Virus snabbspolar evolutionen
Att virus muterar kan göra en lätt nervös. Man anar pandemin runt hörnet. Ändå är virusmutationer inte bara oerhört vanliga och helt nödvändiga – de kanske till och med är en förutsättning för mänskligt liv.
Varje gång en arvsmassa ska kopieras, till exempel för att ett virus ska producera nya viruspartiklar finns en liten sannolikhet att det sker en mutation. Ibland gör den varken till eller från. Oftast är den dålig så att den kan hindra avkomman från att bli funktionell.
– Men någon gång kan förändringen bli något väldigt positivt för viruset och ge den nya virusvarianten en överlevnadsfördel. Det är framför allt snabba RNA-virus som hiv, influensa eller hepatit C som tenderar att ”uppgradera” sig, säger Jan Albert vid Smittskyddsinstitutets (SMI) avdelning för virologi.
Principerna gäller också människor, även om vårt DNA muterar långsammare eftersom vi är för komplicerade. När mänskligt DNA ska kopieras dubbelkollas hela tiden att kopian stämmer, risken för en mutation är därför väldigt liten.
– Virus har vanligen inte den kontrollen. På samma sätt som en fiskhona lägger tio miljarder ägg i förhoppningen att åtminstone några överlever, producerar viruset sig i en otrolig mängd. Många kommer att ha dåliga mutationer, andra hittar ingen cell att nyinfektera, men efter att ha provat alla tänkbara varianter kommer några få att lyckas – de premieras.
En mutation kan både utgöra en fördel för viruset – till exempel resistens mot läkemedlet Tamiflu hos influensa – och samtidigt försämra virusets replikationsförmåga. Det är en balansgång. En sådan virusvariant hos individer som inte får Tamiflu kommer att dö ut eftersom det saknas överlevnadsfördel. Men hos en individ som får Tamiflu, och framför allt i otillräckliga mängder, kommer denna variant att få ett klart övertag.
– I allmänhet försöker virus att kompensera försämringar med nya mutationer. Hiv är ett bra sådant exempel. Ur virusets synpunkt är målet att överleva – i så stor omfattning som möjligt. Sjukdomssymtomen är ofta uttryck för spridningsmekanismen – man hostar, nyser, kräks och har diarré helt enkelt för att kunna smitta bättre.
Jan Albert konstaterar att viruset vill hålla sig kvar hos den smittade länge nog för att smitta vidare med tillräcklig effektivitet. De flesta virus blir därför med tiden mindre aggressiva, att orsaka svåra symtom är inget självändamål. Tvärtom har ett virus som är extremt dödligt misslyckats.
– I laboratorier kan man ta fram varianter av hiv som är så virulenta att försöksdjuren dör inom 14 dagar. Ett sådant virus har ingen chans att överleva i den verkliga världen eftersom smittade djur eller människor knappast hinner sprida smittan innan de dör.
Det finns faktiskt matematiska studier som beräknat en optimal aggressivitet hos hiv, det vill säga så höga virusnivåer som möjligt utan att döda värden för snabbt. Man kom fram till att det optimala borde vara 30 000 viruspartiklar per milliliter plasma, något som visar sig stämma när man sedan mätt nivåer hos hivpositiva.
Långsamma virus stannar kvar
Precis som på Galapagosöarna, där Darwin observerade att det på en ö var en fördel att ha en viss sorts näbb medan en annan sort lönade sig på nästa ö, så är viruset beroende av vilken miljö det befinner sig i (till exempel i en individ som får behandling eller i en individ som inte får det).
Olika virus har också olika strategier för att överleva. Influensa orsakar en kortvarig sjukdom med hög smittsamhet och förändrar sig från år till år så att den kan infektera samma individer på nytt.
– Hiv och herpesvirus har istället en strategi med livslånga infektioner. Fastän det uppstår immunitet så lämnar inte hiv individen utan springer på sätt och vis hela tiden ifrån immunförsvaret. Infektionen behöver inte heller vara så väldigt smittsam, det räcker ju med att varje hivpositiv person i snitt infekterar ytterligare en individ under sin livstid för att virus ska överleva, säger Jan Albert.
En ytterligare virusvariant är herpes-virusgruppen, som är ett DNA-virus. Precis som hiv är strategin för herpesvirus som herpes simplex, CMV (Cytomegalovirus) eller EBV (Epstein–Barr-virus) att finnas hos den smittade under hela livet. Herpesvirus förändrar sig inte lika snabbt, de gömmer sig istället för immunsystemet. Dessa herpesvirus orsakar mycket få symtom, frånsett munsår märker vi knappt av att vi har herpes simplex. (Om man inte är immunsupprimerad, då man kan få allvarliga problem.)
– En del virus har valt att kunna förändra sig snabbt (influensa), medan andra har en större arvsmassa med mer sofistikerade funktioner, med möjlighet att styra cellerna och påverka immunsystemet så att viruset kan finnas kvar även om det inte förändras lika fort (herpes).
