Een trade-off is gebaseerd op de beschikbaarheid van een bepaalde hoeveelheid energie. Wordt er veel energie gestoken in een parameter van het bestudeerde systeem dan kan er vanzelf niet al teveel overblijven voor een andere parameter. De term wordt veel gebruikt in economie. In een evolutionaire trade-off is er een balans tussen twee tegenstrijdige selectie-drukken. Een voorbeeld van evolutionaire trade-off is de eendagsvlieg, die in zijn volwassen reproductieve vorm geen functionerende darm heeft en maar één dag leeft. Dit komt doordat de energiebron voor onnodige voedingsapparatuur naar organen voor vliegen en voortplanting gegaan zijn. (Een voorbeeld van Richard Dawkins).
In deze blogpost wordt de mogelijke trade-off van virussen met hun host belicht. Een virus is niet meer dan een relatief korte RNA- of DNA-molecuul verpakt in een omhulsel. Laten we daarom eerst eens bekijken wat deze moleculen zijn en waartoe ze in staat zijn.
De primordiale wereld en de rol van RNA
Sommige wetenschappers veronderstellen dat pre-biologische moleculen chemische reactie-cyclussen ondergingen die zich onafhankelijk konden voltrekken. Er zouden verschillende chemische cyclussen plaatsgevonden kunnen hebben op de vroege Aarde zo rond 3,8 miljard jaar geleden. Als ze dezelfde bouwstenen gebruikt zouden hebben om hun cyclussen te voltrekken, dan moeten ze met elkaar gewedijverd hebben. De meest efficiënte cyclus zou de minder efficiënte cyclussen overvleugeld hebben. Ook bij de eerste zelf-replicerende moleculen was er dus sprake van selectie. Deze chemische evolutie ging vooraf aan de biologische evolutie.
Er is lang gedacht over welke moleculen de eerste en belangrijkste waren in deze primordiale cyclussen. Waren het DNA, RNA of proteïnen? In levende cellen is het het DNA dat de code voor proteïnen draagt die via het mRNA wordt afgelezen. In de jaren ’80 ontdekte Thomas Cech daarentegen dat RNA een soort moleculair hybride is en inderdaad ook code draagt voor proteïnen maar ook enzymatische activiteit heeft en andere moleculen kan veranderen. Maar wat vooral van belang was voor de theorie van de primordiale wereld, was dat RNA ook een loop kon maken en zijn eigen code kon bewerken zonder hulp van enzymen. De bioloog Gerald Joyce nam het RNA van Cech en liet het los op DNA. Hij kreeg natuurlijk vrijwel geen reactie, maar hij liet het evolueren (nam steeds de fractie RNA moleculen die het efficiëntste waren in het splitsen van DNA) en kreeg uiteindelijk, na twee jaar, RNA moleculen die net zo goed DNA konden splitsen als hun eigen RNA. Het bleek later dat RNA veel reacties kan voltooien en aminozuren kan binden en wordt daarom als de hoofdrolspeler gezien van de primordiale wereld ofwel de “RNA-wereld”. Het RNA kon zowel de rol van DNA als de rol van eiwitten vervullen. Met de daadwerkelijk opkomst van door RNA gecodeerde enzymen kon hetzelfde RNA nog vlugger gekopieerd worden en daarmee zijn efficiëntie verhogen. Ook het dubbelstrengs DNA zou door toevoeging en kleine veranderingen uit het enkelstrengs RNA ontstaan kunnen zijn. Het DNA is veel stabieler en heeft de functie van informatieopslag van onder andere onze genen.
Een virus is een streng RNA of een DNA-molecuul dat door een membraan of envelop omhuld is. Om zich te kunnen reproduceren is een virus totaal afhankelijk van zijn gastheer. Dat kan een bacterie, eencellige of meercellige eukaryoot zijn. Reproductie is een van de kenmerken van ‘leven’. Er zijn nog vele andere kenmerken, die ik hier niet wil noemen, om het eenvoudig te houden. Virussen worden beschouwd als niet-cellulair leven. Ze bezitten immers genen, maar voor hun metabolisme zijn ze geheel afhankelijk van een gastheer. Nadat ze gebruik gemaakt hebben van de replicatie machine van de gastheercel, assembleren ze vanzelf. Deze eigenschap versterkt het vermoeden dat ze als zelf-assemblerende organische moleculen aan de wieg hebben gestaan van het eerste leven.
