UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Mutasjoner er en helt naturlig ting, både for virus og mennesker

Del

Koronatiltak gjør livet surt for virusene. Da kan mutanter med andre egenskaper få en fordel.

– Mutasjoner har vært drivkraften i evolusjonen fra de første urcellene i havet og frem til i dag, sier Tone Gregers. Foto: Yngve Vogt/UiO
– Mutasjoner har vært drivkraften i evolusjonen fra de første urcellene i havet og frem til i dag, sier Tone Gregers. Foto: Yngve Vogt/UiO

Ordet «mutasjoner» har i løpet av vinteren blitt synonymt med frykt, fare og strenge smitteverntiltak. Det er nesten som om vi lever i en science fiction-fantasi der mutasjoner fra Storbritannia, Sør-Afrika og Brasil truer med å ta over verden.

Blant biologer og medisinere er det ingen som er overrasket over at koronaviruset muterer. Mutasjoner skjer hele tiden – i alle slags organismer – og mutasjonene gjør det mulig for organismene å tilpasse seg miljøet.

– Mutasjoner er en helt naturlig prosess. Det er helt som forventet, i hvert fall fra et biologisk perspektiv, sier førstelektor Tone Gregers ved Institutt for biovitenskap.

Viruset hadde mutert flere ganger allerede før det for alvor slo seg ned hos oss i mars 2020. Alle tiltakene som har vært gjennomført siden den gang, har vært rettet mot å begrense smitten. Samtidig legger dette forholdene til rette for at virusene kan tilpasse seg de nye miljøbetingelsene.

– Når vi isolerer oss, holder avstand, bruker munnbind og vasker oss med sprit og såpe, lager vi et veldig ugunstig miljø for virusene, sier Gregers til Titan.uio.no.

Mutasjoner er drivkraften i evolusjonen

Miljøendringene legger dermed til rette for at mutanter med bedre smitteegenskaper får en fordel og vinner frem i kampen mot de andre virusene.

– Hvis det er en mutasjon av koronaviruset som klarer å håndtere at vi står på to meters avstand og ikke én meter, så vil den ha en fordel, sier Gregers.

Dette er egentlig bare evolusjon i praksis, i sin enkleste form.

Når mutasjonsfrykten rammer oss, er det lett å glemme at mutasjoner skjer hele tiden. Uten dem ville livet på jorda i beste fall begrenset seg til cellelignende strukturer i havet. Det er ikke bare virus som muterer, nemlig. Planter, sopp, dyr og bakterier er også på mutasjonskjøret. Vi mennesker likeså.

– Mutasjoner er den viktigste drivkraften for evolusjonen, sier Gregers.

– Det er dette som er grunnlaget for hele det biologiske mangfoldet, sier hun til Titan.uio.no.

Men hva er det egentlig som skjer når noe muterer?

Hva er en mutasjon?

Alle celler i alle organismer inneholder oppskriften på hele organismen. Det gjelder ikke bare encellede skapninger som bakterier og alger, men også flercellede varianter som oss selv med våre spesialiserte hudceller, leverceller, hjerneceller og så videre.

Celler deler seg hele tiden. Da lages det to nye celler som er helt nøyaktig lik originalen. Men ikke alltid.

– Hver gang en celle deler seg, kan det oppstå en endring i arvematerialet. En mutasjon er en slik varig endring i arvematerialet og kan forekomme i alle kroppens celler, sier Gregers.

Hos oss mennesker må endringene skje i kjønnscellene, det vil si i egg- eller sædceller, for at de skal bli arvelige og kunne føres videre til avkommet.

– Hvis det skjer mutasjoner i andre celler i kroppen, for eksempel i huden eller leveren, så vil ikke disse arves til neste generasjon, forklarer Gregers.

Hos encellede organismer og virus er det litt annerledes. Hos dem vil enhver endring i arvematerialet alltid overføres til neste generasjon.

– Mutasjoner hos oss og mutasjoner hos virus er i prinsippet det samme, men har ulikt resultat, sier Gregers.

