B3c:adenovirus

Haberler

Bir virüsün bakış açısından evrim

Aralık 2007, Hazırlayan: Evrimi Anlamak ekibi

Adenovirüs

Bu kış yayılan yeni bir hastalıkla ilgili söylenenlere bakın; sanki bir Steven Spielberg filmindeyiz. Normal temas ile bulaşan yaygın bir nezle virüsü mutasyon geçirerek kurbanlarını hastanelik eden, bazen de öldüren tehlikeli bir forma dönüşüyor. Geçen ay “katil nezle” diye tanıtılan Adenovirüs-14 hayal gücünün bir ürünü değil ama o kadar korkutucu da değil. Son 18 ayda virüs sadece 10 kişinin ölümüne neden oldu. Ortalama bir yılda grip yüzünden ölen kişi sayısının 36.000 olduğunu düşünürsek, bunun düşük bir bedel olduğunu söyleyebiliriz. Adenovirüs-14 neden manşetlerde bahsedilen tehdit seviyesine ulaşmadı? Evrim, bazı mikropların katil olurken diğerlerinin neden olmadığını ve mutant bir nezle virüsünün salgınlar oluşturma ihtimalinin ne olduğunu anlamada bize yardım ediyor.

Evrim bunun neresinde?

Örnek olarak pek çok hastalık yapıcının karşı karşıya kaldığı ekolojik bir engeli ele alalım. Bu engel uygun yaşam alanlarının azlığı ve alanlar arasındaki mesafenin çok fazla olması olsun. Kendinizi doğal yaşam alanı insan konağı olan bir virüsün yerine koyun. Bazı hücrelere bulaşmışsınız ve bunlarda çoğalmayı başarmışsınız ama konağın bağışıklık sistemi peşinizde ve üzerinizdeki baskıyı artırıyor. Ortam artık o kadar da misafirperver değil. Yavru döllerinizi daha dost canlısı bir yaşam alanına, henüz bulaşılmamış bir insana, nasıl götürürsünüz? Bacak, kanat, yüzgeç ya da benzeri bir hareket aracı olmadan yavru döllerinizin kendi kendilerine yeni bir konağa ulaşma ihtimali sıfır. Bununla birlikte, doğal seçilim hastalık yapıcıların yeni bir konağa geçmek için kullanabilecekleri bir dizi strateji sağlamıştır. Bunları şöyle sıralayabiliriz:

• Hava yolu ile bulaşma: Örneğin bir konak hapşırır, diğer bir konak dışarı çıkan patojenleri çektiği nefes ile içine alır. Nezle virüsleri genelde bu yolla bulaşır.
• Bir vektör aracılığı ile bulaşma: Bir taşıyıcı (örn. sivrisinek) patojeni alır ve yeni bir konağa taşır. Sıtma bu yolla bulaşır.
• Sudan bulaşma: Patojen bir konağı terk eder (örn. dışkı ile), su kaynağına bulaşır ve buradan yeni bir konak tarafından alınır (örn. içme suyu ile). Kolera bu yolla bulaşır
• Otur-bekle stratejisi: Bazı patojenler yeni bir konak ile teması yakalayıncaya kadar dış ortamda uzun bir dönem bekleyebilirler. Çiçek virüsü konak dışında yıllarca sağ kalabilmektedir.

Hastalık yapıcı mikrobun, bunlardan birini yapamayan ve yeni bir konağa bulaşamayan soyları yok olmaya mahkûmdur. Ya konağı olan insan öldüğünde ya da konağın bağışıklık sistemi enfeksiyonu durduğunda hastalık yapıcının soyu tükenir.

Bulaşma, hastalık yapıcı soylar için bir ölüm kalım meselesidir. Evrimsel biyologlar bazı hastalık yapıcıların ölümcül olacak şekilde evrilirken, diğerlerinin neden hafif burun çekmelerin ötesinde bir sıkıntıya yol açmadıklarını anlamak için bu konu üzerine odaklanmıştır. Burada ana fikir şudur: patojenin hastalık yapıcılığının seviyesi (ing. virulence) ile bulaşma yeteneği arasında evrimsel bir ödünleşim olabilir. Konağı olan bir insanı çok fazla sömüren ve böylece çok fazla yavru döl veren bir virüs düşünün. Bu, ilk bakışta virüs için iyi bir şeymiş gibi görünüyor çünkü daha çok kaynak daha çok yavru döl anlamına gelir ki bu da evrimsel seçilim değerinin yüksek olması demektir. Ama bu durumda bu virüs konağına çok zarar verir, yani çok hastalık yapıcıdır. Eğer virüsün çoğalması konağı tamamen güçten düşürürse bütün strateji geri tepebilir çünkü hastalık konağın diğer konaklarla iletişim kurup virüsü onlara bulaştırmasını engelleyebilir. Kendi başarısının kurbanı olan virüs soyu böylece sonunda (kişi iyileştiğinde) yok olacağı evrimsel bir çıkmaz yola girebilir. Görünen o ki bu seviyedeki bir hastalık yapıcılık, virüs açısından hiç de iyi bir şey değil.