Trade-off in virussen
Er bestaat de hypothese van een trade-off voor virussen. Daarbij gaat een toename in virulentie ten koste van besmettingskans en andersom. Er ontstaat een balans, een trade-off van twee tegenstrijdige selectiedrukken: één die de pathogeen aanzet om meer te groeien en zodoende de gastheer meer uit te buiten, en één die ervoor zorgt dat de gastheer lang genoeg kan overleven om soortgenoten te besmetten. Wanneer als gevolg van een genetische mutatie een virus virulenter wordt en zijn gastheer zo ziek maakt dat hij overlijdt, dan verdwijnt het virus met de dood van zijn gastheer. Is het virus afhankelijk van een levende gastheer die rondloopt om zoveel mogelijk mensen te besmetten, dan moet het virus niet dodelijk zijn. Het griepvirus maakt de gastheer licht ziek omdat zijn levenscyclus afhangt van het niezen van zijn gastheer op een volgende gastheer. Voor een aantal virus-gastheer systemen is de hypothese aangetoond (waaronder HIV bij mensen en myxomatose in konijnen ). Deze systemen vinden een positieve correlatie tussen virulentie en besmetting.
Fig. 1 Trade-off van een virus Elke toename van virulentie (groen) zou moeten worden gecompenseerd door een afname in besmettelijkheid (rood) en andersom. Gaat een van deze twee paramaters buiten de range (stippellijn) van optimale fitness (blauw) dan heeft het virus een lage fitness (ook in blauw), wat kan betekenen dat het virus verdwijnt.
Het is daarentegen ook mogelijk dat het virus vooral wedijvert met andere ziekteverwekkers in de gastheer. In dat geval wordt het lastig om de trade-off hypothese te bestuderen.
Op Twitter kwam ik deze grafiek tegen gepost door @AdamJKucharski, mathematicus en epidemiologist
Adam Kucharski illustreert hier dat wanneer een parameter zoals besmettelijkheid 50% toeneemt dan neemt het aantal doden exponentieel toe. Wanneer uitsluitend de virulentie met 50% toeneemt dan gaat het aantal doden recht evenredig omhoog. Als de besmettelijkheid hoog is, en als de trade-off van toepassing is op dit virus, dan zou de virulentie moeten dalen. Het zou kunnen dat wanneer de besmettelijkheid toeneemt en de virulentie inderdaad vermindert het virus minder doden veroorzaakt. Om te weten of er in het geval van Covid19 een trade-off systeem is tussen SARS-Cov-2 en de mens, moet er bijgehouden worden hoeveel mensen er sterven ten opzichte van het aantal positieven. Gegevens zoals het aantal mensen dat sterft, dat wordt opgenomen in het ziekenhuis of dat in de loop van de tijd positief test op het virus, worden gebruikt om in te schatten hoe gemakkelijk het virus zich verspreidt. Deze gegevens bepalen de R-waarde. Als de R-waarde hoger is dan één, neemt het aantal gevallen exponentieel toe, maar als het R-nummer lager is, zal de ziekte zich uiteindelijk niet meer verspreiden, omdat er niet genoeg nieuwe mensen worden geïnfecteerd om de uitbraak in stand te houden.
Gezien vanuit het virus is de trade-off een prima deal, het reproduceert zich net zo goed en behoudt dus zijn fitness zowel met hoge besmettingskans en lage virulentie als met het omgekeerde. Natuurlijke selectie bepaalt hoe deze waarden liggen. De interactie virus-gastheer is afhankelijk van vele factoren die mij onbekend zijn, maar die zeker te maken hebben met waarden aan de kant van de gastheer zoals bevolkingsdichtheid, immuniteit van de mensen, seizoen, bewegingsvrijheid van de mensen en waarden aan de kant van het virus zoals de besmettelijkheid en virulentie.
Het is te hopen dat er voor SARS-Cov-2 en de mens ook een trade-off bestaat en dat we deze kunnen doorbreken door de besmettelijkheid zodanig te verlagen dat deze een extreem lage fitness oplevert. Dat gebeurt wanneer we immuun oftewel gevaccineerd zullen zijn.
Marleen, dank voor deze blog over trade-offs!
De grafiek van AdamJKucharski laat bijzonder duidelijk zien dat een meer infectieus virus uiteindelijk meer doden kan veroorzaken dan een virus dat van begin af aan dodelijker is. In theorie. Het is een rekenmodel. Hij is dan ook mathematicus en epidemioloog. We weten niet of dit model van toepassing is op de huidige SARS-COV-2 pandemie. Daarvoor heb gegevens nodig van welke subtype SARS-COV-2 voorkomt in patiënten die overlijden, patiënten die op IC liggen maar genezen, en patiënten die nooit in een ziekenhuis terecht komen maar wel besmettelijk zijn. En dat moet je dan in de tijd volgen. Pas dan kun je iets concluderen of bepaalde subtype virussen de overhand krijgen. De trade-off hypothese zou dan gesteund worden als dodelijker subtypes in frequentie dalen, en minder dodelijke maar besmettelijke subtypes ten opzichte van de dodelijker zouden toenemen. Dan zou je een beginnetje hebben. Je zou dan wel whole genome sequencing data moeten hebben want een PCR test is geen whole-genome analyse. Hier in kun je alleen slagen als er een samenwerking is tussen de epidemiologen, de virologen en de IC-artsen.
