Wissenschaft

Mit Covid-19 können Sie die Evolution live verfolgen – Darwin und Gott

Wir haben den Monat mit einer weiteren besonderen Teilnahme hier im Blog begonnen. Diesmal ist der Autor des Gastbeitrags Professor Milton Groppo, Koordinator des Graduiertenprogramms für Vergleichende Biologie am Department of Biology der USP in Ribeirão Preto. Er erklärt, wie die Entstehung von Covid-19 ein Fenster zum Verständnis des Evolutionsprozesses in Echtzeit öffnet. Um mehr zu erfahren, lesen Sie einfach seinen Text unten.

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Die durch Sars-CoV-2 (technischer Name für eine Art von Coronavirus) verursachte Covid-19-Pandemie dauert seit über einem Jahr an. Die Todesfälle und überfüllten Intensivstationen, die Diskussion über restriktive Maßnahmen, Hygienemaßnahmen, welche Maske die beste ist, welcher Impfstoff am besten geeignet ist, Agglomeration oder nicht und alles, was mit Covid zu tun hat, hat die Nachrichten in allen Medien weltweit dominiert.

Da Covid-19 buchstäblich eine Frage von Leben und Tod ist, ist es nur natürlich, dass dies geschieht. Aber, unbemerkt von einem großen Teil der Öffentlichkeit, entfaltet sich eine andere Geschichte, eine Geschichte, die viele Menschen leugnen und nicht verstehen: biologische Evolution, die gerade live auf jedem von uns angerufenen Fernsehkanal ausgestrahlt wird.

Die biologische Evolution ist nichts anderes als der Transformationsprozess, den Organismen im Laufe der Zeit auf unserem Planeten durchlaufen oder präsentieren. Die Existenz von Fossilien von Pflanzen, Tieren und sogar Mikroorganismen, Wesen, die es nicht mehr gibt, ist ein guter Weg, um zu zeigen, wie sich die Organismenmenge über Millionen von Jahren auf der Erde verändert hat. Die eindeutige Existenz von Arten, die sich sowohl in ihrer Form als auch in ihrer Entwicklung ähnlicher sind als andere, deutete auf eine Geschichte von Veränderungen hin, die diese Arten von einem gemeinsamen Vorfahren erfahren haben.

Erst in den letzten 150 Jahren haben Hypothesen, die auf wissenschaftlichen Daten basieren, Mechanismen entwickelt, die den Wechsel der Arten im Laufe der Zeit erklären – wie die natürliche Selektion von Darwin und Wallace oder die Idee einer neutralen Mutation. Wie auch immer, heutzutage ist bekannt, dass Evolution nur möglich ist, wenn es Variationen in den Organismen gibt, Variationen, die durch Mutationen im genetischen Material (DNA oder RNA) verursacht werden. Da Veränderungen in Organismen langsamer sind, als das menschliche Auge wahrnehmen kann, da es sich um Prozesse handelt, deren Wahrnehmung Tausende oder Millionen von Jahren dauert, ist es schwierig, die Evolution bei der Arbeit zu sehen.

Dies ist ein Punkt, der die Leugner der biologischen Evolution begünstigt. Wenn wir uns jedoch genauer ansehen, was jetzt mit der Covid-19-Pandemie und ihrem Erreger geschieht, werden wir sehen, dass wir alle Elemente haben, um zu zeigen, dass die biologische Evolution eine Tatsache ist und jetzt geschieht.

Der Sars-CoV-2

Er ist ein sehr enger Verwandter eines anderen Virus, Sars-CoV oder Sars-CoV-1, das vor einigen Jahren (zwischen 2002 und 2004) beim Menschen einen Ausbruch infizierter Menschen verursachte. Das Akronym Sars bezeichnet auf Englisch den Erreger des „schweren akuten respiratorischen Syndroms“. Sie sind beide Teil einer “Familie” von RNA-Viren, die Infektionen in verschiedenen Organismen wie Vögeln und Fledermäusen verursachen.

Sars-CoV und Sars-CoV-2 sind ähnlich und teilen etwa 80% ihres genetischen Materials (weitere Details hier). Darüber hinaus sind etwa 96% des genetischen Codes von Sars-CoV-2 der gleiche wie der anderer Coronaviren, die Fledermäuse infizieren. Es wird angenommen, dass diese Tiere solche Viren auf ein anderes Zwischentier und dann auf Menschen übertragen haben oder dass die Übertragung direkt war.

Wie alle Viren sind sie einfache Einheiten, die von einem DNA- oder RNA-Molekül (im Fall von Retroviren wie Influenzaviren oder in Sars-CoV) gebildet werden und häufig durch eine Hülle geschützt sind, die aus Proteinen und Fetten besteht. Im Fall von Sars-CoV weist diese Abdeckung zahlreiche Spikes (“Spikes” auf Englisch) auf, die Viren helfen, sich an die Zellen zu binden, die sie infizieren werden – als wären sie Zecken, die an unserer Kleidung haften. Diese Stacheln kommen in der gesamten Familie der Coronaviren vor.

