Kio estas la signifo de virus-taksonomio? - Internacia Scienca Konsilio

Kundivido de scio kaj publika engaĝiĝo estas kritikaj por trovi solvojn al la kaskadaj krizoj kaŭzitaj de la SARS-CoV-2-pandemio. Ĉi tiu artikolo estas parto de ISC-blogserio, kiu celas reliefigi kelkajn el la plej novaj COVID-19-rilataj publikaĵoj, iniciatoj kaj trovoj de ISC-Membroj.

"Ofte estas defendita la vidpunkto, ke sciencoj devas esti konstruitaj sur klaraj kaj akre difinitaj bazaj konceptoj. Fakte, neniu scienco, eĉ ne la plej ekzakta, komenciĝas per tiaj difinoj. La vera komenco de scienca agado konsistas prefere en priskribi fenomenojn kaj poste en procedi por grupigi, klasifiki kaj korelacii ilin."
Freud S. (1915). "Instinktoj kaj iliaj sortoŝanĝoj", en: La Norma Eldono de la Kompleta Psikologia Verkaro de Sigmund Freud (Vol. 14), Strachey J. , redaktisto. (Londono: La Hogarth Gazetaro).

Taksonomio - la disciplino de klasifiko kaj nomado de aferoj - estas la bazo de ĉiuj sciencoj. Tio estis rekonita fare de Sigmund Freud (1856—1939) kiel psikologia taksonomisto, Dmitri Mendeleev (1834—1907) kiel kemia taksonomisto kaj Victor Goldschmidt (1888—1947) kiel minerala taksonomisto, kaj estas rekonita hodiaŭ fare de sciencistoj ĉe CERN kiel taksonomistoj. de partikla fiziko. Tamen, por la plej multaj homoj, taksonomio rilatas al biologio - al organismoj kiuj reproduktiĝas kaj evoluas. Ĉi tiu taksonomio kutime implikas plantojn, bestojn kaj bakteriojn, sed virusoj ankaŭ estas en ĉi tiu kategorio. Efektive, pro sia sensacia diverseco kaj abundo, virusoj estas kaj defio kaj ŝanco por taksonomistoj.

"Evoluaj mekanismoj respondecas pri la unueco kaj diverseco de ĉiuj specioj sur la Tero."
Reece JB, et al. (2014). Ĉapitro 1. Evoluo, la Temoj de Biologio, kaj Scienca Enketo. En Campbell Biology (10^th red.), Campbell N. et al., redaktistoj. (Boston: Pearson).

Kial virus-taksonomio estas grava?

Virus-taksonomio estas grava ĉar ĝi permesas al la klinikaj, biologiaj kaj evoluaj trajtoj de viruso esti metitaj en kadron kiu akomodas kaj ligas ĉiujn virusojn. La kompreno, ke tio alportas, havas grandegan praktikan valoron. Ekzemple, kiam viruso aperas en homojn el besta rezervujo, taksonomia perspektivo metas nin en multe pli bonan pozicion por eltrovi kiel ĝi originis, de kiu gastiganto ĝi aperis, kiel ĝi reproduktiĝas, kiel ĝi kaŭzas malsanon kaj kiel homoj respondas. al esti infektita. Kiel rezulto, ni multe pli bone lokiĝas por elpensi traktadojn kaj produkti vakcinojn.

La nova koronavirus, severa akuta spira sindromo koronavirus 2 (SARS-CoV-2), kiu nuntempe kaŭzas la COVID-19-pandemon, estas ekzemplo. Taksonomio helpis nin kompreni ke la natura gastiganto de ĉi tiu viruso plej verŝajne estas vespertoj kaj ke ĝia genetika materialo (genaro) evoluis per la splisado kune de malsamaj gepatraj genaroj (genetika rekombino). Ankaŭ, sciante, ke la nova koronavirus estas proksime rilatita al la SARS koronavirus kiu aperis en 2003, estis eble reutiligi kontraŭvirusajn medikamentojn kiel remdesivir por la traktado de COVID-19.¹ kaj sekvi la gvidadon, ke unuklonaj antikorpoj generitaj de la ĉeloj de paciento infektita kun la koronavirus de 2003 povas esti utilaj en la traktado de pacientoj kun COVID-19 en 2020.².

En decembro 2019, nova koronavirus aperis en Wuhan, Ĉinio. La viruso estas proksime rilatita al la SARS-koronavirus de 2003 kaj tial estis nomita severa akuta spira sindromo koronavirus 2. SARS-CoV-2 estas la kaŭza agento de koronavirus-infekta malsano 2019 (COVID-19). Ĝis la fino de junio 2020, SARS-CoV-2 infektis pli ol 10 milionojn da homoj tutmonde kaj estis pli ol 500,000 COVID-19-rilataj mortoj.