Hier heb je een voorbeeld:
“A report published in late December supports that hypothesis: it found more SARS-CoV-2 genetic material in the swabs of people infected with the B.1.1.7 variant, compared with those infected with viruses lacking the N501Y change.”
Gert,
Dank voor je reactie. Ik ben het helemaal met je eens, zowel voor wat betreft de interpretatie van de grafiek van Kucharski als voor wat betreft de analyse van de benodigde onderzoeken om te kunnen bepalen of een trade-off van toepassing is op SARS-CoV-2.
Het lijkt erop dat jouw voorbeeld laat zien dat de B.1.1.7 variant inderdaad meer ‘sticky’ is, zoals ik hoorde van een medisch bioloog/epidemioloog. Maar of dat betekent dat er sprake is van een hogere besmettelijkheid of hogere virulentie is daarmee voor mij nog niet duidelijk. Volgens Jop de Vrieze, de medisch bioloog, betekent de verhoogde ‘sticky’-heid dat er een grotere besmettelijkheid is.
Nee lijkt het voorlopig niet op. Meer 'sticky', dus hogere kans op besmetting bij blootstelling, is het idee.— Jop de Vrieze (@Jopinie) January 12, 2021
Wast er nu nog ontbreekt is: medische data: gaan er meer mensen dood aan B.1.1.7 dan de standaard SARS-COV-2?
Complicatie: wat te doen met medische maatregelen zoals anti-virale therapie, en alle medische zorg zoals IC (zuurstof toedienen, etc)? die brengen het aantal doden naar beneden. Wat moeten we wel en niet meetellen in de dodelijkheid van het virus? Ook de indirecte doden ontstaan door dat er geen bedden, personeel of ambulances meer beschikbaar zijn voor niet-corona levensbedreigende gevallen zoals hartinfarcten, beroerte, uitgestelde operaties ? die hebben allemaal niets te maken met het genotype van het virus. https://www.theguardian.com/commentisfree/2021/jan/12/overwhelmed-nhs-covid-britain-hospitals
In het abstract van het artikel waar je de link van doorgeeft, staat het volgende:
There is a consensus among all analyses that the VOC [variant of concern] has a substantial transmission advantage, with the estimated difference in reproduction numbers between VOC and non-VOC ranging between 0.4 and 0.7, and the ratio of reproduction numbers varying between 1.4 and 1.8. We note that these estimates of transmission advantage apply to a period where high levels of social distancing were in place in England; extrapolation to other transmission contexts therefore requires caution.
Ik veronderstel dat de ‘reproduction numbers’ de totale fitness van het virus weergeven. Ze correleren dit nummer direct met een toename bij de variant van besmettingscapaciteit wat daardoor een ‘besmettingvoordeel’ oplevert ten opzichte van het oorspronkelijke virus. Als er een trade-off bestaat voor het virus, dan zou als gevolg van de toename in besmettelijkheid de virulentie omlaag moeten gaan, maar of dat zo is, dat weten ze misschien nog niet.
Het lijkt me daarom ook niet mogelijk om te generaliseren en te zeggen dat ‘een’ mutant voordeel heeft. Het is wellicht eerder deze mutant die een voordeel heeft.
Er bestaat ook nog een andere hypothese betreffende de virulentie en besmettelijkheid. Deze kunnen ook niet gekoppeld zijn (door een trade-off): de zogeheten ‘short—sighted evolution hypothesis’. In dat geval neemt virulentie toe naarmate er zich meer mutaties voordoen. Laten we hopen dat dat niet het geval is voor SARS-CoV-2.
Het sterftecijfer wordt zoals je aangeeft ook bepaald door hoe goed de gezondheidszorg deze extreme situatie aankan. Ik weet niet hoe dat meegenomen zou moeten of kunnen worden in een bepaling van de virulentie of fitness van een virus.
hebben die retrovirussen eigenlijk niet ook een prima deal? Ze reproduceren zich- nog steeds- maximaal! En hun trade-off pakt ook al niet slecht uit, want stel je voor dat we ze hadden moeten missen!
Hoi Harry, dat is wel heel lang geleden! Leuk om je reacties weer te lezen
Er zijn veel verschillende retrovirussen, waaronder HIV, waar we toch liever vanaf waren geweest en die we kunnen missen als kiespijn.
