病毒的進化的學(xué)習(xí)課件

病毒的進化的學(xué)習(xí)課件第1頁/共68頁2第六章病毒的進化病毒的進化：病毒的由來、存在及其發(fā)展演變的過程、特征和規(guī)律。研究病毒進化的難度：1）病毒特別微小2）病毒沒有化石3）病毒進化的隨機性強

第2頁/共68頁31.有關(guān)病毒起源的學(xué)說4.RNA病毒的進化5.病毒與機體相互作用進化關(guān)系本章內(nèi)容2.研究病毒分子進化的有關(guān)方法3.DNA病毒的進化第3頁/共68頁4前言特點:從進化的角度來說,病毒是高度的進化的生物,并仍在不斷的進化。

病毒一般只編碼從宿主細胞中不能得到的功能,除功能基因外很少浪費基因組序列.

病毒的結(jié)構(gòu)在進化過程中演變得具有雙重功能:蛋白質(zhì)外殼一方面保護病毒在環(huán)境中的穩(wěn)定性,另方面保證病毒進入細胞后能迅速脫掉外殼進行復(fù)制.第4頁/共68頁5前言意義:通過研究現(xiàn)存的病毒,希望了解病毒的起源和進化歷程,預(yù)示病毒特別是人類病原病毒未來的變異和進化方向,需要了解隨著環(huán)境因素的變化,病毒將如何變異、變異的速度、選擇壓力等,從而能有效地控制和避免人類和動物病毒病的爆發(fā).第5頁/共68頁6前言三種類型的病毒:①單純以DNA為遺傳物質(zhì)的病毒②生活不同階段以DNA和RNA為遺傳物質(zhì)的病毒③單純以RNA為遺傳物質(zhì)的病毒一般認為它們有著不同的起源和不同的進化.第6頁/共68頁71、病毒起源的學(xué)說病毒從何而來？這是生物進化問題上一個至關(guān)重要的研究課題，是一個不折不扣的懸而未決的問題。第7頁/共68頁81、病毒起源的學(xué)說病毒起源:病毒或遺傳物質(zhì)從它的前身大分子中獨立出來進行自主復(fù)制和進化的時候,稱為病毒起源.退化性學(xué)說病毒起源于宿主細胞中的DNA和RNA成分的學(xué)說病毒起源于具有自主復(fù)制功能的原始大分子學(xué)說三類起源學(xué)說:第8頁/共68頁91.1、退化性學(xué)說該學(xué)說認為:病毒是細胞內(nèi)寄生物的退化形式.

代表人:Green1935Burnet1945Lwoff1959

理由:細胞內(nèi)寄生的產(chǎn)生原因可能是由于微生物對某種不能穿透細胞膜的代謝發(fā)生了嚴重依賴.在細胞內(nèi),這類寄生物可以在不影響生存的情況下逐漸丟失部分生物學(xué)功能.它們所必需保留的功能是具有自主復(fù)制的DNA復(fù)制原點,對復(fù)制進行調(diào)控的反式調(diào)控蛋白及能與宿主生物合成及復(fù)制系統(tǒng)相互作用的順式和反式功能.

支持證據(jù):一些中間型的細胞內(nèi)寄生物,如立克次體，衣原體；麻風(fēng)桿菌第9頁/共68頁10退化性起源學(xué)說對病毒的起源的解釋：1.寄生物在細胞內(nèi)產(chǎn)生獨立復(fù)制的DNA質(zhì)粒；2.編碼寄生物亞細胞結(jié)構(gòu)單位的基因發(fā)生突變，形成病毒的衣殼蛋白。第10頁/共68頁111.2.病毒起源于宿主細胞中的DNA和RNA成分的學(xué)說

該學(xué)說認為:病毒是正常的細胞組分在進化過程中獲得了自主復(fù)制的能力，獨立進化來的.