Kiel virusoj estas klasifikitaj?

Kiel aliaj organismoj, virusoj estas klasifikitaj en grupojn nomitajn klasifik-grupoj laŭ siaj similecoj kaj malsimilecoj. La plej malalta rango estas la specio. Tiuj estas kolektitaj en genrojn, kaj tiel plu en familiojn, ordojn, klasojn, filojn, regnojn kaj regnojn. Ĝenerale, ekzistas hierarkia strukturo de 15 rangoj, kiu ampleksas la plenan spektron de virusdiverseco, etendiĝante dum evolua tempoperiodo de kiam virusoj unue ekestis ĝis la nuntempo.³.

Virusklasifiko estas tradicie priskriba sistemo bazita plejparte sur eksteraj (fenotipaj) karakteroj - la grandeco kaj formo de viruspartiklo, la gamo da infektitaj gastigantoj kaj la malsanoj asociitaj kun infekto. Kun la invento de ĉiam pli potencaj DNA-sekvencaj teknologioj, virusklasifiko iom post iom fariĝis branĉo de evoluscienco. Ĉi tiu ŝanĝo akcelis en la lastaj jaroj pro la alt-produkta sekvencado de mediaj specimenoj (metagenomics), kiu kaŭzis la detekton de miriga gamo da virusoj. Pro ĉi tiuj progresoj, kaj la fakto ke ni scias nenion pri tiuj virusoj krom ilia genaro, grupigi virusojn surbaze de la rilatoj inter iliaj proteinaj kaj nukleaj acidsekvencoj (filogenetiko) fariĝis ŝlosila rimedo por difini klasifik-grupojn.

Estas ankoraŭ multaj demandoj - ekzemple, kiel la klasifik-grupoj, kiujn ni kreas, rilatas al la viruspopulacioj, kiujn ni vidas en la naturo, kaj ĉu ni povas fidinde rekonstrui la fruan evoluan historion de virusoj uzante nur sinsekvenformojn? Tamen, estas klare, ke ni eniras novan epokon, kiu helpos nin akiri multe pli plenan komprenon pri la totalo de virusoj, iliaj kompleksaj interagoj kun iliaj gastigantoj kaj iliaj roloj en naturaj ekosistemoj.

"Taksonomio estas priskribita foje kiel scienco kaj foje kiel arto, sed vere ĝi estas batalkampo."
Bryson B. (2003). En Mallonga Historio de Preskaŭ Ĉio (Novjorko, La Broadway Gazetaro).

Kiel nomiĝas virusaj taksonoj?

Se kombinita kun bona sistemo por nomi taksonojn, virusklasifiko disponigas potencan komunikadon - en la klasĉambro, en la laboratorio, en la hospitalo, kun la reguligaj agentejoj, kaj kun publiko. La Internacia Komitato pri Taksonomio de Virusoj (ICTV) respondecas pri evoluigado de ĉi tiu sistemo. Estas reguloj por nomi taksonojn, aparte la finaĵoj uzataj por indiki la malsamajn rangojn kaj la formaton en kiu nomoj estas skribitaj. La nomoj de klasifik-grupoj krom specioj estas normigitaj dum longa tempo, kaj la ICTV nun aktive celas normigi specionomojn por trakti la grandegajn nombrojn da lastatempe malkovritaj virusoj kiuj devos esti klasifikitaj kaj nomitaj estonte. Tiu ĉi nomenklaturo plej verŝajne konsistos el du vortoj (dunomo) - la nomo de la genro sekvita de specia epiteto - kiel unue priskribite de Carl Linnaeus (1707—1778) antaŭ preskaŭ 300 jaroj.

Unu afero estas certa - virusa taksonomio daŭrigos ekscitajn pasiojn kaj intensan debaton!

Kiel nomiĝas virusoj kaj virusaj malsanoj?

Kontraste al virustaksonoj, kiuj estas nomitaj fare de la ICTV, virusnomoj estas elektitaj fare de la ekspertoj kiuj malkovras kaj esploras virusojn. Ili validas nur tiom kiom ili estas akceptitaj kaj uzataj de la koncerna komunumo. Ne ekzistas reguloj por regi ĉi tion, sed ĝenerale, virusoj ricevas siajn nomojn de siaj gastigantoj, la loko en kiu ili unue estis izolitaj, la manifestiĝoj de la malsanoj kiujn ili kaŭzas, siaj fenotipaj karakteroj aŭ kombinaĵoj de ĉi tiuj aferoj. Estas surprize, ke malgraŭ la manko de reguligo, virologoj ŝajnas labori intuicie ene de neskribita aro de reguloj, uzante limigitan nombron da nompadronoj kiuj ebligas la viruson, la virusspecojn kaj la malsanon esti distingitaj unu de la alia. Kelkfoje ĝi funkcias bone - varicela-zoster viruso apartenas al la specio Homa alfaherpesviruso 3 kaj kaŭzas varicelon (kvankam ĝi ne estas "variolo" viruso). Okaze, la sistemo estas malpli sukcesa - japana encefalita viruso apartenas al la specio Japana encefalita viruso kaj kaŭzas japanan encefaliton.

