Мутация – это изменение последовательности оснований ДНК или РНК в геноме. Некоторые мутации происходят во время репликации генома из-за ошибок, допущенных ферментами полимеразы, которые реплицируют ДНК или РНК. В отличие от полимеразы ДНК, РНК-полимераза подвержена ошибкам, так как не способна «корректно» выполнять свою работу. Поэтому вирусы с геномами на основе РНК, такие как ВИЧ, накапливают мутации быстрее, чем вирусы с геномами на основе ДНК. Поскольку мутация и рекомбинация являются сырьем для адаптивной эволюции, РНК-вирусы могут быстро развивать устойчивость к противовирусным препаратам.
Основной целью современной биологии является выявление эволюционной истории путем сравнения последовательностей генома. Важным практическим применением этих анализов является изучение эволюции вирусов, вызывающих болезни. Секвенирование генома стало настолько быстрым и недорогим, что теперь можно исследовать происхождение и продолжающуюся эволюцию вирусов во время вспышки болезни.
Например, в 2013 году в Китае появился новый штамм птичьего гриппа под названием H7N9, который вызвал тяжелые респираторные заболевания у людей. Сравнивая мутации в вирусах, изолированных от человека и нескольких видов птиц, исследователи смогли показать, что предок этого штамма гриппа, вероятно, возникла в китайских домашних популяциях уток, прежде чем он был передан курам. Родовой штамм впоследствии рекомбинирован с другими вирусами птиц для генерации штамма H7N9, который заразил людей. В результате этих анализов рынки живой птицы были определены в качестве вероятного источника инфицирования людей. Кроме того, исследуя эволюцию штамма H7N9, исследователи обнаружили дополнительный штамм птичьего гриппа, который, вероятно, может инфицировать людей. Эта работа показывает, как эволюционный анализ мутаций может предоставить важную информацию эпидемиологам во время эпидемии.