Misschien verwijs je naar de mogelijkheid dat retrovirussen het RNA in de RNA-wereld omgezet hebben in DNA waarmee cellulair leven een aanvang kon maken. Maar waarschijnlijk verwijs je naar retrovirussen uit ons zoogdieren-verleden, die bepalend zijn geweest voor de ontwikkeling van onze placenta. Deze reizen mee met ons genoom, aangezien ze zich in het genoom van de voortplantingscellen hebben kunnen invoegen.
Inderdaad een prima deal, voor ons en voor het virus. Je kunt inderdaad stellen dat dit virus het eeuwige leven gegarandeerd heeft en het ‘mag’/hoeft niet meer muteren terwijl wij mooi van de breekbare eieren af zijn.
bedankt Gert, Inderdaad, dat is de complete lijst. Waarschijnlijk kunnen we de Coincidental Evolution Hypothesis opzij zetten. Daaronder is overigens ook te lezen dat:
Host susceptibility contributes to virulence. Once transmission occurs, the pathogen must establish an infection to continue. The more competent the host immune system, the less chance there is for the parasite to survive. It may require multiple transmission events to find a suitably vulnerable host. During this time, the invader is dependent upon the survival of its current host. The optimum conditions for high virulence would be a community with immune dysfunction (and/or poor hygiene and sanitation) that was in all other ways as healthy as possible (eg optimum nutrition).
Waarmee je kunt stellen dat een bevolking die grotendeels immuun is de virulentie van het virus vermindert. Een externe factor ten opzichte van het virus dus.
ja Marleen, ik had het over ons “zoogdieren-verleden” (deed me 😉 )
ik had het over die trade-offs die aan alle kanten goed uitpakten- voor ons en voor die virussen. Want stel je voor dat onze overover..etc..grootmoeders geen placenta hadden gehad! 😉
Voor hiv pakte die trade-off uiteindelijk dus slecht uit, bijzonder geval van short-sightedness, zeg maar – al snap ik toch niet helemaal wat ze hier bedoelen: “a virus’ adaptation to its current host will be detrimental to its onward transmission within the host population. https://doi.org/10.1016/j.tim.2017.03.003 – misschien dat mannen geen (viraal) placentaDNA hebben (geintje)?
Enfin, blij dat je terug bent. Valt weer veel te leren, als vanouds!
Een zeer interessant artikel dat je meestuurt. Wellicht een idee om de ‘short sighted evolution hypothesis’ wat beter te bekijken en er een blog aan te wijden. Het is niet altijd even makkelijk te begrijpen, net als de zin die je aanhaalt.
a virus’ adaptation to its current host will be detrimental to its onward transmission within the host population
Misschien dat er bij die zin gedacht wordt aan retrovirussen waarvan het cDNA zich nestelt in het DNA van de gastheer en vervolgens uitsluitend repliceert door celdeling van de host. Dat gaat immers relatief langzaam.
Het is leuk om weer met jullie van gedachte te wisselen. Ik weet alleen nog niet zeker of er frequent blogs zullen blijven komen, we zien wel.
Het artikel ‘Short-Sighted Virus Evolution and a Germline Hypothesis for Chronic Viral Infections’ is in meerdere opzichten interessant. Bijvoorbeeld het onderscheid within hosts en between hosts evolution is belangrijk. Doet me denken aan mutlilevel selection: natuurlijke selectie op meerdere niveaus. etc.
Zag gisteravond een youtube lifestream met een kanjer van een naïeve vraag, heb kort blogje gemaakt.
Natuurlijke selectie heeft in deze blogpost uitsluitend te maken met de fitness van het virus, met de trade-off tussen besmettelijkheid en virulentie.
Besmettelijkheid en besmettingsgraad R zijn twee verschillende dingen zoals Pieter Mudde mij liet weten.
Besmettingsgraad hangt af van hoe dicht wij op elkaar leven, hoe goed we ons beschermen met mondkapjes. We kunnen R veranderen door het invoeren van een lockdown bijv. Dan kan R lager worden en worden we minder makkelijk besmet.
Besmettelijkheid hangt daarentegen van het virus af. Van de nieuwe variant B 1.1.7 wordt gezegd dat deze besmettelijker is, hij bevat een mutatie in de spike proteïne waardoor deze zich nog beter hecht aan de epitheelcellen in de longen. Dit is dus een eigenschap van het virus, dat als gevolg van de mutatie besmettelijker wordt. Als deze variant of mutant voldoet aan de trade-off hypothese dan zou hij dus ook minder virulent moeten worden. Dat is waar natuurlijke selectie komt kijken, zoals je in figuur 1 van deze blogpost kunt zien. De hoge fitness blijft bestaan zolang er een trade-off is tussen virulentie (groen) en besmetting (rood). Wordt de virulentie te hoog dan gaat dit ten koste van de besmettelijkheid en de fitness van het virus. Wordt de besmettelijkheid te hoog dan gaat dat ten koste van virulentie en fitness.