La nomado de novaj virusaj malsanoj ankaŭ estas sufiĉe hazarda procezo. Kiam la viruso infektas homojn kaj kaŭzas malsanon, la Monda Organizaĵo pri Sano (OMS) rekomendas, ke la nomoj de malsanoj baziĝas sur la simptomoj de la malsano kaj, se la viruso, kiu kaŭzas la malsanon, estas konata, ĝi estu parto de la nomo. Aliflanke, la nomo ne devus inkluzivi geografiajn lokojn, popolnomojn, kulturajn, populaciojn, industriajn aŭ laborreferencojn, aŭ terminojn kiuj povas instigi nepravigeblan timon. Se ĉi tiuj gvidlinioj ne estas sekvataj, la OMS mem povas doni provizoran nomon, kiu normale estos konfirmita poste en la Internacia Klasifiko de Malsanoj.

"Antaŭavertita, antaŭbrakita, esti preta estas duono de la venko."
Miguel de Cervantes Saavedra (1856). "Aventuroj de Donkiĥoto de la Manĉo". En Penguin Classics; Rev Ed-eldono, 2003, (Londono: Penguin Books).

Perspektivo

Virusoj havas malgrandajn genarojn, mallongajn generaciotempojn kaj, almenaŭ en la kazo de RNA-virusoj, reproduktajn enzimojn kiuj emas fari erarojn. Sekve, ili evoluas multe pli rapide ol aliaj organismoj. Tio disponigas unikajn ŝancojn studi la evoluon de populacioj de cirkulantaj virusoj (mikroevoluo) same kiel la evoluon de virusoj dum multe pli longaj periodoj (makroevoluo). Ekzakte kiel virusoj prilumis larĝajn aspektojn de biologio, ekzemple permesante al ni dissekci la funkciadon de la ĉeloj kiujn ili infektas, ili ankaŭ donas ŝancon provi la taksonomiajn metodojn uzitajn tra biologio, inkluzive de aliroj al vicigado de sekvencoj, antaŭdiri la funkciojn. de tre diverĝaj proteinoj, kaj taksante la fortikecon de filogenetikaj rekonstruprogramoj implikantaj grandajn datenojn. Estontaj evoluoj plibonigos la integriĝon de la viruso kaj ĉelaj taksonomiaj sistemoj kaj ankaŭ havos ampleksajn efikojn al la mikroba, planto, bestkuracisto, medicina, komputila kaj media sciencoj. Fine, estas evidente, ke ni ne plu povas malgravigi la sociajn, ekonomiajn kaj personajn efikojn de la epidemioj kaj pandemioj kiuj estis, kaj daŭre estos, kaŭzitaj de virusoj.

Stuart Siddell, Vicprezidanto de ICTV
Andrew Davison, ICTV-prezidanto
www.ictv.global

Referencoj

1. Pruijssers AJ, George AS, Schäfer A, et al. Remdesivir forte malhelpas SARS-CoV-2 en homaj pulmaj ĉeloj kaj ĥimeran SARS-CoV esprimantan la SARS-CoV-2 RNA-polimerazon en musoj. Antaŭpreso. bioRxiv. 2020; 2020.04.27.064279.
2. Pinto, D., Park, Y., Beltramello, M. et al. Krucneŭtraligo de SARS-CoV-2 de homa unuklona SARS-CoV-antikorpo. naturo (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2349-y
3. Gorbalenya, AE, Krupovic, M., Mushegian, A. et al. La nova amplekso de virusa taksonomio: dispartigo de la virosfero en 15 hierarkiajn rangojn. Nat Microbiol 5, 668-674 (2020)

Dankoj

Foto de Sigmund Freud: Max Halberstadt, 1921, Publika Domeno, Biblioteko de Kongreso.
Ilustraĵo de koronavirus: 2020, Publika Domeno, Centroj por Malsana Kontrolo kaj Antaŭzorgo, Usono.
Ekzemploj de Virus-Taksonomio. 2020, Kopirajto de la aŭtoroj. Povas esti uzata sub permesilo CC-BY-4.0, kun agnosko al Referenco 3.
Ilustraĵo de David S. Goodsell, RCSB Protein Data Bank; doi: 10.2210/rcsb_pdb/goodsell-gallery-019