ウイルスに対する選択圧に関するお話

2025年1月27日 17:15

AKIRAです。
本日はウイルスのお話。

毒性と感染性はトレードオフ

この話は私の記事では何度も出てきていることなのですが、ウイルスの変異の話は一般の方にはなじみのない部分が多いようなので、しっかりと解説したいと思います。

変異とは

まず、そもそも「変異とはなにか」という話ですが、基本的には遺伝子変異のことを指します。しかし、環境変異などの遺伝子がかかわらない変異もあります。このあたりが、生物とロボットの明確な境目の部分でしょうか。
いずれにしても、生物が存在するための行動やシステムに何かしらの異常が発生したことで生じる現象を指します。

一般的には、細胞の遺伝子変異のことをいう場合、遺伝子の変化を修正する機構（校正と言います）が正常に働かず、修正されないまま放置されることで起こります。ただし、これは修正機能をもつ生物に限られた話ですので、そうでないものもいます。

その代表がウイルスです。
もちろん、ウイルス自体が生物の定義に入るか否かという命題がありますが、その話をすると非常にややこしいので、一度その話は横に置いておきましょう。
ウイルスには校正機構が存在しないので、ウイルス遺伝子の複製時にエラーが起こります。そして、化学的にRNAは構造が不安定なので、RNAウイルスの変異はDNAウイルスと比較して変異が起こりやすいと言われています。また、ヒト由来のRNAを編集する酵素なども要因の一つと考えられているようです。

自然選択説による解釈

そして、ウイルスが変異を起こすごとに弱毒化していくという論説の根拠は、自然選択説の考え方で説明が可能です。
自然選択説とは、生存に適切である遺伝子が生き残り、進化を促すというダーウィンの進化論の根拠となる考え方です。

早い話、自分が生き残るために必要な遺伝子を持っている方がいい、という考え方です。
しかし、そもそもウイルスは本来自己複製能力を持たない存在であり、自らを増やすためには他者（ヒトやその他動物、細菌）に依存しなければなりません。そのため他者の細胞内に潜伏し、自らの遺伝子を増やしてもらわないといけないわけです。この他者のことを宿主、と呼称します。

ここまでの話で宿主とウイルスとの関係は、いわば住居の貸主と住人のような形になります。当然ながら、部屋に住みたければ部屋を過度に汚したり壊したりしてはいけません。追い出されるので。
その「追い出されないようにひそひそしつつ、部屋の住居人を増やす行為」をウイルスは常にやっています。ただ、どこかの段階でどのみち貸主にバレるので、無理やり追い出されるわけです。この過程で部屋が壊されたりします。これが一般的な免疫反応であり、免疫のほとんどの反応が自分の体を守るための反応であると言われるゆえんです。

共生、という選択

となれば、当然共生するという選択も可能です。ウイルスによってはそれによって宿主とうまく付き合う種もいるわけです。
ただ、あまりにもルールを守らないウイルスもいます。そういったウイルス種は一時的な流行を起こしたとしてもコンプラ意識がしっかりした貸主（宿主）によって生態系から排除されてしまうのです。
だから、オイタをしてしまうウイルス、つまり毒性の高いウイルスは流行になりにくい傾向にあるのです。

一般的な風邪ウイルスと呼ばれる数百種のウイルスはほとんどがヒトと共生の道を歩む選択をとったウイルスであると言えます。（まあ、ウイルスに意思があるわけではないので、実際は偶然によるものなのですが。）

仲間を増やすためには貸主を怒らせず部屋を壊してはならない

だからウイルスにとって賃貸の部屋（細胞）は、壊してしまうと自分が複製できなくなってしまうため、ここで宿主が死亡してしまう事態が起こると部屋の貸主自体がいなくなってしまうため、実質部屋が全損していることと同じことを意味します。
それでは複製できません。だから、部屋を壊さないように弱毒化していく、というわけです。複製が進む、つまりウイルス粒子が増える、ということなので感染力が増す、というわけですね。

実際のところはどうなのか

こちらは、東北大学のプレスリリースです。
内容は、新型コロナウイルスの様々な変異体（バリアントと言います。）がヒトの自然免疫系によるウイルス排除のシステムを利用して変異する、というもの。

どういうことかという話ですが、まずは、この研究の論文ページをご紹介（↓）。

前提知識として、RNAを構成する塩基のうち、ウラシル（U）を多く含むRNAは炎症性サイトカインの産生を促し、自然免疫系を活性化させるということが知られています。
この論文では、新型コロナウイルスのゲノム配列にも同じようにUへの変異（A→U、C→U、G→Uなど）が多く含まれるバリアントを抽出して、UがないRNAと抽出してきたバリアントと同じ配列のRNAをヒトのマクロファージに導入すると、炎症反応のシグナルが「UがないRNA」の条件では増加しなかったが、「バリアントのRNA」の条件のほうは増加したという結果が示されている。

そして、このウラシルへの変異を起こした配列は、ヒトのRNA編集酵素による変異と一致していたということ。
つまり、ヒトの細胞が新型コロナウイルスの変異を促したことが判明し、なおかつその変異過程にウイルス排除のシステムが利用されていた、ということです。理屈で考えれば、ウイルスの変異によってウイルス排除のシステムが活性化されるのであれば、その毒性は減少する方向へと圧がかかるはずです。なぜならば、変異を起こしたウイルスがマクロファージのウイルス排除のシステム活性化を引き起こすので。このことは、筆者も論文内で言及しており、免疫学的な見識においても一切矛盾はありません。

つまり、現状のコロナウイルスの変異が拡大している現象は異常の一言に尽きます。さて、なんでこんなことになっているのでしょうね？

余談

ちなみに、このプレスリリース、2020年のものです。
へー（棒）。