциях повторно и независимо. Расчеты показали, что таких мутаций в коллекции коронавирусных геномов около четырехсот. Чтобы проверить, приводят ли они к увеличению заразности, ученые рассчитали филогенетический индекс, отражающий количество «потомков» для каждой мутации, появившейся относительно предкового генома вируса из Ухани независимо не менее трех раз (таких оказалось 185). Оказалось, что ни для одной из мутаций таким способом не выявляется каких-то преимуществ по распространению.
Обсуждая вышеупомянутую мутацию D614G, авторы работы предположили, что ее распространенность обусловлена скорее «эффектом основателя», так как она достаточно рано возникла в предковом геноме, а не влиянием на скорость передачи вируса. По результатам своих исследований биоинформатики сделали вывод, что все мутации в коронавирусных геномах являются нейтральными, то есть не влияют на приспособленность вируса. Кроме того, они обратили внимание, что значительная часть мутаций представляет собой замены цитозина на урацил, что скорее всего является следствием работы клеточных ферментов, в частности, цитозин деаминазы, а не вирусных.
Почитать о текущем состоянии дел с коронавирусной инфекцией можно в нашем материале «Мы находимся здесь».
Дарья Спасская