Motstånd ger förändring
Jan Albert menar att om det virus som nu cirkulerar i den nya influensan H1N1 behövde mutera för att öka sin smittsamhet, så skulle en sådan mutation – med miljarders miljarder viruspartiklar i varje infekterad individ – sannolikt redan ha uppstått.
– Fanns det förbättrande förändringar som viruset kunde göra, så hade de visat sig vid det här laget. Ett sådant virus skulle snabbt ha spridit sig. I de analyser som SMI och andra laboratorier har gjort så här långt, verkar också viruset väldigt stabilt. Det betyder att det är tillräckligt spridningsdugligt för att inte behöva förändra sig.
Det betyder inte att mutationer inte kan komma senare. Just detta virus är så nytt för människan att väldigt få har immunitet, men i takt med att fler vaccinerar sig eller har haft influensan så kommer allt färre att vara mottagliga för just det här viruset. Då börjar det snart bli fördelaktigt för viruset att förändra sig så att det kan komma förbi vaccinations- och immunskyddet. Då blir de förändringar fördelaktiga som ökar virusets chanser att hitta en mottaglig värd. De varianterna kan komma att utgöra nästa säsongsinfluensavirus.
– Ju fler som vaccinerats eller haft influensan desto viktigare blir det för viruset att hitta mutationerna som gör att det inte känns igen av immunsystemet, säger Jan Albert.
Vad fyller en fästing för funktion på vår jord? Viktigast för fästingar är förstås att de kan fortsätta att existera, men planeten skulle troligen överleva utan dem. Detsamma gäller människor, inte heller vi försvinner frivilligt, evolutionens själviska regler gäller oss precis som bakterier – och virus.
Det utesluter inte att virus i vissa lägen kan vara till nytta för andra organismer. Människans och alla högre organismers arvsmassa består till mycket stor del, omkring tio procent, av gamla retrovirusinfektioner. Gång efter gång under evolutionen har vår arvsmassa infekterats av virus som sedan uppgått i vår genuppsättning.
– Det finns till exempel en del som talar för att orsaken till att fostret inte avstöts ur moderns kropp kan vara gamla retroviruskomponenter som skapat en immunsupprimerande funktion. Denna aktiveras i just livmodern och hindrar att fostret avstöts som det egentligen borde, precis som ett transplantat avstöts utan immunsupprimerande behandling, säger Jan Albert.
Virus har även en funktion inom vården. Virusvacciner görs ju av försvagade virus eller delar av virus. Man försöker också använda virus vid genterapi. Med hjälp av ett retrovirus skulle man kunna föra in en insulinarvsmassa till någon med diabetes eller korrigera någon annan genetisk defekt.
– Genterapi har dock visat sig svårare än man först trodde. Immunsystemet har en mängd säkerhetssystem för att skydda celler mot främmande arvsmassa.
Slumpens roll
Virusforskningen testar Darwins teori i realtid, man slipper de miljontals år som krävs om man vill studera högre organismer som fåglar och människor. Det är trots allt samma grundfenomen och underliggande mekanismer – enskilda organismer och kanske i slutänden enskilda gener strävar efter att föröka sig helt enkelt.
– Dagens virusforskning ger i princip Darwin rätt, tydliga exempel är selektionstryck av antibiotika och läkemedel, där resistens är en solklar fördel för virus och bakterier. Men det finns olika skolor inom evolutionsläran, till exempel Motoo Kimuras teori om ”neutral evolution” som menar att de flesta skillnader mellan arter eller individer mer beror på slumpmässigt urval. Ögonfärg till exempel, eller åtminstone skillnaden mellan krulligt och rakt hår, är svårt att föreställa sig som evolutionärt väldigt fördelaktigt, säger Jan Albert.
Virus ger så en glimt av livets uppkomst. Vad är det till exempel som gör människan unikt mänsklig, vår arvsmassa skiljer sig ju inte särskilt mycket från en schimpans eller ännu mindre en neandertalares?
Och här blir frågorna mycket snabbt väldigt, väldigt krävande. Utgör till exempel inte människan ett slags metaevolutionärt steg, en kognitiv paradox, som kan tänka ut egna evolutionära steg? På senare tid har det till och med kommit teorier om att ord och bokstäver är ett slags evolutionsutveckling.
Man behöver hursomhelst inte vara rädd för mutationer. De är en bidragande anledning till att vi finns till.
Text: Marco Morner
Uppdaterad 2010-03-10 13:23
Inte längre samma virus
Om man studerar ett hivvirus ett par år efter ursprungssmittan så är det inte längre samma virus, det har på sätt och vis blivit en annan art. Man kan jämföra med människans arvsmassa som skiljer sig från musens med ungefär fem procent. En och samma hivinfekterade person kan ha virusvarianter med en arvsmassa som skiljer sig mer än så.