Doğal seçilim, fırsat olursa yeni bir konağa bulaşabilecek birçok yavru döl oluşturmaya yetecek kadar bulaşıcı olan, ama konağını hemen öldürüp, yavru döllerinin başka konağa geçmesini engelleyecek kadar da tehlikeli olmayan hastalık yapıcıları seçer. Böylece ödünleşimi dengeler. Bu dengeye nerede ulaşılacağı kısmen virüsün bulaşma biçimine bağlıdır. Örneğin cinsel yolla bulaşan hastalık yapıcılar konağın yeni bir cinsel ilişkiye girip farkında olmadan patojeni bulaştırmasına fırsat vermeyecek şekilde erkenden ağır hasta etmemelidir. Çünkü hastalık yapıcılar konaklarını çok erken hareketsiz hale getirirlerse karşı seçilime uğrarlar. Bazı biyologlara göre bu ödünleşim cinsel yolla bulaşan hastalıkların neden daha yavaş ilerlediğini açıklıyor. Bu tip hastalıklar, sonunda konağını öldürse bile bunu birkaç yıl sonra yapar ki bu süre hastalık yapıcının yeni bir konağa bulaşması için yeterli bir süredir.

Öte yandan kolera (aşırı ishale neden olur) gibi hastalıklar kolaylıkla yüksek bulaşma ve hastalık yapıcılık seviyelerine sahip olacak şekilde evrilmişlerdir. Kolera kurbanları kısa sürede hareketsiz hale gelirler. Hastalara bakan kişilerse hastaların atıklarını boşaltıp, kıyafetlerini yıkarken bakteriyi su kaynaklarına bulaştırırlar. Bakteri buradan yeni konaklara geçebilir. İşte bu şekilde, konağını hemen öldürecek derecede bulaşıcı olan kolera suşları bile kolaylıkla yeni bir konağa bulaşabilir. Zaten gerçek durum da tam olarak böyledir; kolerada o kadar yüksek bir bulaşma ve hastalık yapıcılık düzeyi evrilmiştir ki, konak belirtilerin başlamasından birkaç saat sonra ölür.

Bulaşma yolu hastalık yapıcılık seviyesinin evrimini etkileyen tek faktör değildir. Konak popülasyonunun bağışıklık seviyesi, konağın dağılımı ve başka hastalıklara sahip olup olmadığı gibi başka birçok faktör bulunabilir. Yine de hastalık yapıcının ekolojisine ışık tutan bu bilgi, bazı hastalıkların neden daha öldürücü olduğunu anlamamızı sağlıyor. Daha da önemlisi, patojen evrimini daha tehlikesiz suşların ortaya çıkması yönünde nasıl etkileyebileceğimize dair bilgiler veriyor. Yüksek seviyede hastalık yapıcılık ve yüksek bulaşma oranının birlikte görüldüğü durumlarda (kolera gibi) bulaşma oranlarını düşürmek (örneğin daha sıhhi suyun sağlanması ile) daha tehlikesiz tiplerin ortaya çıkmasını sağlayabilir. Buradaki fikir, konaklarını kısa sürede hareketsiz bırakan aşırı tehlikeli ve bulaşıcı suşların yeni konaklara bulaşma şansını azaltarak bunları evrimsel olarak çıkmaz bir yola sokmaktır. Biyologlar böyle bir durumu Güney Amerika’da gözlediler. Kolera sıhhi su imkanı zayıf olan ülkelerde yayıldığında, oradaki suşlar daha tehlikeli hale evrilmişlerdi; yine sıhhi koşulları daha iyi olan bölgelerdeki soyların zarar seviyeleri daha düşüktü.

Adenovirüs-14 konusuna dönersek. Adenovirüsler hava ve temas yolu ile bulaşır. Bu bulaşma tipi oldukça sağlıklı konaklar, örneğin dışarı çıkabilen ve diğerleri ile temas kuran konaklar, gerektirir. Bu durumda da yüksek tehlike düzeyine sahip suşlarda, karşı seçilim gerçekleşmesini (yani düşük tehlike düzeyine sahip suşların seçilmesini) bekleriz. Zaten adenovirüsler bulaşmayı engelleyen faktörlerin az olduğu kışla gibi toplu yaşanan yerler hariç nadiren öldürücü hastalıklara neden olurlar. Bununla birlikte kışla örneği daha tehlikeli suşların evrimine neden olabilir. Ancak askerler bu tip bir evrimi durdurmaya çalışıyorlar. Amerikan Ordusu’nda en ağır Adenovirüs-14 salgınının gerçekleştiği Lackland Hava Kuvvetleri Birliği’nde hastalık bulaşmasını azaltmak adına daha geniş kontrollerin yapılması, daha fazla el yıkama istasyonunun kurulması, sıhhi şartlara daha fazla dikkat edilmesi ve hastaların diğer bireylerden uzak tutulması gibi tedbirler alınmış. Bu tedbirlerin devamlı olması halinde virüsün daha az tehlikeli suşlarının evrimi sağlanabilir.

