新浪科技訊 北京時(shí)間3月29日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，病毒的突變是通過(guò)各種生物過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，如復(fù)制錯(cuò)誤、病毒與宿主的相互作用以及外部誘變劑（如紫外線）的作用等。
從阿爾法到德?tīng)査?，再到奧密克戎，在過(guò)去兩年中，新冠病毒變異毒株每隔幾個(gè)月就會(huì)換一個(gè)名字，出現(xiàn)在媒體報(bào)道中。之所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)楣跔畈《疽恢痹诓粩噙M(jìn)化或改變。事實(shí)上，不僅僅是冠狀病毒會(huì)發(fā)生改變，所有的病毒都是如此，包括常見(jiàn)的流感病毒。這也是疾病控制中心建議每6個(gè)月注射一次流感疫苗的原因。
這些病毒的變化來(lái)自突變。這是一種十分正常的現(xiàn)象，無(wú)法避免，但我們可以了解它們是如何發(fā)生的，進(jìn)而找到最佳的應(yīng)對(duì)方案。
突變是什么？
如果你寫(xiě)過(guò)計(jì)算機(jī)代碼，你就會(huì)知道，代碼中即使出現(xiàn)最微小的變化，也會(huì)使整個(gè)程序發(fā)生改變。同樣地，DNA（脫氧核糖核酸）的突變就是生物密碼的改變。
基因是能夠遺傳且具有功能性的一段DNA或RNA（核糖核酸）片段，而突變就是基因發(fā)生的改變。我們的基因藍(lán)圖DNA由4種含氮堿基組成，分別是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鳥(niǎo)嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。RNA中沒(méi)有胸腺嘧啶，而是尿嘧啶（U）。
4種堿基以特定的序列組合成DNA或RNA，序列中的任何變化都是突變。如果藍(lán)圖不同，最終的產(chǎn)品也會(huì)不同。保存信息的DNA序列（基因）的改變會(huì)影響表現(xiàn)型，即生物體所表現(xiàn)出來(lái)的特征。例如，眼睛顏色基因的改變可能會(huì)導(dǎo)致眼睛呈藍(lán)色而不是棕色。遺傳性疾病，比如鐮狀細(xì)胞貧血（一種由形狀不正確的紅細(xì)胞引起的血液病），是由于單一堿基的改變而導(dǎo)致的。
不過(guò)，并非所有的突變都對(duì)我們不利。非常罕見(jiàn)的突變可能是致命的，但也可能是有益的，但大多數(shù)突變既沒(méi)有不良影響也沒(méi)有有利影響。有些突變甚至不會(huì)引起任何變化，即所謂的“沉默突變”。
任何含有DNA/RNA的生物體都可能發(fā)生基因突變，病毒也不例外。
病毒是如何變異的？
β-球蛋白基因的突變會(huì)導(dǎo)致鐮刀型紅血球疾病
許多自然發(fā)生的方式會(huì)改變病毒的遺傳物質(zhì)，包括：
復(fù)制錯(cuò)誤
病毒的基因組包含其所有以堿基對(duì)形式擁有的遺傳物質(zhì)。本質(zhì)上，基因組是保存生物體所有基因及其指令的“圖書(shū)館”。
與人類細(xì)胞（擁有32億個(gè)堿基對(duì)）相比，病毒的基因組簡(jiǎn)直不值一提，但仍然可以擁有上千對(duì)堿基。構(gòu)成病毒基因組的物質(zhì)，無(wú)論是DNA還是RNA，其復(fù)制和合成都是由復(fù)制酶（主要是病毒聚合酶）完成的。
病毒缺少一些工具來(lái)復(fù)制它們的遺傳物質(zhì)。它們的方法是感染宿主細(xì)胞，劫持宿主細(xì)胞的復(fù)制機(jī)制，然后利用這些機(jī)制來(lái)復(fù)制自己的基因組。每次病毒感染細(xì)胞并完成復(fù)制時(shí)，就是一個(gè)復(fù)制周期。因此，病毒每一次感染細(xì)胞，并復(fù)制出更多的病毒時(shí)，所復(fù)制的遺傳物質(zhì)都是相等的。
在復(fù)制過(guò)程中，沒(méi)有什么能夠一直保持準(zhǔn)確無(wú)誤。在病毒一次又一次復(fù)制其遺傳密碼時(shí)，出錯(cuò)的幾率就會(huì)增大。這類似于復(fù)印文件。當(dāng)你將一份文件復(fù)制成三份時(shí)，獲得完美無(wú)缺的副本可能性就很低；而如果你復(fù)印成千上萬(wàn)份文件，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)有些頁(yè)面會(huì)因?yàn)閺?fù)印機(jī)發(fā)熱而缺行或變淡。
