Условия для эволюции
Ученые из Вашингтона изучали ситуацию со вспышкой ковида на рыболовецком судне в мае 2020 года. Команда судна- 122 человека, большинство из которых согласились провериться: 120 сделали тест на ковид (ПЦР и антитела) перед тем как корабль отправился в океан. Все 120 мазков (из носа) были отрицательными, антитела были у 3 человек (но они не были больны по тогдашним критериям ковида, и мазки у них были тоже отрицательные).
К сожалению, через 16 дней корабль уже был на карантине в порту, тк заболело много моряков, работать некому, пришлось вернуться; и в концу вспышки ковидом переболело около 80% команды.
Исследователи имели возможность брать у них мазки (пока все были "на карантине" или лечении) неоднократно, потому воспользовались случаем, и провели усиленный анализ генома на мутации, у тех, у кого позволяло количество вируса (39 человек, у которых было много вируса, менее 26 циклов ПЦР, на момент возвращения в порт). Авторы пришли к выводу, что на судне случилось "суперраспространение" с высоким коэффициентом передачи (атаки), тк все выявленные варианты были ближайшими родственниками. Точнее, они практически не отличались друг от друга.
Теоретически, вирус может мутировать в любое время, и выгодные для него мутации- закрепляются. За время болезни в одном человек вирус "выращивает" целую цивилизацию себе подобных, десятки поколений, часть из которых может отличаться от "предков". И кто из них передастся дальше, и даст следующее поколение вирусов в другом хозяине- это тот еще вопрос.
Согласно полученным данным, вирус мутирует слабо, медленно, за время жизни в одном хозяине (при обычном, кратковременном течениии ковида). Этом может быть 5% выделяемых вирусов, у которых 1-2 мутации на геном, к исходу ковида.
Это не так уж много.
Так что эволюция у вируса просиходит, преимущественно, не внутри одного хозяина, а стимулируется "сменой хозяев" (тк получается новая среда, к которой надо приспосабливаться, а удачная мутация- закрепится). Для того, чтобы коронавирус хорошо мутировал, ему нужна высокая частота передачи между хозяевами (тк бутылочное горлышко для него "узкое"), а остальное он обеспечивает уже сам, своей высокой заразностью (тк большинство инфекций и их массовость - это из-за "суперраспространений").
От меня:
Не то чтобы это новость, но их работа просто намекает, что если люди хотят болеть ковидом поменьше, особенно новыми штаммами- то распространение вируса нужно прерывать, ограничивать всеми способами. В противном случае из-за частоты передачи и массовости заражений даже слабомутирующий (относительно) вирус, будет иметь довольно высокое абсолютное количество мутаций за более короткий период времени. Больше мутаций- больше биологических отличий ( в свойствах).
Вирус просто живет, и выживает, а люди ему не особо препятствуют. Не случайно в первый год эпидемии, когда нефармакологические противоэпидемические меры были более широко распространены и даже беспрецедентны, новых вариантов, достаточных измененных, чтоб называться штаммами, было не так уж много, и обычно появлялись они там, где хуже соблюдались меры (слабые законодательные или исполнительные возможности). С упованием на вакцинацию как ограничительную и противоэпидемическую меру (популяционный иммунитет), преимущественно, новые варианты посыпались, как из рога изобилия (относительно возможностей вируса). И этот процесс продолжается, и думаю, будет продолжаться, тк и привитость среди народов и стран- варьирует, и иммунитет к ковиду- кратковременный (не стоит закрывать на это глаза), и к тому же прививка не особо мешает заражению..
