사회적 유기체는 포유 동물이나 새와 같은 분명히 끔찍한 것들에서 박테리아와 같은 더 비밀스러운 사교 행사에 이르기까지 모든 모양과 크기로 제공됩니다. 진화론 적 생물 학자들은 종종 자기 희생자들이 자연 선택 하에서 심각한 단점에 처한 것처럼 보이기 때문에 종종 그들 사이의 이타 적 행동에 대한 퍼즐입니다. 20 세기에서 가장 유명한 진화론 적 이론가 중 하나 인 윌리엄 D. 해밀턴 (William D. Hamilton)은 친족 선택을 통해 이타주의의 진화를 설명하기위한 수학적 이론을 개발했습니다. 예를 들어, 대부분의 개별 개미, 꿀벌 및 말벌이 형제 자리를 키우는 데 모든 노력을 기울일 수있는 능력을 포기하는 이유. 세균 학자들은 게임 이론 모델을 개발하여 일부 사기꾼이 상황을 활용하더라도 그룹의 박테리아가 이웃을 위해 대사 산물을 생산하는 이유를 설명했습니다.
.그러나 최근까지 아무도 그 간단한 바이러스를 고려한 사람도 자신의 체력과 진화에 영향을 미치는 사회 생활을 가지고 있습니다. 옥스포드 대학의 생물 학자 인 스튜어트 웨스트 (Stuart West)는“이론적 인 관점에서 바이러스가 사회적으로 상호 작용하여 협력과 갈등의 가능성을 유발할 수있는 큰 잠재력이 분명히있다”고 말했다. . "그러나이 경험적 으로이 문제를 해결하려는 시도는 상대적으로 거의 없었습니다."
Nature Microbiology 에 발표 된 최근 연구에서 , 스페인 발렌시아 대학교의 진화 유전 학자 인 Rafael Sanjuán과 그의 동료들은 이론과 실험의 조합을 사용하여 바이러스 성 협력과 갈등을 탐구했습니다. 그들은 바이러스 감염의 공간 구조 (다른 바이러스 세트가 감염된 신체의 별도 구획에서 분리 될 수있는 방식이 엄청나게 중요하다는 것을 발견했습니다. 균일하게 혼합 된 시스템에서, 이타 바이러스는 희생을 이용하는“사기꾼”으로 희생되지만, 신체의 주머니가 이타 주의자를 격리시키고 보호 할 수 있다면 생존에서 총을 맞았습니다.
.광견병과 동일한 바이러스 계열의 덜 위험한 회원 인 수 포성 구내염 바이러스 (VSV)를 고려하십시오. 바이러스 감염은 일반적으로 포유 동물 숙주의 세포를 자극하여 인접한 세포의 항 바이러스 방어를 높이고 바이러스 복제를 방해하는 신호 전달 단백질 인 인터페론을 생산합니다. 야생형 VSV는 숙주의 타고난 면역 체계를 억제하는 방법을 발전 시켰지만 더 천천히 재생하는 비용으로 진화했습니다. 그럼에도 불구하고, 그 능력은“사기꾼”변형이 나오지 않는 한 억제 바이러스의 인구가 번성 할 수 있도록합니다.
사기꾼은 호스트의 방어를 억제하는 능력이 없습니다. 실제로, 그 존재는 인터페론의 방출을 자극합니다. 그러나 인터페론 방출을 억제하는 인근의 VSV로 인해 면역 반응이 낮아진 이점을 여전히 거부합니다. 사기꾼은 인터페론 억제의 생식 비용을 지불하지 않기 때문에 단기적으로 야생형 바이러스를 능가 할 수 있습니다. Sanjuán과 그의 동료들이 논문에서 지적한 것처럼 사회적 행동 관점에서, Wild-Type vsv의 인터페론 억압은 실제로 야생형이 사기꾼을 위해 희생하기 때문에 이타적인 행동으로 자격이 있습니다.
.결국, 호스트의 인터페론 반응은 바이러스의 유형을 모두 압도하고 죽인다. 그러므로 자연 선택이 항상 인터페론을 억제하는 능력을 제거하는 것처럼 보일 수 있습니다. 이타는 그 바이러스가 불리한 바이러스를 남겨두기 때문입니다.
.그러나 Sanjuán의 모델링 연구에 따르면 반드시 그런 것은 아닙니다. 이타적인 인터페론 억제 바이러스는 그것이 여전히 진화하고 사기꾼이 물리적으로 분리되면 여전히 진화하고 번성 할 수 있습니다. 신체의 구조와 장벽은 인터페론 억제 바이러스가 살아남을 수있는 피난처를 만들 수 있습니다.