同樣，復(fù)制酶也會(huì)在DNA/RNA序列中添加錯(cuò)誤的堿基對(duì)。隨著復(fù)制周期的增多，出錯(cuò)的機(jī)會(huì)也在增加。病毒會(huì)不斷感染細(xì)胞，產(chǎn)生數(shù)以千計(jì)的基因拷貝，因此突變率會(huì)變得很高。突變率也因遺傳物質(zhì)的不同而不同。
一些DNA病毒會(huì)攜帶修復(fù)DNA的蛋白質(zhì)，而RNA病毒通常更小，沒(méi)有這樣的修復(fù)工具。另一個(gè)方面，與DNA病毒相比，RNA病毒的聚合酶更容易出錯(cuò)。一些基因組非常大的RNA病毒具有“校對(duì)”能力，進(jìn)行校對(duì)的酶可以交叉檢查RNA序列，看看是否添加了錯(cuò)誤的堿基對(duì)。這相當(dāng)于在文本中檢查錯(cuò)別字。然而，這些校對(duì)酶在修正錯(cuò)誤時(shí)也可能出錯(cuò)。
由于這些特性，RNA病毒比DNA病毒更容易發(fā)生突變。
不同的DNA突變
與宿主的相互作用
當(dāng)病毒感染宿主時(shí)，宿主的免疫系統(tǒng)會(huì)反擊以保護(hù)自己。其中一種方法是產(chǎn)生活性氧類（ROS）?；钚匝躅愂巧镉醒醮x過(guò)程中的副產(chǎn)品，包括氧離子、過(guò)氧化物和含氧自由基等。它們是具有高度活性的分子，能夠破壞病毒遺傳物質(zhì)并引起突變。
有些宿主，比如人類，具有一類特殊的酶——脫氨酶。這些酶維持著含氮堿基（A、T/U、G和C）的儲(chǔ)備，從而減少堿基的可用性。因此，當(dāng)病毒感染這些宿主時(shí)，就會(huì)缺乏復(fù)制基因組所需的原材料。
以病毒感染人類細(xì)胞為例。人類細(xì)胞具有胞苷脫氨酶，維持著DNA堿基T和C的儲(chǔ)備。如果病毒在嘗試復(fù)制新拷貝時(shí)需要在其基因序列中加入T或C，就會(huì)出現(xiàn)短缺的情況。聚合酶將別無(wú)選擇，只能添加一個(gè)不同的堿基對(duì)。這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的核苷酸添加到基因組序列中，出現(xiàn)突變。打個(gè)比方，這就像一臺(tái)沒(méi)有彩色墨水的打印機(jī)：它依然可以打印，但顏色就不是你想要的顏色了。
有時(shí)，如果宿主非常倒霉，會(huì)被兩種甚至更多的病毒感染。當(dāng)這些病毒嘗試復(fù)制更多的DNA/RNA時(shí)，它們之間可能結(jié)合并共享遺傳信息，進(jìn)而導(dǎo)致突變。
紫外線
環(huán)境中的病毒會(huì)暴露在太陽(yáng)的紫外線下。眾所周知，紫外線會(huì)破壞遺傳物質(zhì)。由于病毒暴露在紫外線下，會(huì)導(dǎo)致其突變率增加。
不過(guò)，紫外線對(duì)病毒突變的影響并不都是一樣的，這取決于它們的遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）和周圍的保護(hù)蛋白。
病毒會(huì)停止突變嗎？
不，病毒不會(huì)停止突變。不僅僅是病毒，所有生命都不會(huì)停止突變。突變是生命進(jìn)化的一種方式。
突變就像是基因組的抽簽系統(tǒng)。你不知道這種突變是否有益。如果一種突變是有害的，有機(jī)體可能就會(huì)死亡，它的遺傳物質(zhì)也就無(wú)法繼續(xù)遺傳下去，從而減少這種突變遺傳給下一代的機(jī)會(huì)。如果一種突變是有益的，那么有機(jī)體可能在它所處的環(huán)境中表現(xiàn)得更好。病毒的主要目標(biāo)是生存，它們通過(guò)感染宿主和增殖來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。更強(qiáng)、更高效的病毒更擅長(zhǎng)感染宿主，也更不容易被宿主的防御機(jī)制消滅。
如果一種病毒可以感染不同的宿主物種，那它的生存機(jī)會(huì)無(wú)疑會(huì)增加許多。冠狀病毒的突變就是這樣的例子，這些突變使它們不僅能夠感染蝙蝠，也能夠感染人類。
我們也不需要過(guò)于害怕。病毒的突變每天都在發(fā)生，但也不全是壞事。有證據(jù)顯示，新冠病毒奧密克戎毒株已經(jīng)是一種不那么嚴(yán)重的冠狀病毒變異株。
結(jié)論
基因突變產(chǎn)生了新的物種。所有的生物都會(huì)不時(shí)地發(fā)生突變。人類DNA也會(huì)突變，但更加精良的DNA復(fù)制機(jī)制將我們與病毒區(qū)分開(kāi)來(lái)。與此同時(shí)，人類擁有更好的DNA修復(fù)機(jī)制，來(lái)糾正破壞性的突變。
通過(guò)研究病毒的突變，我們可以追蹤它們的譜系，更好地了解它們的感染模式。我們可以追蹤病毒的起源，以及它們?nèi)绾卧谌蚍秶鷥?nèi)傳播。正因?yàn)槿绱?，世界各地的眾多?shí)驗(yàn)室都在致力于對(duì)新型冠狀病毒進(jìn)行測(cè)序，以追蹤其傳播途徑和演變。