[Spoiler (click to open)]We analyzed samples collected from an outbreak on a fishing boat in May 2020 [14]. There were a total of 122 individuals on the boat. Two days before embarking from Seattle, 120 individuals participated in pre-departure screening for SARS-CoV-2, and none tested positive. Despite this, infected crew members must have boarded the boat because a large SARS-CoV-2 outbreak ensued, eventually forcing the boat to return to shore in Seattle after 16 days at sea (Fig. 1A). Over 80% of crew members ultimately tested positive for SARS-CoV-2, indicating an extremely high secondary attack rate aboard the boat (Fig. 1B). Of note, only three crew members had neutralizing antibodies before the ship’s departure, and none of these individuals met the case definition for infection. Of the samples that were positive in a SARS-CoV-2 PCR test, 39 had sufficiently high levels of viral RNA (Ct value less than 26) to assemble consensus viral sequences from deep sequencing data, as previously described in Addetia et al (Fig. 1B). These consensus viral sequences from the boat samples differed on average at fewer than two positions, and were clearly diverged relative to the non-boat outgroup sample (Fig 1C). Over 75% of the viral sequences from the boat were identical to at least one other sequence from the boat. Given the genetic similarity of viral sequences from the boat and the short time frame for infections, this cohort resembles a superspreading event. To place the superspreading event in the larger context of SARS-CoV-2’s genetic diversity, we inferred a phylogeny using representative sequences from viruses circulating before the outbreak, including a subset of the most genetically similar viral sequences to those isolated from the boat. The boat clade is nearly monophyletic, although two surveillance sequences collected elsewhere in Washington state around the time of the outbreak fall in the same clade as the boat samples (Fig. 2). These sequences likely share a close common ancestor with the virus that seeded the superspreading event on the boat. Overall, the nearly monophyletic nature of the outbreak clade and the fishing boat's isolation makes this cohort appropriate for assessing how SARS-CoV-2 genetic diversity transmits among a tightly associated group of individuals. We used deep sequencing to measure the intra-host viral genetic variation in the samples collected from infected crew members. We employed several approaches to ensure the accuracy of these measurements.After retaining just the samples with high sequencing depth and good replicate-to-replicate correlations, we assembled a set of intrahost SNPs that were present in 2% of at least 100 reads in both replicates. To determine the extent of within-host diversity in each patient, we converted any mutation (relative to the reference) above 50% frequency to its corresponding minor allele and counted the total number of minor allele variants at >2% frequency per crew member. The diversity of the virus populations within each crew member was limited, with an average of three intra-host variants per individual (range 0-5, Fig. 4A).Furthermore, most intra-host variants were at relatively low frequencies, with only a handful at >10% (Fig. 4B). This limited within-host diversity and low-frequency-dominated allele frequency spectrum are consistent with other studies of SARS-CoV-2 intrahost diversity that have utilized robust computational and experimental controls (Fig. 4B) [3,4,8,18]. There was no correlation between the Ct value of the nasal swab and the number of SNPs we identified (Fig. S3). Additionally, there was no discernable pattern in the location of SNPs in the genome (Fig S4 and S5).We observed that most low-frequency variants were private to single individuals, and fixed variants were never also observed at intermediate frequencies (Fig. 5B). The lack of a gradient in the frequency for fixed variants on the boat suggests that viral evolution on the boat is dominated by a narrow transmission bottleneck. Mutations that fix on the boat are not observed at intermediate frequencies.The lack of a gradient in the frequency for fixed variants on the boat suggests that viral evolution on the boat is dominated by a narrow transmission bottleneck. Although most variants were either fixed or private to single crew members, four low-frequency alleles were present in multiple individuals on the boat (A4229C, C9502T, G14335T, and T18402A in Fig. 5B). However, none of these variants ever reached more than 5% frequency. Furthermore, several characteristics of these shared low-frequency variants suggest they are sequencing artifacts rather than true mutations. This study examined the spread of SARS-CoV-2 genetic diversity during a superspreading event on a boat. We found low rates of intrahost viral diversity among infected individuals, and mutations that did fix appeared to do so during single transmission events. Our results demonstrate that transmission of intrahost viral diversity is limited even during superspreading events that are highly conducive to transmission. These findings are consistent with studies of SARS-CoV-2 transmission in other settings such as households or hospitals [3,4,6-8], suggesting narrow transmission bottlenecks are a near universal feature of the virus’s transmission. Similar narrow transmission bottlenecks also dominate the evolution of influenza virus. Overall, our study corroborates the finding of limited shared intra-host viral diversity that has been observed in studies of acute infections with SARS-CoV-2 in other settings. Therefore, even superspreading events in poorly ventilated, close-quarters environments appear insufficient to alter the dominant role of transmission bottlenecks in shaping the evolution of SARS-CoV-2. The long-term evolution of viruses is ultimately due to viral mutants that arise within infected individuals and transmit to other individuals. Here we use deep sequencing to investigate the transmission of viral genetic variation among individuals during a SARS-CoV-2 outbreak that infected the vast majority of crew members on a fishing boat. We deep-sequenced nasal swabs to characterize the within-host viral population of infected crew members, using experimental duplicates and strict computational filters to ensure accurate variant calling. We find that within-host viral diversity is low in infected crew members. The mutations that did fix in some crew members during the outbreak are not observed at detectable frequencies in any of the sampled crew members in which they are not fixed, suggesting viral evolution involves occasional fixation of low-frequency mutations during transmission rather than persistent maintenance of within-host viral diversity. Overall, our results show that strong transmission bottlenecks dominate viral evolution even during a superspreading event with a very high attack rate.