In het geval van de armere Afrikaanse landen, heb je zeker te maken met een verhoogde R en misschien ook met een verhoogde besmettelijkheid, dat hangt af van de variant die daar heerst. De mensen daar hebben waarschijnlijk geen toegang tot mondkapjes en van lockdowns in de townships zal wel geen sprake zijn. Het ontbreken aan vaccinatie (immuniteit) haalt R nog verder naar boven.
De situatie daar is schrijnend, kennelijk is het motto ‘ieder voor zich’. Ook vanuit dit egoïstische standpunt gezien moet er, hoe dan ook, zorg voor gedragen worden dat een zo groot deel van de wereldbevolking gevaccineerd wordt, omdat het risico voor het Westen blijft bestaan zolang Covid19 niet ook ingedamd wordt in Afrika. Met Ebola gaat het ook al niet erg snel. Waarschijnlijk zal de laatste ziekte nu beter te bestrijden zijn met RNA-vaccins.
Ik zat je maar een beetje te stangen, met die ‘natuurlijke selectie’
omdat je boven namelijk zelf ook – duidelijk- zegt: “als gevolg van een genetische mutatie een virus virulenter wordt ”
mutaties zijn de crux in de trade-off en die fitness
En ons gedrag uiteraard.
Scozzi D, Cano M, et al. Circulating mitochondrial DNA is an early indicator of severe illness and mortality from COVID-19. JCI Insight. Jan. 14, 2021. http://www.biorxiv.org/content/10.110 … /2020.07.30.227553v1
Harry,
het idee dat er meer mutaties kunnen ontstaan als een patient een zwakker immuun systeem heeft, is toevallig het onderwerp van mijn recentste blog!
” But if people have partial immunity, that immune response is likely to be weaker. ”
dat is nl. nog sterker bij immunocompromised persons. Ook dat article maakt de vergelijking met antibiotic resistance zoals ik ook deed.
Dit was een goed comment geweest onder mijn blog, Harry!
Overigens een aparte naam: Erin Garcia de … Jesus … het is een vrouw…
goed geschreven artikel, helemaal in lijn met mijn blog: Accelerated evolution of SARS-COV-2 in a person with immunodeficiency (with hands-on exercise)
heb je artikel in een noot toegevoegd.
Gert, om het goed te maken, heb ik twee links over de discussie vorig jaar: interessant dat die weer opnieuw speelt, want zeg nou zelf: WE FIND OURSELVES 10 months into one of the most catastrophic global health events of our lifetime,” wrote Stanford University immunologist and bio-threat expert David Relman in November, “and, disturbingly, we still do not know how it began.”
Harry, mijn blogs over SARS gaan over evolutie en zijn speciaal voor mensen, die -ja, je gelooft het niet!- twijfelen aan natuurlijke selectie, of zelfs het hele bestaan van natuurlijke selectie ontkennen!
Elk levend organisme is tegelijkertijd een fossiel. Het draagt tot in de microscopische structuur van zijn proteïnen, de sporen, zoniet de stigma’s van zijn voorouders. Jacques Monod: Toeval en onvermijdelijkheid
The poetry of Science
Twee uitblinkende wetenschappers van vandaag, Richard Dawkins (evolutiebioloog) en Neil deGrasse Tyson (astrofysicus), praten over de schoonheid van de wetenschap. Dit gesprek werd opgenomen aan de Howard University van Washington DC, 28 september 2010. Deze conversatie is zo ontspannen dat ze zo plaats gehad zou kunnen hebben voor een haardvuur, ook zonder publiek. Over waarom de wetenschap niet alleen een optie is, maar de enige werkelijkheid is die we bezitten. Het filmpje duurt ongeveer een uur, daarna zijn er vragen van het publiek.
Why Evolution is True is a blog written by Jerry Coyne, centered on evolution and biology but also dealing with diverse topics like politics, culture, and cats.
Op zoek naar de klepel 
Marleen, dank voor deze blog over trade-offs!
De grafiek van AdamJKucharski laat bijzonder duidelijk zien dat een meer infectieus virus uiteindelijk meer doden kan veroorzaken dan een virus dat van begin af aan dodelijker is. In theorie. Het is een rekenmodel. Hij is dan ook mathematicus en epidemioloog. We weten niet of dit model van toepassing is op de huidige SARS-COV-2 pandemie. Daarvoor heb gegevens nodig van welke subtype SARS-COV-2 voorkomt in patiënten die overlijden, patiënten die op IC liggen maar genezen, en patiënten die nooit in een ziekenhuis terecht komen maar wel besmettelijk zijn. En dat moet je dan in de tijd volgen. Pas dan kun je iets concluderen of bepaalde subtype virussen de overhand krijgen. De trade-off hypothese zou dan gesteund worden als dodelijker subtypes in frequentie dalen, en minder dodelijke maar besmettelijke subtypes ten opzichte van de dodelijker zouden toenemen. Dan zou je een beginnetje hebben. Je zou dan wel whole genome sequencing data moeten hebben want een PCR test is geen whole-genome analyse. Hier in kun je alleen slagen als er een samenwerking is tussen de epidemiologen, de virologen en de IC-artsen.