能解釋所有的病毒起源:◆DNA病毒起源于質(zhì)粒或轉(zhuǎn)移因子◆RNA病毒起源于自主復(fù)制的mRNA◆反轉(zhuǎn)錄病毒起源于反轉(zhuǎn)座子病毒獨立的條件:◆有復(fù)制的起始位點◆有保護性蛋白質(zhì)外殼第11頁/共68頁121.2.1.復(fù)制的起始位點起始位點:啟動DNA和RNA復(fù)制的序列.

RNA病毒的復(fù)制起始位點一般位于線性分子的末端.

DNA病毒的起始位點一般位于分子的內(nèi)部并有明顯的結(jié)構(gòu)特征.

由于病毒很少完全自身編碼病毒DNA和RNA復(fù)制所需的蛋白質(zhì),通常會有宿主蛋白共同參與復(fù)制的起始.第12頁/共68頁131.2.2.類病毒和衛(wèi)星病毒類病毒衛(wèi)星病毒核酸最小分子最小分子有無外殼無有復(fù)制場所細胞核細胞質(zhì)是否編碼蛋白不不復(fù)制需RNA聚合酶Ⅱ拷貝多聚負鏈宿主細胞或依賴于RNA的RNA聚合酶Ⅰ起源可能是細胞RNA獲得復(fù)制原點后進化產(chǎn)生的第13頁/共68頁141.2.3.質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子它們的起源和進化可能和病毒的起源和進化有關(guān).

質(zhì)粒:細胞中能夠自我復(fù)制的DNA分子.它的復(fù)制條件和病毒一樣,它的研究利于了解DNA病毒的起源和進化.

轉(zhuǎn)座子:是從DNA的一個位點轉(zhuǎn)移到另一個位點的大小為750—40000bp的DNA分子.許多DNA病毒的基因組組成與它相似,兩者是否具有相同的祖先,有待進一步研究.第14頁/共68頁151.2.4.可復(fù)制的mRNAsRNA病毒起源是獨立于DNA病毒的.

有人認為RNA病毒起源的一種可能是：細胞的mRNA獲得了自我復(fù)制的能力,一旦這種自我復(fù)制的mRNA獲得了編碼蛋白的基因,一個簡單的RNA病毒就誕生了.第15頁/共68頁161.2.5反轉(zhuǎn)子由于1999年在古細菌中發(fā)現(xiàn)了所謂“反轉(zhuǎn)子”的遺傳單位，這為病毒在基因水平上的起源及進化提供了新的證據(jù)：

“反轉(zhuǎn)子”是僅含一個基因并且能自我復(fù)制的一段核酸分子，具有重要的基因捕獲功能。其基因與宿主細胞等位基因高度同源，且在密碼子的使用頻率上也有高度的相似性，經(jīng)過考證，初步估計“反轉(zhuǎn)子”在4億年前就存在了。第16頁/共68頁171.2.5反轉(zhuǎn)子在古細菌進化的過程中，反轉(zhuǎn)子從細菌基因中捕獲基因，擴大自身的遺傳信息量并增加生物學(xué)功能，最原始的感染性病毒顆粒由此產(chǎn)生，原始病毒采取不同的復(fù)制策略，因此產(chǎn)生了不同病毒的進化。第17頁/共68頁181.2.5反轉(zhuǎn)子由此生命的起源是從細菌開始的，細菌是病毒進化搖籃。據(jù)此推測：地球上最早出現(xiàn)的病毒可能是經(jīng)RNA為基因組的逆轉(zhuǎn)錄病毒，然后再發(fā)展成以DNA為基因組的逆轉(zhuǎn)錄病毒，最后出現(xiàn)的是DNA病毒，而RNA病毒則很可能有其獨立的演化途徑。

第18頁/共68頁191.3.病毒起源于具有自主復(fù)制功能的原始大分子學(xué)說該學(xué)說認為:病毒起源于自主復(fù)制的RNA分子.首先是RNA的形成和復(fù)制,然后演變出RNA-蛋白質(zhì)介導(dǎo)的一系列反應(yīng),第三步產(chǎn)生了DNA.DNA由于比RNA穩(wěn)定而最終成為遺傳信息.第19頁/共68頁201.3.病毒起源于具有自主復(fù)制功能的原始大分子學(xué)說證據(jù):RNA分子具有至少三種化學(xué)功能

◆核糖核酸酶的活性.◆能自我拼接去掉內(nèi)部的核酸序列(核酶)◆有實驗表明,以RNA作引物可以合成依賴于模板的多聚胞嘧啶核酸.