К сожалению, через 16 дней корабль уже был на карантине в порту, тк заболело много моряков, работать некому, пришлось вернуться; и в концу вспышки ковидом переболело около 80% команды.
Исследователи имели возможность брать у них мазки (пока все были "на карантине" или лечении) неоднократно, потому воспользовались случаем, и провели усиленный анализ генома на мутации, у тех, у кого позволяло количество вируса (39 человек, у которых было много вируса, менее 26 циклов ПЦР, на момент возвращения в порт). Авторы пришли к выводу, что на судне случилось "суперраспространение" с высоким коэффициентом передачи (атаки), тк все выявленные варианты были ближайшими родственниками. Точнее, они практически не отличались друг от друга.
Теоретически, вирус может мутировать в любое время, и выгодные для него мутации- закрепляются. За время болезни в одном человек вирус "выращивает" целую цивилизацию себе подобных, десятки поколений, часть из которых может отличаться от "предков". И кто из них передастся дальше, и даст следующее поколение вирусов в другом хозяине- это тот еще вопрос.
Согласно полученным данным, вирус мутирует слабо, медленно, за время жизни в одном хозяине (при обычном, кратковременном течениии ковида). Этом может быть 5% выделяемых вирусов, у которых 1-2 мутации на геном, к исходу ковида.
Это не так уж много.
Так что эволюция у вируса просиходит, преимущественно, не внутри одного хозяина, а стимулируется "сменой хозяев" (тк получается новая среда, к которой надо приспосабливаться, а удачная мутация- закрепится). Для того, чтобы коронавирус хорошо мутировал, ему нужна высокая частота передачи между хозяевами (тк бутылочное горлышко для него "узкое"), а остальное он обеспечивает уже сам, своей высокой заразностью (тк большинство инфекций и их массовость - это из-за "суперраспространений").
От меня:
Не то чтобы это новость, но их работа просто намекает, что если люди хотят болеть ковидом поменьше, особенно новыми штаммами- то распространение вируса нужно прерывать, ограничивать всеми способами. В противном случае из-за частоты передачи и массовости заражений даже слабомутирующий (относительно) вирус, будет иметь довольно высокое абсолютное количество мутаций за более короткий период времени. Больше мутаций- больше биологических отличий ( в свойствах).
Вирус просто живет, и выживает, а люди ему не особо препятствуют. Не случайно в первый год эпидемии, когда нефармакологические противоэпидемические меры были более широко распространены и даже беспрецедентны, новых вариантов, достаточных измененных, чтоб называться штаммами, было не так уж много, и обычно появлялись они там, где хуже соблюдались меры (слабые законодательные или исполнительные возможности). С упованием на вакцинацию как ограничительную и противоэпидемическую меру (популяционный иммунитет), преимущественно, новые варианты посыпались, как из рога изобилия (относительно возможностей вируса). И этот процесс продолжается, и думаю, будет продолжаться, тк и привитость среди народов и стран- варьирует, и иммунитет к ковиду- кратковременный (не стоит закрывать на это глаза), и к тому же прививка не особо мешает заражению..