Hier heb je een voorbeeld:
“A report published in late December supports that hypothesis: it found more SARS-CoV-2 genetic material in the swabs of people infected with the B.1.1.7 variant, compared with those infected with viruses lacking the N501Y change.”
Gert,
Dank voor je reactie. Ik ben het helemaal met je eens, zowel voor wat betreft de interpretatie van de grafiek van Kucharski als voor wat betreft de analyse van de benodigde onderzoeken om te kunnen bepalen of een trade-off van toepassing is op SARS-CoV-2.
Het lijkt erop dat jouw voorbeeld laat zien dat de B.1.1.7 variant inderdaad meer ‘sticky’ is, zoals ik hoorde van een medisch bioloog/epidemioloog. Maar of dat betekent dat er sprake is van een hogere besmettelijkheid of hogere virulentie is daarmee voor mij nog niet duidelijk. Volgens Jop de Vrieze, de medisch bioloog, betekent de verhoogde ‘sticky’-heid dat er een grotere besmettelijkheid is.
https://platform.twitter.com/widgets.js
Marleen, kijk ook even hier naar, dit artikel doet precies wat ik voorstelde: het combineren van epidemiologische data en genetische data:
Transmission of SARS-CoV-2 Lineage B.1.1.7 in England: Insights from linking epidemiological and genetic data
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.12.30.20249034v2
dus een mutant heeft selectief voordeel.
Wast er nu nog ontbreekt is: medische data: gaan er meer mensen dood aan B.1.1.7 dan de standaard SARS-COV-2?
Complicatie: wat te doen met medische maatregelen zoals anti-virale therapie, en alle medische zorg zoals IC (zuurstof toedienen, etc)? die brengen het aantal doden naar beneden. Wat moeten we wel en niet meetellen in de dodelijkheid van het virus? Ook de indirecte doden ontstaan door dat er geen bedden, personeel of ambulances meer beschikbaar zijn voor niet-corona levensbedreigende gevallen zoals hartinfarcten, beroerte, uitgestelde operaties ? die hebben allemaal niets te maken met het genotype van het virus.
https://www.theguardian.com/commentisfree/2021/jan/12/overwhelmed-nhs-covid-britain-hospitals
Gert,
In het abstract van het artikel waar je de link van doorgeeft, staat het volgende:
Ik veronderstel dat de ‘reproduction numbers’ de totale fitness van het virus weergeven. Ze correleren dit nummer direct met een toename bij de variant van besmettingscapaciteit wat daardoor een ‘besmettingvoordeel’ oplevert ten opzichte van het oorspronkelijke virus. Als er een trade-off bestaat voor het virus, dan zou als gevolg van de toename in besmettelijkheid de virulentie omlaag moeten gaan, maar of dat zo is, dat weten ze misschien nog niet.
Het lijkt me daarom ook niet mogelijk om te generaliseren en te zeggen dat ‘een’ mutant voordeel heeft. Het is wellicht eerder deze mutant die een voordeel heeft.
Er bestaat ook nog een andere hypothese betreffende de virulentie en besmettelijkheid. Deze kunnen ook niet gekoppeld zijn (door een trade-off): de zogeheten ‘short—sighted evolution hypothesis’. In dat geval neemt virulentie toe naarmate er zich meer mutaties voordoen. Laten we hopen dat dat niet het geval is voor SARS-CoV-2.
Het sterftecijfer wordt zoals je aangeeft ook bepaald door hoe goed de gezondheidszorg deze extreme situatie aankan. Ik weet niet hoe dat meegenomen zou moeten of kunnen worden in een bepaling van de virulentie of fitness van een virus.
Marleen, lang niet gezien!
vraagje over die trade-off en een prima deal:
hebben die retrovirussen eigenlijk niet ook een prima deal? Ze reproduceren zich- nog steeds- maximaal! En hun trade-off pakt ook al niet slecht uit, want stel je voor dat we ze hadden moeten missen!
Hoi Harry, dat is wel heel lang geleden! Leuk om je reacties weer te lezen
Er zijn veel verschillende retrovirussen, waaronder HIV, waar we toch liever vanaf waren geweest en die we kunnen missen als kiespijn.