RNA的反應(yīng)性有利于它作為催化物而不利于它成為遺傳物質(zhì).

有些分子被包裝在細胞或組織中,形成宿主細胞,另一些分子則自我復(fù)制或寄生在宿主細胞中,進化為病毒.第20頁/共68頁21總而言之，病毒起源是復(fù)雜和多元化的，不同病毒有著不同的起源，至少在DNA病毒和RNA病毒之間是如此，隨著更多研究資料的積累，相信我們會獲得更多的新證據(jù)。有一點目前是有基本的共識的，那就是病毒是一個可動遺傳單元，在相應(yīng)的條件下進行細胞之間的定位傳遞。作為大分子物質(zhì)，病毒起源實際就是生物大分子的起源，是當(dāng)今生命科學(xué)中最重要的命題之一。第21頁/共68頁222.研究病毒分子進化的有關(guān)方法單基因進化樹基因組的排列與進化研究基因組的基因組成與進化研究第22頁/共68頁232.1利用核苷酸或蛋白質(zhì)序列繪制單基因進化樹在構(gòu)建進化樹時，首先利用計算機程序?qū)哂卸鄠€同源基因的核苷酸或蛋白質(zhì)序列進行同源序列的優(yōu)化排序，然后利用定量分子系統(tǒng)學(xué)的方法，如鄰接法、最大簡約法等，構(gòu)建出單基因的進化樹，從而預(yù)測相對應(yīng)的物種。利用單基因序列做出的進化樹，可以用來研究病毒的親緣關(guān)系、進化速率和流行病學(xué)分析。單基因進化樹在相當(dāng)程度上可能不能反映病毒的進化，而僅僅代表了基因的進化。第23頁/共68頁242.2基因組的排列與進化研究利用基因組的排列順序做進化樹：基因組上基因的排列順序可以通過一定的方法構(gòu)建成進化樹。比如2001年，Herniou等人利用相對斷裂點矩陣法和鄰近基因配對法構(gòu)建了桿狀病毒基因組進化樹。與單基因進化樹相比，它們從另一個側(cè)面反映了基因組的進化規(guī)律，也就是基因組的重排現(xiàn)象。第24頁/共68頁252.3基因組的基因組成與進化研究通過對基因組中基因的組成分析，了解在病毒的進化過程中，病毒基因的進化過程，為進一步研究基因功能鑒定良好的基礎(chǔ)。第25頁/共68頁263.DNA病毒的進化3.1.影響DNA病毒的進化的因素3.1.1.突變和重組

影響病毒基因組產(chǎn)生進化的主要力量是突變和重組.

由于病毒變異頻率快、短時間能復(fù)制許多代、會產(chǎn)生一些缺陷性病毒,導(dǎo)致病毒變異快.

變異導(dǎo)致病毒生物功能的巨大變化.從而改變了病毒與宿主細胞的關(guān)系,面對新宿主的選擇壓力成為迫使病毒進化的原因之一.

第26頁/共68頁273.1.影響DNA病毒的進化的因素3.1.2.由于基因組大小的限制所產(chǎn)生的進化約束

基因的倍增:病毒的外殼對病毒的基因組的大小產(chǎn)生了限制,而病毒基因組上很少有非編碼序列存在.許多基因家族是靠基因倍增和漂移所產(chǎn)生,但因基因組缺少空間,這類基因會在病毒進化中丟失.第27頁/共68頁283.1.影響DNA病毒的進化的因素

3.1.2.由于基因組大小的限制所產(chǎn)生的進化約束

非必需基因:病毒通過非必需基因進化出一種導(dǎo)致免疫反應(yīng)弱化的機制,使子代病毒的產(chǎn)量提高,從而達到長期慢性或持續(xù)性生長.如腺病毒的E3糖蛋白基因.第28頁/共68頁29