Daha fazlasını okuyun

Bu yazının çıkış noktası olan makaleler:

• Ewald, P. W. (1996). Guarding against the most dangerous emerging pathogens: Insights from evolutionary biology. Emerging Infectious Diseases 2(4):245-257. Okumak için (İngilizce)

• Galvani, A. P. (2003). Epidemiology meets evolutionary ecology. Trends in Ecology and Evolution 18:132-139. Okumak için (İngilizce)

Haberler ve dergilerden makaleler:

• Reuters’ten Adenovirus-14 ile ilgili bir haber (İngilizce)
• WGBH’den hastalık bulaşıcılığı evriminin yönetimi konusunda bir söyleşi (İngilizce)
• Amerikan Hastalık Kontrolü ve Önlenmesi Merkezi’nden bulaşıcılığın evrimi ile ilgili bir makale (İngilizce)

Evrimi Anlamak kaynakları:

• Doğal seçilim ve evrimsel seçilim değeri üzerine bir ders
• DNA ve mutasyon konusunda ileri düzey bir okuma
• Yeni bir virüs olan kuş gribi virüsünün ortaya çıkması ile ilgili kısa bir haber [HAZIRLIK AŞAMASINDA]

Ek tartışma soruları

1. Doğal seçilim konusundaki temel bilgilere bir göz atınız. Bir virüsün kendisinin birçok kopyasını yapmasını sağlayan bir mutasyonun, tek bir insanda yaşayan bir virüs populasyonunda nasıl yayılacağını açıklayınız. Bunu yaparken varyasyon, seçilim ve kalıtım konularına değinmeyi unutmayınız.
2. Evrimsel seçilim değeri hakkında daha çok okuyunuz. Adenovirüs-14 gibi bir virüsün evrimsel seçilim değerini hangi etkenlerin artıracağını anlatınız.
3. Evrimsel ödünleşimin ne olduğunu açıklayınız. Açıklamanızda seçilim değeri kavramına yer vermeyi unutmayınız.
4. Anneden çocuğuna, çocuğun doğumundan önce ya da hemen sonra geçen bir hastalığı ele alınız. Bu durumda hastalık yapıcının evrimsel süreçte nasıl bir tehlike seviyesine sahip olması beklenir? Yüksek mi, düşük mü? Sebeplerinizi açıklayınız.
5. Sıtma hastalığını ele alınız. Sıtma bir insandan diğerine enfekte bir bireyi ısıran bir sivrisinek tarafından bulaştırılır. Sıtmaya neden olan hastalık yapıcının evrimsel süreçte nasıl bir tehlike seviyesine sahip olması beklenir? Yüksek mi, düşük mü? Sebeplerinizi açıklayınız
6. Bu makale evrimin, hastalık yapıcının tehlike seviyesini nasıl şekillendirebileceğini anlatmaktadır. Bir yayın taraması yaparak insanlar tarafından gözlenmiş başka bir hastalık yapıcı evrimi örneği bulunuz.

İlişkili dersler ve kaynaklar

• Bulaşıcı evriminin öğretimi (İngilizce): 9–12. sınıflar için olan bu kısa videoda evrimsel biyolog Paul Ewald virüs evrimini kontrol altına alma stratejilerini anlatmaktadır.
• Virüs ve konak evriminin öğretimi (İngilizce): 9–12. sınıflar için olan bu aktivitede öğrenciler bir virüsün Avustralya tavşan popülasyonları üzerindeki etkilerini gözleyerek tavşanlardaki doğal seçilim ile ilgili bilgi sahibi olacaklardır
• Evrimsel biyolojinin tıp alanındaki uygulamalarının öğretimi : 9–12. sınıflar için olan bu derste evrim kuramının hastalıkları anlama ve tedavi etmede bize nasıl yardımcı olduğuna dair birkaç örnek verilmektedir. Bakteri enfeksiyonları, HIV ve Huntington hastalığı örnek olarak verilmektedir.

Kaynakça

• Cases of 'boot camp flu' dropping at Lackland AFB. (2007, December 3). AP Texas News. Bilgiler 4 Aralık 2007’de, Houston Chronicle’dan alındı.
• Centers for Disease Control and Prevention. (2007, November 16). Acute respiratory disease associated with Adenovirus Serotype 14. Morbidity and Mortality Weekly Report. Bilgiler 4 Aralık 2007’de, CDC’den alındı.
• • DeNoon, D. J. (20 Kasım 2007). Killer cold virus: Questions, answers. WebMD Medical News. Bilgiler 4 Aralık 2007’de WebMD‘den alındı.
• Ewald, P. W. (1996). Guarding against the most dangerous emerging pathogens: Insights from evolutionary biology. Emerging Infectious Diseases. 2: 245-257.
• Galvani, A. P. (2003). Epidemiology meets evolutionary ecology. Trends in Ecology and Evolution. 18: 132-139.