Misschien verwijs je naar de mogelijkheid dat retrovirussen het RNA in de RNA-wereld omgezet hebben in DNA waarmee cellulair leven een aanvang kon maken. Maar waarschijnlijk verwijs je naar retrovirussen uit ons zoogdieren-verleden, die bepalend zijn geweest voor de ontwikkeling van onze placenta. Deze reizen mee met ons genoom, aangezien ze zich in het genoom van de voortplantingscellen hebben kunnen invoegen.
Inderdaad een prima deal, voor ons en voor het virus. Je kunt inderdaad stellen dat dit virus het eeuwige leven gegarandeerd heeft en het ‘mag’/hoeft niet meer muteren terwijl wij mooi van de breekbare eieren af zijn.
Marleen, ik schreef “dus een mutant heeft selectief voordeel.”
ik bedoelde niet mutant in het algemeen maar de besproken B.1.1.7 mutant.
Bedankt voor de ‘short—sighted evolution hypothesis: ‘
ik zie al artikelen daar over voorbijkomen
en https://en.wikipedia.org/wiki/Optimal_virulence
There are three main hypotheses about why a pathogen evolves as it does:
(1) the Trade-Off Hypothesis,
(2) the Short-Sighted Evolution Hypothesis,
(3) the Coincidental Evolution Hypothesis.
bedankt Gert, Inderdaad, dat is de complete lijst. Waarschijnlijk kunnen we de Coincidental Evolution Hypothesis opzij zetten. Daaronder is overigens ook te lezen dat:
Waarmee je kunt stellen dat een bevolking die grotendeels immuun is de virulentie van het virus vermindert. Een externe factor ten opzichte van het virus dus.
ja Marleen, ik had het over ons “zoogdieren-verleden” (deed me 😉 )
ik had het over die trade-offs die aan alle kanten goed uitpakten- voor ons en voor die virussen. Want stel je voor dat onze overover..etc..grootmoeders geen placenta hadden gehad! 😉
Voor hiv pakte die trade-off uiteindelijk dus slecht uit, bijzonder geval van short-sightedness, zeg maar – al snap ik toch niet helemaal wat ze hier bedoelen: “a virus’ adaptation to its current host will be detrimental to its onward transmission within the host population. https://doi.org/10.1016/j.tim.2017.03.003 – misschien dat mannen geen (viraal) placentaDNA hebben (geintje)?
Enfin, blij dat je terug bent. Valt weer veel te leren, als vanouds!
Harry,
Een zeer interessant artikel dat je meestuurt. Wellicht een idee om de ‘short sighted evolution hypothesis’ wat beter te bekijken en er een blog aan te wijden. Het is niet altijd even makkelijk te begrijpen, net als de zin die je aanhaalt.
Misschien dat er bij die zin gedacht wordt aan retrovirussen waarvan het cDNA zich nestelt in het DNA van de gastheer en vervolgens uitsluitend repliceert door celdeling van de host. Dat gaat immers relatief langzaam.
Het is leuk om weer met jullie van gedachte te wisselen. Ik weet alleen nog niet zeker of er frequent blogs zullen blijven komen, we zien wel.
Het artikel ‘Short-Sighted Virus Evolution and a Germline Hypothesis for Chronic Viral Infections’ is in meerdere opzichten interessant. Bijvoorbeeld het onderscheid within hosts en between hosts evolution is belangrijk. Doet me denken aan mutlilevel selection: natuurlijke selectie op meerdere niveaus. etc.
Zag gisteravond een youtube lifestream met een kanjer van een naïeve vraag, heb kort blogje gemaakt.
Ik heb dat artikel nogal diagonaal doorgenomen en moet het nog goed lezen
Marleen, inderdaad we zien wel
maar nog even een vraag over die trade-off ivm die hoge besmettingskans en die lage virulentie
Je schrijft: ” Natuurlijke selectie bepaalt hoe deze waarden liggen”
Wat bedoel je hier met natuurlijke selectie? De interactie tussen virus-gastheer die afhankelijk is van veel ‘onbekende factoren’?
ook factoren zoals genoemd door
https://eenvandaag.avrotros.nl/item/eenvandaag-16-01-2021/ op plm 9:10 ?
Harry,
Natuurlijke selectie heeft in deze blogpost uitsluitend te maken met de fitness van het virus, met de trade-off tussen besmettelijkheid en virulentie.
Besmettelijkheid en besmettingsgraad R zijn twee verschillende dingen zoals Pieter Mudde mij liet weten.
Besmettingsgraad hangt af van hoe dicht wij op elkaar leven, hoe goed we ons beschermen met mondkapjes. We kunnen R veranderen door het invoeren van een lockdown bijv. Dan kan R lager worden en worden we minder makkelijk besmet.
