问题

病毒相关的报道里 mutation 和 variation 的区别是什么,能否通俗地讲解一下?

回答
在病毒报道里,我们经常会听到“突变”(mutation)和“变异”(variation)这两个词,它们听起来很相似,但其实是有区别的,就像是哥哥和弟弟的关系一样。下面我来详细地给大家讲讲,争取让你一听就懂。

先说“突变”(Mutation),可以把它想象成病毒DNA或RNA上的一个“小错误”或者“笔误”。

病毒的遗传物质就像一本说明书,上面写着它如何复制、如何感染细胞等等。这本说明书是用DNA(脱氧核糖核酸)或者RNA(核糖核酸)来写的,它们是由一连串叫做“碱基”的小单位组成的。你可以把碱基想象成字母,A、T、C、G(DNA)或者A、U、C、G(RNA)。

突变就是在这个“说明书”的某个地方,碱基发生了改变。 这种改变可能是:

一个碱基换成了另一个碱基: 比如原本是A,变成了T。这就像你写句子的时候,把一个字写错了,比如把“家”写成了“假”。
丢失了一个碱基: 说明书里少了一段字母。这就像你写文章,漏掉了一个字。
多了一个碱基: 说明书里多了一段字母。这就像你写文章,多打了一个字。
碱基的顺序乱了: 比如本来是ABC,变成了ACB。这就像你把单词的字母顺序写错了。

所以,突变是“基因层面”的改变,是病毒遗传物质内部发生的细微错误。

这些小错误呢,很多时候没什么大不了的,病毒还是能正常工作。但有时候,这些小错误就可能会带来意想不到的后果,比如:

改变了病毒的外形: 就像给病毒身上加了点“装饰品”。
改变了病毒的传播能力: 可能让它更容易传播,也可能让它传播得更慢。
改变了病毒的毒性: 可能让它变得更厉害,也可能让它变得更温和。
改变了病毒对药物的反应: 以前有效的药物可能就没用了。

再来说说“变异”(Variation),这个词更宽泛一些,可以理解为是“突变”积累后的“结果”或者“表现”。

如果你把病毒比作一个正在成长的孩子,变异就是这个孩子因为遗传(突变)以及后天环境(比如在人体内复制很多次)而产生的一些“特点”或者“变化”。

变异是“数量”和“累积”的概念: 一个病毒可能经历了很多次突变,这些突变累积起来,就形成了“变异”。你可以想象成,孩子长高了、变胖了、声音变粗了,这些都是他在不同时期表现出来的各种变化,而这些变化很多都是由他基因里细微的改变(突变)引起的。
变异是“群体”的概念: 当很多病毒在人群中传播,它们各自经历着不同的突变,久而久之,就会形成一个病毒的“群体”,这个群体里有的病毒是这样“变”了,有的病毒是那样“变”了。这就是病毒的“变异株”或“变种”。比如,我们常说的“Alpha变异株”、“Delta变异株”,它们就是新冠病毒在不断复制、不断突变的过程中,逐渐形成的一批具有特定遗传特征的病毒群体。
变异可以是多种原因造成的,不只是突变: 虽然突变是变异最主要的原因,但有时候病毒遗传物质的“重组”也可能导致变异。重组就像是两本不同版本的说明书被拼凑到了一起,产生了一本全新的说明书。

简单来说,突变是“原因”,是病毒遗传物质本身发生了错误;而变异是“结果”或“表现”,是这些错误累积起来,在病毒的整体上表现出来的差异。

我们可以用下面这个比喻来区分:

假设你有一个写了很多字的笔记本(病毒的遗传物质)。

突变: 你在写字的时候,不小心把某个字写错了,或者漏写了一个字,或者多写了一个字。这是“书写错误”。
变异: 因为你写了很多页,有些字写错了,有些地方你写得比原来的更清楚,有些地方你加了些自己的理解,等等。这些所有的小改变累积起来,让你的这本笔记和别人那本内容上(哪怕是细微之处)有了区别。如果你和别人都写了很多本关于同一个主题的笔记,你们的笔记之间就会有很多“变异”。如果你们讨论的是同一个游戏,你们对游戏里某个角色的理解,或者在这个游戏里使用的策略,都会有所不同,这些不同就叫做“变异”。

在病毒报道中,为什么会区分这两个词?

科学家研究病毒时,会关注具体的基因“突变”在哪里,是什么类型的突变。 这有助于他们了解这个突变可能带来的功能性改变。
而当他们说“变异”时,通常是指“变异株”或“变异类型”。 比如“新冠病毒出现了新的变异株”,这里的“变异株”就是指一群具有特定突变组合的病毒,它们在传播力、致病性等方面可能与其他病毒有明显差异。

所以,当你在新闻里看到“病毒发生突变”时,它可能是在描述病毒基因里发生了一个具体的碱基改变。而当你说“病毒出现新的变异”或“变异株”时,它通常是指病毒在整体上发生了一些变化,这些变化可能是由一个或多个突变累积而成的。

总而言之,突变是微观的、具体的原因;变异是宏观的、累积的结果。两者紧密相连,共同驱动着病毒的进化。

网友意见

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先说正式定义

现在讲新冠病毒会遇到以下三个单词,以下是它们各自较为正式的定义:

  • mutation:译为突变,是指核酸上的核苷酸发生变化,进而影响蛋白质上的氨基酸。描述一个状态。
  • variant:译为变体/变种,它是指一些突变后能够稳定遗传下去的病毒,如果具有明显的影响,就是关注的变种(VOC),alpha、beta、gamma、delta变体就是这些。这是形成了一个结果。
  • strain:译为毒株,它是指免疫反应、遗传特性等表型出现明显不一样的变体。这是进一步的结果

毒株肯定是一种变体,但对于新冠病毒的常见变体alpha、beta、gamma、delta等能不能被称为毒株,实际上现在还是存在一定的争议性的。

支持的例子我就不用说了,这里举两个反对的例子:

  • COVID-19 Genomics UK (COG-UK) 联盟认为目前只有一种 SARS-CoV-2 毒株。存在具有不止一种毒株的病毒,它们的生物学特性和行为差异很大,但目前没有明确的分界线将 SARS-CoV-2 病毒分为不同的毒株。[1]
  • 多伦多大学达拉拉纳公共卫生学院的博士生 Jean-Paul Soucy认为已知的 COVID-19 变体都属于 SARS-CoV-2 毒株,并且没有发生足够的突变,无法归类为它们自己的毒株。[2]

如何通俗的理解它们

既然通俗的理解,我就不讲专业上的事了,用一个更贴近大家的例子来说:

原始句:阿源是个大帅哥。

在传播过程中,语句发生变化。

出现突变1:阿源是个大帅比。

出现突变2:阿源是个大帅逼。

出现突变3:阿源是个非常帅。

出现突变4:阿源是个超级大帅比。

从突变3可以看出,并不是所有突变都会有功能,因为突变3就导致语序错了。

结果发现「突变1:阿源是个大帅比。」大家最喜欢说,也更容易受到认可。

于是「突变1」就属于增加了这句话的传播性,是值得关注的变体(VOC)。

增强的原因可能这句话更适合现在大家的语言习惯(类比delta这些更适合人细胞的受体或者免疫系统)。

至于「突变1」是不是全新的语句(毒株),现在存在争议。

参考

  1. ^ https://www.cogconsortium.uk/what-do-virologists-mean-by-mutation-variant-and-strain/
  2. ^ https://www.ctvnews.ca/health/coronavirus/variant-or-strain-experts-explain-what-s-happened-to-the-coronavirus-1.5245923

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