4.RNA病毒的進化

4.1.RNA病毒超家族

RNA病毒可以看作是一類特殊的mRNA分子.有三大組:◆正鏈病毒:基因組能直接翻譯成蛋白質(zhì),不含蛋白質(zhì)的基因組有感染性.◆負鏈病毒:基因組為mRNA的互補鏈能,必須先轉(zhuǎn)錄才能翻譯.◆雙鏈病毒:

根據(jù)序列的同源性,RNA病毒被組合成幾個超家族第29頁/共68頁30

4.RNA病毒的進化

4.1.RNA病毒超家族同一家族的不同病毒被視為來源于同一祖先.所有的RNA病毒可以用幾個超家族來涵蓋,說明RNA病毒的起源在地球上生命的進化史中可能只出現(xiàn)過幾次。事實上，RNA病毒在進化史上可能只有一次起源，目前所有的RNA病毒可能是由一個原始的病毒經(jīng)過分化、重組、基因復(fù)制而產(chǎn)生的第30頁/共68頁314.2.RNA病毒的分歧速率

數(shù)據(jù)表明:RNA病毒的進化速度比宿主的進化速度快.

主要是它的突變頻率比宿主細胞大約高4個數(shù)量級.

快速變異率使得人們推斷,現(xiàn)存的具有復(fù)制蛋白序列同源性的動、植物RNA病毒在進化上相互分離的時間要遠晚于植物與動物分離的時間.第31頁/共68頁32

4.3.RNA病毒變異發(fā)生的機制

4.3.1.突變

RNA病毒變異與進化的主要原因是突變,特別是點突變.此外還有缺失突變和重排.

多數(shù)RNA聚合酶不具備錯誤修復(fù)能力.錯誤發(fā)生率高.

突變基因組的存在有利于病毒迅速適應(yīng)各類變化著的環(huán)境.第32頁/共68頁334.3.2.重排

兩個具有分段基因組的病毒在產(chǎn)生子代病毒時將其遺傳物質(zhì)重新組合,稱重排.

重排是具有分段基因組的病毒進化的一個機制.

在進化中,隨著條件不同,病毒有時可以分散形成分段基因組,有時又可組成單一基因組,前者的優(yōu)勢是可以借助重排方便地進行遺傳交換,而后者的優(yōu)勢是能將包含所有遺傳信息的單一RNA分子便利地包裝和運輸.第33頁/共68頁344.3.3.重組

重組是兩種不同來源的序列經(jīng)過共價組合形成新的核酸序列.RNA病毒重組現(xiàn)象并不普遍.真核細胞一般不具RNA聚合酶,RNA病毒也不編碼有利于重組的酶系統(tǒng).但這并不意味著RNA病毒不發(fā)生重組.第34頁/共68頁35