[Spoiler (click to open)]We analyzed samples collected from an outbreak on a fishing boat in May 2020 [14]. There were a total of 122 individuals on the boat. Two days before embarking from Seattle, 120 individuals participated in pre-departure screening for SARS-CoV-2, and none tested positive. Despite this, infected crew members must have boarded the boat because a large SARS-CoV-2 outbreak ensued, eventually forcing the boat to return to shore in Seattle after 16 days at sea (Fig. 1A). Over 80% of crew members ultimately tested positive for SARS-CoV-2, indicating an extremely high secondary attack rate aboard the boat (Fig. 1B). Of note, only three crew members had neutralizing antibodies before the ship’s departure, and none of these individuals met the case definition for infection. Of the samples that were positive in a SARS-CoV-2 PCR test, 39 had sufficiently high levels of viral RNA (Ct value less than 26) to assemble consensus viral sequences from deep sequencing data, as previously described in Addetia et al (Fig. 1B). These consensus viral sequences from the boat samples differed on average at fewer than two positions, and were clearly diverged relative to the non-boat outgroup sample (Fig 1C). Over 75% of the viral sequences from the boat were identical to at least one other sequence from the boat. Given the genetic similarity of viral sequences from the boat and the short time frame for infections, this cohort resembles a superspreading event. To place the superspreading event in the larger context of SARS-CoV-2’s genetic diversity, we inferred a phylogeny using representative sequences from viruses circulating before the outbreak, including a subset of the most genetically similar viral sequences to those isolated from the boat. The boat clade is nearly monophyletic, although two surveillance sequences collected elsewhere in Washington state around the time of the outbreak fall in the same clade as the boat samples (Fig. 2). These sequences likely share a close common ancestor with the virus that seeded the superspreading event on the boat. Overall, the nearly monophyletic nature of the outbreak clade and the fishing boat's isolation makes this cohort appropriate for assessing how SARS-CoV-2 genetic diversity transmits among a tightly associated group of individuals. We used deep sequencing to measure the intra-host viral genetic variation in the samples collected from infected crew members. We employed several approaches to ensure the accuracy of these measurements.After retaining just the samples with high sequencing depth and good replicate-to-replicate correlations, we assembled a set of intrahost SNPs that were present in 2% of at least 100 reads in both replicates. To determine the extent of within-host diversity in each patient, we converted any mutation (relative to the reference) above 50% frequency to its corresponding minor allele and counted the total number of minor allele variants at >2% frequency per crew member. The diversity of the virus populations within each crew member was limited, with an average of three intra-host variants per individual (range 0-5, Fig. 4A).Furthermore, most intra-host variants were at relatively low frequencies, with only a handful at >10% (Fig. 4B). This limited within-host diversity and low-frequency-dominated allele frequency spectrum are consistent with other studies of SARS-CoV-2 intrahost diversity that have utilized robust computational and experimental controls (Fig. 4B) [3,4,8,18]. There was no correlation between the Ct value of the nasal swab and the number of SNPs we identified (Fig. S3). Additionally, there was no discernable pattern in the location of SNPs in the genome (Fig S4 and S5).We observed that most low-frequency variants were private to single individuals, and fixed variants were never also observed at intermediate frequencies (Fig. 5B). The lack of a gradient in the frequency for fixed variants on the boat suggests that viral evolution on the boat is dominated by a narrow transmission bottleneck. Mutations that fix on the boat are not observed at intermediate frequencies.The lack of a gradient in the frequency for fixed variants on the boat suggests that viral evolution on the boat is dominated by a narrow transmission bottleneck. Although most variants were either fixed or private to single crew members, four low-frequency alleles were present in multiple individuals on the boat (A4229C, C9502T, G14335T, and T18402A in Fig. 5B). However, none of these variants ever reached more than 5% frequency. Furthermore, several characteristics of these shared low-frequency variants suggest they are sequencing artifacts rather than true mutations. This study examined the spread of SARS-CoV-2 genetic diversity during a superspreading event on a boat. We found low rates of intrahost viral diversity among infected individuals, and mutations that did fix appeared to do so during single transmission events. Our results demonstrate that transmission of intrahost viral diversity is limited even during superspreading events that are highly conducive to transmission. These findings are consistent with studies of SARS-CoV-2 transmission in other settings such as households or hospitals [3,4,6-8], suggesting narrow transmission bottlenecks are a near universal feature of the virus’s transmission. Similar narrow transmission bottlenecks also dominate the evolution of influenza virus. Overall, our study corroborates the finding of limited shared intra-host viral diversity that has been observed in studies of acute infections with SARS-CoV-2 in other settings. Therefore, even superspreading events in poorly ventilated, close-quarters environments appear insufficient to alter the dominant role of transmission bottlenecks in shaping the evolution of SARS-CoV-2. The long-term evolution of viruses is ultimately due to viral mutants that arise within infected individuals and transmit to other individuals. Here we use deep sequencing to investigate the transmission of viral genetic variation among individuals during a SARS-CoV-2 outbreak that infected the vast majority of crew members on a fishing boat. We deep-sequenced nasal swabs to characterize the within-host viral population of infected crew members, using experimental duplicates and strict computational filters to ensure accurate variant calling. We find that within-host viral diversity is low in infected crew members. The mutations that did fix in some crew members during the outbreak are not observed at detectable frequencies in any of the sampled crew members in which they are not fixed, suggesting viral evolution involves occasional fixation of low-frequency mutations during transmission rather than persistent maintenance of within-host viral diversity. Overall, our results show that strong transmission bottlenecks dominate viral evolution even during a superspreading event with a very high attack rate.