Viren können sich nicht vermehren, ohne die Zellen eines anderen Organismus zu durchdringen (= zu infizieren), da sie die Maschinerie der infizierten Zelle benötigen, um neue Kopien von sich selbst zu produzieren. Es gibt also sogar eine Diskussion darüber, ob sie Lebewesen wären oder nicht. Ein weiteres Merkmal von Viren (einschließlich Sars-CoV) ist ihre Spezifität, was bedeutet, dass ein pathogenes (dh krankheitsverursachendes) Virus für Pflanzen nicht unbedingt für den Menschen gilt. Deshalb gibt es Hundegrippeviren, die beim Menschen keine Influenza verursachen und umgekehrt.

Aber woher kommt die Evolution in dieser Geschichte?

Als Covid-19 auftauchte und sich verbreitete, tauchten zusätzlich zu den am Anfang dieses Textes erwähnten Begriffen soziale Isolation, Masken, Behandlungen … andere Wörter auf, wie „Abstammungslinien“ oder „Varianten“ – Varianten des Vereinigten Königreichs. Südafrika, Brasilien (mit der erstmals in Manaus nachgewiesenen P1-Variante), jetzt eine mögliche neue Variante in Indien, die eine „Doppelmutation“ enthalten würde. Aber was sind diese Varianten? Wie sind sie entstanden? Haben sie schon immer existiert? Und Mutation? Und was hat die Evolution damit zu tun?

Wir können Zweifel haben, dass Schimpansen und Gorillas trotz aller Ähnlichkeiten mit der menschlichen Spezies unsere Verwandten sind und eine gemeinsame jüngste Evolutionsgeschichte haben. Wir sehen keine Ereignisse der Differenzierung der Abstammungslinien dieser Organismen, wie dies vor vielen Millionen Jahren geschah. Darüber hinaus erfolgte die Differenzierung der Abstammungslinien langsam und mit menschlichen Augen würden wir sie nicht wahrnehmen, selbst wenn wir in eine Zeitmaschine eintreten würden.

Eine andere Tatsache, die gegen die Vorstellung sprechen könnte, dass Schimpansen, Gorillas und Menschen einen gemeinsamen Vorfahren haben, ist, dass die Unterschiede zwischen diesen Arten heute klar sind und wenn wir keine Zwischenfossilien hätten (die wir heute haben), könnten wir denken, dass solche Arten dies tun würden Sie wurden nicht durch allmähliche Transformationen erzeugt, sondern wären so geschaffen worden, wie sie heute sind.

Echtzeitänderung

Im Fall des Virus, das Covid-19 verursacht, haben wir gesehen, dass die Veränderungen schnell stattfinden und sich in sehr kurzen Intervallen von Monaten neue Stämme bilden. Vor einigen Jahren hatten wir keine Nachricht von Sars-CoV, da Coronaviren in anderen nichtmenschlichen Organismen wie Vögeln und Fledermäusen gefunden wurden. Die Tatsache, dass diese Viren kürzlich die Fähigkeit erworben haben, Menschen zu infizieren, hängt mit Variationen zusammen, die in den Populationen dieser Viren auftreten.

Wie wir Menschen ist jedes Virus ein Individuum und sie haben genetische Unterschiede. Diese genetischen Unterschiede oder Variationen werden durch Mutationen in DNA oder RNA verursacht. Mutationen sind die Quelle der Variabilität bei verschiedenen Arten und können, wenn sie festgelegt (oder ausgewählt) werden, im Laufe der Zeit zu Veränderungen der Populationen führen – das heißt, sie können die Evolution fördern. Im Gegensatz zu „großen“ Organismen haben Viren jedoch einen sehr schnellen Lebenszyklus, manchmal von wenigen Stunden, und erzeugen in sehr kurzer Zeit eine stratosphärische Anzahl von Kopien von sich.

Mutationen treten in allen Organismen auf und sind die Grundlage für die Variation, die sie darstellen. Aber Mutationen sind nicht alle schlecht oder alle gut: Die meisten sind neutral und haben keine unmittelbare Auswirkung auf eine Bevölkerung. Darüber hinaus ist es weniger wahrscheinlich, dass Organismen mit dem längsten Lebenszyklus (wie ein Mensch, ein Elefant oder ein Redwood-Baum, der Hunderte oder sogar Tausende von Jahren lebt) im Laufe der Zeit Mutationen aufweisen, als die Mutationen, die in der Studie eine Rolle spielen der Evolution sind diejenigen, die an andere Generationen weitergegeben werden.