病毒進化的特征：1）新病毒不斷產(chǎn)生，基本上從另一種宿主的病毒演化而來

2）新病毒產(chǎn)生后，在新宿主體內(nèi)分化變異速度快

3）新病毒穩(wěn)定后，其毒力大多在中等水平4）病毒進化有一定隨機性，又受選擇壓力而呈一定的方向性和穩(wěn)定性5）病毒各基因在進化上具有不同的進化特征第35頁/共68頁365、病毒與機體相互作用的進化關(guān)系對微生物的進化研究表明，任何具有感染能力的微生物（包括病毒）在其生存及增殖能力上的成功進化都取決于它的表型選擇。很顯然，這樣的表型選擇起源于病毒的遺傳可變性。第36頁/共68頁375、病毒與機體相互作用的進化關(guān)系對于病毒來說，基因突變的產(chǎn)生，實際上依然是由于在病毒感染過程中，病毒與宿主細胞的相互作用所形成的選擇誘導(dǎo)效應(yīng)，這類突變對病毒來說是常見的。對某些病毒而言，這類突變引起的表型變化并不明顯，但對另外一些病毒，這類突變引起的表型變化極為顯著，它常常形成直接的病毒抗原性、毒力的改變，其中最典型的例子就是流感病毒。第37頁/共68頁385、病毒與機體相互作用的進化關(guān)系這個RNA病毒的兩個主要抗原成分（血凝素抗原和神經(jīng)氨酸酶抗原）的變化周期之短暫、變化速度之快，令人類對他造成的疾病流行常常防不勝防。另外眾所周知的人免疫缺陷病毒（HIV病毒）從其被發(fā)現(xiàn)以來的幾十年間，基因突變導(dǎo)致抗原性漂移的速度也是極為明顯的，以至于在一定程度上其疫苗研究屢屢受挫。第38頁/共68頁395、病毒與機體相互作用的進化關(guān)系病毒的基因突變以及其所導(dǎo)致的表型變化均是發(fā)生在其感染宿主細胞之后，尤其明顯的是表現(xiàn)為此感染在宿主群體基本完成了一次流行之后。這很明顯的提示，病毒的進化，無論其是有利于病毒的生存，還是不利于病毒的生存，或者如同前面所說的增加病毒毒力還是減弱病毒毒力，均取決于它與宿主細胞、個體、群體相互作用的感染過程。第39頁/共68頁405、病毒與機體相互作用的進化關(guān)系因此，對病毒進化的認識就是對病毒與細胞互相作用的認識，簡單說，也就是從病毒在個體宿主細胞的感染過程到宿主機體乃至宿主群體的感染過程的認識。反之，如果要深入了解形成一種特定病毒感染激勵的系統(tǒng)背景，就應(yīng)該認識病毒與宿主機體在相互作用的進化過程中所建立起來的一系列相互關(guān)系第40頁/共68頁415、病毒與機體相互作用的進化關(guān)系5.1病毒及其識別細胞受體能力的進化病毒要感染細胞，其首要的前提條件就是結(jié)合到細胞膜上。由于病毒的表面結(jié)構(gòu)較為簡單，不具有其他微生物如細菌等所具有的吸附的表面輔助結(jié)構(gòu)，例如鞭毛、纖毛等，因此，以一種較大的蛋白結(jié)構(gòu)或是囊膜與蛋白亞單位形成的結(jié)構(gòu)與細胞結(jié)合，必須尋找一個相應(yīng)的位于細胞表面的結(jié)合分子，也就是通常說的“受體”。第41頁/共68頁425.1病毒及其識別細胞受體能力的進化例如，流感病毒的受體為細胞膜表面的唾液酸分子。這種流感病毒與唾液酸分子的結(jié)合從生物化學(xué)的意義上看，實際上就是蛋白分子與另一個（后者可以是蛋白分子、多糖分子等）在結(jié)構(gòu)構(gòu)象上的對應(yīng)關(guān)系，而形成空間上的相互接近，并在氫鍵、范德華力的作用下完成的結(jié)構(gòu)結(jié)合過程。第42頁/共68頁435.1病毒及其識別細胞受體能力的進化

在一些相應(yīng)的研究資料中，展示了許多有意思的現(xiàn)象。例如在病毒殼蛋白中的一個氨基酸的改變可以影響病毒與受體的識別，以致改變病毒的組織嗜性甚至改變其病理結(jié)果。

