病毒变种和大流行
病毒变体
2020年在全球蔓延的COVID-19疫情引发了一场全球性的灾难。随后其变体也传播开来。
Delta变体的传播速度更快，并且可能导致两倍于原始毒株的感染率。最新发现的变体Omicron具有大量突变，且正在快速增长。我们正在对其展开研究，以确定它是否也同样比早期的毒株构成更大的威胁。病毒还在继续进化。这些危险的变体是如何产生的，我们可以做些什么来阻止它们？
病毒将活细胞变成微小的病毒复制工厂，迫使它们进行病毒复制工作
病毒通过进入活细胞，并将它们变成微小的病毒复制工厂，迫使它们完成病毒复制的工作。“病毒只是一个非常非常小的遗传信息包，”St. Francis College生物学助理教授、博物馆研究助理Michael Tessler说。
在导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒中，这种遗传物质以RNA（核糖核酸）的形式存在。就像与之对应的、更有名的双链DNA（脱氧核糖核酸）一样，RNA也是由被称为核酸的长链化学成分组成。它们就像字母一样，拼出构建蛋白质的编码指令。受感染的细胞“读取”了一些RNA指令并遵从指令，去构建复制病毒所需的蛋白质。它还复制病毒的RNA，这是新病毒粒子中最重要的部分。这是病毒进化的关键。
“只要有复制，就会有一定的错误率，”Tessler说。“在某些情况下，基因序列会发生变化，也就是突变。当人类制造精子或卵细胞时，会发生突变。而当复制病毒时也是如此。”
这些突变是随机的错误。“这就像，如果你正在敲鸡蛋做煎蛋卷，偶尔会不小心敲进去一片蛋壳，”Tessler解释说。此类错误可能表现为缺失或重复RNA块，或者其中一种核酸可能被另一种核酸替代。这些错误中的大多数对病毒来说都是中性的或有害的，例如破坏其复制能力。带有阴性突变的病毒粒子不会继续感染新细胞和其他人。
但是很偶然的情况下，一次突变会改进病毒，改进后的变体会剧烈发展。Tessler表示，改进可能包括更快的传播速度、更多的传播数量等能力，就像Delta变体一样。
改进可能包括在更高或更低温度或更高或更低湿度下生存的能力；在空气中飞得更远；延缓出现症状的时间，导致感染者误以为自己健康，与朋友外出并传播病毒。一些突变可能使变体越过我们免疫系统的防御，感染不同年龄的人，甚至是接种过疫苗的人。
由于变体可以改变病毒的行为，进而可能影响疫情的应对策略，因此检测和追踪变体非常重要。但这个过程并不简单。“我们无法用显微镜看到基因序列，”Tessler说。科学家们必须在从人体鼻子里取到的样本中提取病毒RNA，使用分子技术对RNA进行测序，并对测序结果进行比较，以发现它们的不同之处。这个过程既昂贵又耗时；大多数样本从未经过测序。
为了将精力集中在更需要的地方，科学家们从观察病毒的行为开始；比如，注意病毒在哪里传播得更快，或者导致更多的死亡或住院病例，这可能预示着新变体的到来。但就病毒对不同社区造成的影响差异，其可能原因不仅是变体而已。有些差异是由于生物因素造成的，例如社区成员是否曾遇到过此病毒或相关病毒。一些公共卫生问题如疫苗接种率和口罩防护水平，以及一些人口密度、年龄、获得医疗保健服务的机会和先前存在的健康状况等社会因素，也会造成影响。所有这些问题都会使变体更难发现。
“这需要大量艰苦的工作，大量的追踪和大量的比较才能说明什么时候出现了新变种，以及什么是它的特征。”Tessler说。
阻止危险变体产生的最佳方法是阻止病毒传播。“每当有一个人被感染，他们都会复制病毒，”Tessler说。“通过复制病毒，你给了它另一次突变的机会，导致最终给了它更多的进化机会。”
病毒进化很快。与大象需要两年时间才能生出一个婴儿不同，SARS-CoV-2病毒可以在一个感染者的体内复制数万亿个自己，也就意味着数万亿次出现危险突变的机会。
这就是疫苗接种、戴口罩、检测和其他减少COVID-19传播的措施如此重要的原因之一。利用疫苗和其他工具控制病毒不仅能保护个人免于疾病和死亡。这样做还可以控制致命的变体，在它们开始之前就阻止它们。
社区免疫倡议是在疾病控制和预防中心以及博物馆和图书馆服务研究所的资助下实现的。有关更多信息，请访问www.communitiesforimmunity.org
在纽约市健康与心理卫生局（New York Department of Health and Mental Hygiene，NYDHMH）的支持下制作。© 2021 City of New York
Irma和Paul Milstein家族为COVID-19资源中心及其相关的教师专业发展计划提供了慷慨的支持。