선천적 면역 억제가 발생할 수있는 특정 조건을 모델링하기 위해 연구원들은 해밀턴이 개발 한 이론적 틀을 사용했습니다. 해밀턴의 규칙에 따르면, $ altx r ~ × ~ b ~> ~ c $, 여기서 b 는 이타주의가 진화합니다. 수신자에게 이익입니다. r 수령인의주는 사람과의 관련성이며 c 입니다 주는 사람에게 비용입니다.
연구원들은 또한 이익이 b 을 나타 내기 위해 매개 변수를 사용했습니다. , 바이러스가 야생형 또는 사기꾼 이웃으로 둘러싸여 있는지 여부에 따라 다릅니다. 두 VSV 변형의 잘 혼합되고 공간적으로 분리 된 조합에 해밀턴의 규칙을 적용하면 해밀턴 방정식의 매개 변수를 경험적으로 추정 할 수 있습니다.
Sanjuán은“타고난 면역 억제가 진화하려면 공간 구조가 필요합니다. 바이러스와 숙주의 인터페론 반응이 세포에서 세포로 퍼져 있기 때문에 감염 중 공간 구조의 출현을 피하기는 실제로 어렵습니다. 바이러스 입자 및 인터페론 분자의 확산 속도와 신체 조직의 물리적 장벽에 대한 한계는 공간적 이질성을 쉽게 만들어 선천적 면역 억제의 진화를 허용합니다.
복잡한 행동을 가진 동물과 비교적 복잡한 의사 소통 시스템을 가진 박테리아에서 진화 시나리오의 결과는 많은 요인에 의해 영향을받습니다. 바이러스의 경우“훨씬 간단합니다.”라고 Sanjuán은 말했습니다. “모든 것은 공간 구조에 의해 지시됩니다. 시스템의 결과에 영향을 줄 수있는 다른 알려진 프로세스는 없습니다. 바이러스가 혼합되면,이 이타주의가 진화 할 수없고, 분리되면 이타주의가 진화 할 수 있습니다.”
.Sanjuán이 조사하고있는 바이러스의 사회적 진화의 또 다른 측면은 여러 바이러스 입자가 때때로 세포를 모아 감염시키는 이유입니다. 트레이드 오프는 바이러스 입자가 조립되면 다른 세포를 감염시키는 단위가 적다는 것입니다. Sanjuán은“원칙적으로 확산 능력을 제한하기 때문에 비용이 많이 듭니다. 그러나 그의 팀은 놀랍게도 집계 된 바이러스가 더 빠르게 자라서 더 많은 자손을 생성한다는 것을 발견했습니다. 이 결과는 세포 유형에 의존 하였다 :타고난 면역이없는 종양 세포에서, 집계되는 것은 비용이 많이 들었다. 그러나 선천적 면역 반응을 일으키는 정상적인 세포에서, 집계되는 것은 바이러스가 타고난 면역 반응을 압도 할 수 있기 때문에 바이러스에 도움이되었다고 Sanjuán은 제안했다.
감염에 대한 응집 전략은 바이러스에 유리한 것처럼 보이지만 사기꾼의 진화로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 골재의 하나의 바이러스가 몇 가지 유전자를 잃어 버리면 더 빨리 복제 할 수 있으며, 그 이점으로 인해 다른 바이러스를 골재로 발전시킬 수 있습니다. 이들 유전자 결핍 바이러스는 결함이있는 간섭 입자 (DIP)로 알려져있다 :그들 중 다수는 바이러스 게놈의 약 90 %가 부족하여 숙주 내부에서 매우 빠르게 복제 할 수있는 작은 RNA 조각으로 생존한다 (그들은 불완전하기 때문에 보통 새 숙주를 감염시킬 수 없다). 밀도가 높은 바이러스 감염이있는 세포 배양에서, 딥은 바이러스 성구의 99 % 이상을 차지하고 곧 바이러스 성 집단의 99 % 이상을 차지한다고 Sanjuán은 말했다.
딥의 존재는 또 다른 퍼즐을 만질 수 있습니다. 바이러스는 수명주기의 요구에 따라 서로 조작을 조정합니까? 샌프란시스코 캘리포니아 대학교의 바이러스 학자 인 라울 안데노 (Raul Andino)는 호스트 침공의 초기에 바이러스가 많은 회사를 원할 수도 있다고 지적했다.이 바이러스는 여러 동시 감염이 성공 가능성을 높일 수 있기 때문에 많은 회사를 원할 수 있다고 지적했다.“그러나 그들은 이러한 결함 입자의 생산 가능성을 줄이기 위해 나중에 감염의 많은 감염 가능성을 줄이고 싶다”고 말했다. "이것은 우리가 완전히 이해하지 못하지만 정말 흥미로운 문제입니다."
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