有一些資料表明，在流感病毒血凝素蛋白中的一個氨基酸變化，即可使病毒與結(jié)構(gòu)略有不同的受體分子的結(jié)合特異性發(fā)生改變第43頁/共68頁445.1病毒及其識別細胞受體能力的進化僅能感染靈長類動物的脊髓灰質(zhì)炎病毒l型Mahoney株的殼蛋白中制造一個氨基酸的突變。就可以使其能夠感染嚙齒類動物的小鼠。第44頁/共68頁455.1病毒及其識別細胞受體能力的進化這些結(jié)果提示，在病毒增殖過程中，只要某些突變一旦發(fā)生，病毒與受體的結(jié)合作用就會發(fā)生改變，而且這種改變直接影響到病毒的感染能力及感染對象。事實上，在病毒與細胞相互作用中，由于宿主生物環(huán)境的原因使病毒發(fā)生突變的概率是很大的。第45頁/共68頁465.1病毒及其識別細胞受體能力的進化因此，這實際上為病毒識別受體的能力不斷變化提供了機理上的可能。在某些不斷引起宿主群體感染的病毒中，這種可能性就更大，因為其基因突變率將會在病毒與宿主的不斷作用過程中變得更高。第46頁/共68頁475.1病毒及其識別細胞受體能力的進化在HIV的病原學(xué)研究中，可以找到諸多的佐證。例如，對于HIV的來源，一個傾向性的共識就是由于猿猴免疫缺陷病毒(SIV)在偶然的情況下感染人體后，SIV在經(jīng)過感染人T細胞或其他細胞后發(fā)生較大的變異，形成了能夠識別人CD4受體及其他趨化素受體的能力，最終形成了HIV。第47頁/共68頁485.1病毒及其識別細胞受體能力的進化另外，實驗還提示，麻疹疫苗的Edmonston株是與CD46受體結(jié)合細胞的，但其他一些麻疹病毒株則不使用CD46受體，而使用表達于B淋巴細胞或T淋巴細胞表面的SLAM受體(一種糖蛋白)開始其感染，二者之間的差異是Edmon-ston株在減毒過程中改變了膜蛋白上血凝素中的一個氨基酸。第48頁/共68頁495.1病毒及其識別細胞受體能力的進化病毒在宿主環(huán)境中與各種因素的相互作用中，形成的選擇壓力促成了其基因結(jié)構(gòu)乃至蛋白結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致受體識別范圍、結(jié)合能力的改變。這在其進化適應(yīng)的過程中具有極大的意義。而病毒在這種自然壓力下的進化趨勢，就是病毒本身不斷借助與宿主的相互作用，尋找更加適宜的生存宿主和生存方式的原動力。第49頁/共68頁505.1病毒及其識別細胞受體能力的進化另一個角度講，病毒在與宿主相互作用的過程中，如果不能適應(yīng)這種自然壓力，其所導(dǎo)致的基因突變亦可能是致死性的。雖然這方面明確的證據(jù)尚欠肯定，但從理論上看，這種可能性是存在的。在歷史上記載的曾經(jīng)肆虐于尼羅河流域，但后來卻自行消失的“昏睡性腦病”，也可能與此機理有一定的關(guān)聯(lián)。第50頁/共68頁515.1病毒及其識別細胞受體能力的進化病毒在受體識別及結(jié)合能力上的進化，對于病毒整體上與宿主相互作用后導(dǎo)致的全面進化來說，只是其中一個方面，但是這個方面的進化無疑對病毒的新種的形成，對病毒感染宿主的擴大、組織嗜性的改變等都極為重要。因為這個能力決定了病毒的感染，也就是病毒生存所必需的增殖過程能否在新的環(huán)境中開始。第51頁/共68頁52

由于病毒結(jié)構(gòu)上與受體結(jié)合的結(jié)構(gòu)部位通常都是免疫學(xué)中的中和抗體所涉及的主要抗原表位，因此，這個部位在與受體結(jié)合過程中的改變也必然形成免疫逃逸效應(yīng)，即機體中曾經(jīng)針對此抗原表位形成的中和性抗體將對該病毒的再次入侵失去中和能力，從而使病毒在受體識別及結(jié)合能力上的變化演變?yōu)椴《驹谒拗魅后w中感染能力的變化。5.1病毒及其識別細胞受體能力的進化第52頁/共68頁535.1病毒及其識別細胞受體能力的進化2002年出現(xiàn)的SARS病毒(急性呼吸道重癥綜合癥病毒)就表現(xiàn)了作為冠狀病毒(Coronavi，u，)新準種在與受體結(jié)合的S蛋白結(jié)構(gòu)的特異性。雖然該S蛋白所能識別的受體尚不清楚，但序列同源性在50％以上的變異表明，該S蛋白識別并結(jié)合的受體已不可能還是冠狀病毒人株229E或O443兩個株所能識別的受體了。