Und hier liegt der Sprung bei Viren: Da sie sich schnell vermehren, besteht eine viel größere Wahrscheinlichkeit, dass im Laufe der Zeit Mutationen auftreten, die an andere Generationen weitergegeben werden können. Und wenn mehr Mutationen auftreten, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit für eine Mutation, die es diesem Stamm (oder dieser Linie) ermöglicht, andere Organismen als diejenigen zu infizieren, die diese Art von Virus bereits infiziert haben.

Es war wahrscheinlich das, was in China oder anderswo am Anfang von allem geschah: An einem bestimmten Ort gab es zufällig eine Coronavirus-Linie, die einen anderen Organismus (wahrscheinlich eine Fledermaus) infizierte und eine Mutation enthielt, die es dieser spezifischen Linie ermöglichte, Menschen zu infizieren , dann Sars-CoV genannt. Die Viren, die Covid-19 verursachten, “glaubten” nicht, dass es besser wäre, Menschen zu infizieren; Es war ein zufälliges Ereignis, das jedoch durch den Kontakt zwischen Menschen und anderen Tieren (durch Schöpfung und / oder Konsum) erleichtert wurde.

Wir sehen dann, dass Mutationen, die Variationen in Sars-CoV verursachten, zu der jüngsten Infektion dieser Viren beim Menschen führten, Ereignisse, die nicht vor den 2000er Jahren aufgezeichnet wurden. Dies an sich zeigt bereits, wie die Evolution stattfindet. Aber die Geschichte hört hier nicht auf. Nachdem Sars-CoV-2 Menschen infiziert und Covid-19 verursacht hatte, wurden im Laufe des Jahres 2020 andere Mutationen entdeckt, die mit diesem Virus in bestimmten geografischen Regionen in Verbindung stehen: im Vereinigten Königreich, in Südafrika, in Brasilien, wie dem berüchtigten P1, all dies in weniger als ein Jahr.

Diese Stämme oder Stämme, die neue Mutationen aufweisen, weisen Unterschiede in der Konfiguration von Proteinen in den dornförmigen Vorsprüngen auf, die in der äußeren Schutzschicht auftreten. Mit der Veränderung der Form dieser Stacheln wird die Erkennung des Immunsystems des infizierten Organismus beeinträchtigt oder sogar verhindert und die Reaktion des Immunsystems ist nicht schnell genug. Da Impfstoffe entweder mit abgeschwächten Virusstämmen oder mit RNA-Erkennung arbeiten, werden Mutationen, die Veränderungen in den Stacheln oder anderen Teilen der Virenschutzschicht verursachen, mit großer Sorge betrachtet, da sie Impfstoffe unwirksam machen können.

Natürliche Selektion

Die neuen Varianten existieren neben Stämmen, die keine Mutationen erfahren haben, die die Form der Stacheln der Schutzschicht verändern. Diese Varianten konkurrieren in einem Prozess der natürlichen Selektion miteinander um Wirte (erinnerte sich jemand an Darwin?), Wo die am besten an eine bestimmte Bedingung angepasste Variante ihre Repräsentativität in einer Viruspopulation erhöhen kann.

Und je länger die Pandemie dauert, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Sars-CoV-2-Mutationen auftreten und Veränderungen in der Pathogenese und Virulenz wie dem oben erwähnten Manaus P1 behoben werden, das möglicherweise ansteckender und gefährlicher für Menschen ist. jünger und ohne Komorbiditäten. Mit anderen Worten, je mehr Zeit vergeht, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass mehr Variationen auftreten – das heißt, neue Mutationen, die in Viruspopulationen behoben werden können, und die Wahrscheinlichkeit, dass sich neue Varianten bilden. Mit anderen Worten, mehr Chancen auf … Evolution!

Die Entstehung von Sars-Cov-2 und neuen Varianten ist bemerkenswert, da sie aufgrund von Covid-19 einen direkten Einfluss auf die menschliche Gesundheit haben, was verständlich ist, da es sich um Leben oder Tod von Menschen handelt. Die Mechanismen der Mutation und Fixierung dieser Mutationen in verschiedenen Varianten von Viren, die Fähigkeit neuer Varianten, andere Organismen mit neuen Anpassungen zu infizieren, und das Phänomen der Konkurrenz zwischen verschiedenen Varianten unterscheiden sich jedoch nicht von den Veränderungen und Anpassungen, die wir konnten indirekt in allen Organismen beobachten, die über Millionen von Jahren auf der Erde vorkommen.

Es ist eine biologische Evolution, die in Echtzeit in Reichweite eines Mobiltelefons oder einer Fernbedienung stattfindet. Neben dem dringenden medizinischen Problem ist dies eine hervorragende Gelegenheit zu zeigen, dass die biologische Evolution eine Tatsache ist und dass diese Tatsache von Gruppen, die die Wissenschaft leugnen, nicht länger ignoriert werden kann. Obwohl es schmerzhaft ist, ist es wieder eine Chance zu lernen.

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