Besmettelijkheid hangt daarentegen van het virus af. Van de nieuwe variant B 1.1.7 wordt gezegd dat deze besmettelijker is, hij bevat een mutatie in de spike proteïne waardoor deze zich nog beter hecht aan de epitheelcellen in de longen. Dit is dus een eigenschap van het virus, dat als gevolg van de mutatie besmettelijker wordt. Als deze variant of mutant voldoet aan de trade-off hypothese dan zou hij dus ook minder virulent moeten worden. Dat is waar natuurlijke selectie komt kijken, zoals je in figuur 1 van deze blogpost kunt zien. De hoge fitness blijft bestaan zolang er een trade-off is tussen virulentie (groen) en besmetting (rood). Wordt de virulentie te hoog dan gaat dit ten koste van de besmettelijkheid en de fitness van het virus. Wordt de besmettelijkheid te hoog dan gaat dat ten koste van virulentie en fitness.
In het geval van de armere Afrikaanse landen, heb je zeker te maken met een verhoogde R en misschien ook met een verhoogde besmettelijkheid, dat hangt af van de variant die daar heerst. De mensen daar hebben waarschijnlijk geen toegang tot mondkapjes en van lockdowns in de townships zal wel geen sprake zijn. Het ontbreken aan vaccinatie (immuniteit) haalt R nog verder naar boven.
De situatie daar is schrijnend, kennelijk is het motto ‘ieder voor zich’. Ook vanuit dit egoïstische standpunt gezien moet er, hoe dan ook, zorg voor gedragen worden dat een zo groot deel van de wereldbevolking gevaccineerd wordt, omdat het risico voor het Westen blijft bestaan zolang Covid19 niet ook ingedamd wordt in Afrika. Met Ebola gaat het ook al niet erg snel. Waarschijnlijk zal de laatste ziekte nu beter te bestrijden zijn met RNA-vaccins.
Marleen,
Ik zat je maar een beetje te stangen, met die ‘natuurlijke selectie’
omdat je boven namelijk zelf ook – duidelijk- zegt: “als gevolg van een genetische mutatie een virus virulenter wordt ”
mutaties zijn de crux in de trade-off en die fitness
En ons gedrag uiteraard.
Harry, beter sparren dan stangen hoor!
zeer relevant,
Scozzi D, Cano M, et al. Circulating mitochondrial DNA is an early indicator of severe illness and mortality from COVID-19. JCI Insight. Jan. 14, 2021. http://www.biorxiv.org/content/10.110 … /2020.07.30.227553v1
genoteerd!
ok marleen
dit lijkt me dan ook wel interessant voor je- zeker als je blijft bloggen over corona tot het eind van de lockdown! 😉
https://www.sciencenews.org/article/coronavirus-covid-19-vaccine-delay-second-dose-dangerous-strains?utm_source=email&utm_medium=email&utm_campaign=latest-newsletter-v2&utm_source=Latest_Headlines&utm_medium=email&utm_campaign=Latest_Headlines
Harry,
het idee dat er meer mutaties kunnen ontstaan als een patient een zwakker immuun systeem heeft, is toevallig het onderwerp van mijn recentste blog!
” But if people have partial immunity, that immune response is likely to be weaker. ”
dat is nl. nog sterker bij immunocompromised persons. Ook dat article maakt de vergelijking met antibiotic resistance zoals ik ook deed.
Dit was een goed comment geweest onder mijn blog, Harry!
Overigens een aparte naam: Erin Garcia de … Jesus … het is een vrouw…
goed geschreven artikel, helemaal in lijn met mijn blog:
Accelerated evolution of SARS-COV-2 in a person with immunodeficiency (with hands-on exercise)
heb je artikel in een noot toegevoegd.
Ja gert, sorry. ik doe mijn best, maar kijk niet elke dag..
ik zal proberen er een knuppeltje van te maken in jouw hoenderhok!
Harry: dit is echt iets voor jouw:
A Most Interesting Problem
What Darwin’s Descent of Man Got Right and Wrong about Human Evolution
Gert,
Hartelijk dank, had het boek nog niet aangekondigd gezien
aantal bekende namen, dus interessant
Gert, om het goed te maken, heb ik twee links over de discussie vorig jaar: interessant dat die weer opnieuw speelt, want zeg nou zelf: WE FIND OURSELVES 10 months into one of the most catastrophic global health events of our lifetime,” wrote Stanford University immunologist and bio-threat expert David Relman in November, “and, disturbingly, we still do not know how it began.”
Marleen
Dit moet je echt lezen:
DOI: 10.1126/science.abd7331
eindelijk, zou ik zeggen. en dat zoveel jaar na Murray Eden ( kan ik uitleggen! ;-:))
Harry, mijn blogs over SARS gaan over evolutie en zijn speciaal voor mensen, die -ja, je gelooft het niet!- twijfelen aan natuurlijke selectie, of zelfs het hele bestaan van natuurlijke selectie ontkennen!