第53頁/共68頁545.2病毒與宿主免疫系統(tǒng)相互作用的進化除了單細胞生物(如細菌）外。大多數(shù)與病毒關(guān)系密切的宿主是分化程度較高的多細胞動物或植物，而對脊椎動物來說，由于其進化特點，它們大多數(shù)都在分化發(fā)展過程中行成了一套具有“防御外來病害侵入的免疫系統(tǒng)，這一系統(tǒng)通過機體的體液信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和神經(jīng)系”的調(diào)節(jié)，可以從整體上對外來的病害侵入做出全面的反應(yīng)，尤其針對病毒或其他病原體，機體免疫系統(tǒng)可以體液免疫和細胞免疫反應(yīng)的形式局限、消滅或清除入侵者。第54頁/共68頁555.2病毒與宿主免疫系統(tǒng)相互作用的進化這樣一個防御系統(tǒng)的存在，就宿主機體而言。是一個有效清除外來異物、保證機體環(huán)境趨于平衡的手段:對病毒和其他病原體來說，則是在細胞水平之上、與病毒密切相關(guān)的、能和病毒在機體層次上相互作用的反應(yīng)系統(tǒng)，它對病毒及其他病原體的作用，形成了更高層面上的進化壓力和自然選擇的力量。第55頁/共68頁565.2病毒與宿主免疫系統(tǒng)相互作用的進化這種力量可以分為兩個方面:一是在不斷進化中趨于完善的天然免疫系統(tǒng)，它包括多種非特異性的細胞和殺傷性因子，是在病毒侵入機體后立即做出應(yīng)急反應(yīng)的系統(tǒng);

第56頁/共68頁575.2病毒與宿主免疫系統(tǒng)相互作用的進化另一個是在長期與病原體的斗爭中不斷得到改進的獲得性免疫系統(tǒng)，它包括特異性的殺傷細胞、識別輔助細胞、特異性抗體、免疫記憶性細胞等，是在病毒初次入侵后能夠加以認識形成特異性反應(yīng)，并在病毒再次入侵時立即識別并加以反應(yīng)性清除的系統(tǒng)。第57頁/共68頁585.2病毒與宿主免疫系統(tǒng)相互作用的進化由此構(gòu)成的對病毒的選擇壓力通常稱為免疫選擇。進化理論和實驗分析表明，病毒在這樣的免疫選擇之下形成的本能反應(yīng)就是逃避宿主的免疫防衛(wèi)。這種逃避的主要方式就是利用病毒基因中序列突變的多樣性。這種方式在一些病毒(如流感病毒和包括HIV在內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄病毒家族)表現(xiàn)出極其典型的特征。第58頁/共68頁595.2病毒與宿主免疫系統(tǒng)相互作用的進化流感病毒，尤其是甲型流感病毒，它的生物學(xué)特點就是其抗原性始終呈持續(xù)不斷的變異。從大的方面看，該病毒作為一種在自然界廣泛分布、具有極廣宿主范圍的病毒，通過其在神經(jīng)氨酸酶(NA)及血凝素(HA)兩個主要抗原成分上的變異和在不同亞種中的雜交重組，使不同的感染體不斷地改變其宿主范圍，尤其是禽類流感發(fā)生向人類感染的轉(zhuǎn)移。第59頁/共68頁605.2病毒與宿主免疫系統(tǒng)相互作用的進化這方面較典型的例子即是1997年香港發(fā)生的H5N1流感株在人類的感染，即是由于禽類的流行株向人類的轉(zhuǎn)移所致。另外。在人群中的流行株則常常以抗原變異和抗原漂移的形式在人群中反復(fù)傳播。例如，發(fā)生于1918年的世界性流感大流行，其致病株經(jīng)后來的基因分型命名為HIN1亞型，自那以后至20世紀50年代之間，該型病毒還以其變異株引起了兩次世界性的流感大流行;第60頁/共68頁615.2病毒與宿主免疫系統(tǒng)相互作用的進化1957年，起源于、中國貴州的HIN2亞型在形成流行后很快取代了HIN1型，導(dǎo)致了亞洲甲型流感的流