– Virus har en generasjonstid på bare noen timer, mens vi bruker 25–30 år mellom hver generasjon. Derfor vil virus kunne tilpasse seg endringer i miljøet mye raskere enn det de fleste flercellede organismer kan klare.

Stort sett helt ufarlig

De aller fleste endringer i arvematerialet får enten ingen betydning eller de er såpass omfattende at det ikke er «liv laga». Slike «genfeil» fører ofte til at individet dør, både hos mennesker og virus.

For at en endring eller mutasjon skal arves til neste generasjon, må endringen gi individet en egenskap som gir det en fordel i konkurransen mot de andre slik at det overlever og får avkom.

– Veldig ofte gir endringene et mye dårligere virus. De vil tape i kampen mot de andre og bli utkonkurrert, sier Gregers.

Hun understreker at vi skal være forsiktige med å kalle viruset i seg selv for «dårligere». Det er evnen til tilpasning som betyr noe. På samme måte må vi passe på hvis vi kaller endringer i arvematerialet for «feil».

– Man kan fort kalle det en feil. Det som er viktig å forstå, er at det er en helt naturlig feil.

Menneskekroppen er godt utstyrt med et apparat som reparerer slike «feil».

– I våre celler skjer mutasjoner veldig sjeldent fordi disse reparasjonsmekanismene er så ekstremt effektive. Virus har ikke like gode reparasjonsmekanismer, sier Gregers.

Nettopp dette kan være en fordel for et mutert virus når omgivelsene endrer seg. Uten vaktmestere som reparerer feil, større sjanse for at det finnes varianter som vinner frem.

Førstemann til verten

Av og til dukker det helt tilfeldig opp en endring som gir akkurat dette ene viruset en fordel. For et koronavirus kan det for eksempel handle om å spre seg lettere, kanskje over større avstander. Det kan være at det binder seg høyere opp i luftveiene eller at den binder seg sterkere til mottakeren på lungecellene.

– Hvis den ene mutasjonen, denne ene endringen, gjør at det er én rakker som får en fordel, så vil den nå først frem til vertscellen i mennesket. Da blir det flere av den som sprer seg lettere og så har du det gående, sier Gregers.

Et virus som ikke finner en vertscelle der det kan slå seg ned, er fortapt. Det vil heller ikke være noen fordel for et koronavirus å være så dødelig at verten stryker med. Da får det ikke spredd seg videre.

– Vi er hele tiden i en kamp mot disse virusene. Vi bekjemper dem med tiltak, de «svarer» på miljøendringene som oppstår.

Det er ikke småtterier de har måttet svare på det siste året. Etter at mutasjoner gjorde at de først kunne smitte fra dyr til mennesker, og deretter fra menneske til menneske, har de blitt møtt med tilsynelatende uoverkommelige hindre: munnbind, isolasjon, karantener, reiseforbud og større avstand mellom menneskevertene de er så avhengige av.

– Det har skjedd endringer i viruset hele tiden. Det er ikke sånn at det plutselig nå har oppstått tre mutanter.

– Det aller første viruset fra Kina fikk ganske tidlig konkurranse av en annen mutant som i løpet av juni i fjor ble den dominerende varianten globalt, forteller Gregers.

Langt fra alle organismer er så raske og effektive i å tilpasse seg endringer i miljøet. Det er også store forskjeller mellom ulike virus.

– Det er ingen automatikk i at alle virus muterer og endrer seg så raskt som vi ser at koronaviruset har gjort. Meslingviruset har for eksempel endret seg veldig lite. Det har stort sett det samme arvematerialet som det hadde for 40 år siden, sier Gregers.

3,5 milliarder år med mutasjoner

Det er helt tilfeldig hvilke endringer som eventuelt oppstår i arvematerialet når cellene deler seg. Men det er ikke tilfeldig hvilke endringer som gir individet en fordel og dermed kan gi nye egenskaper videre til avkommet.

Det er dette som ligger i uttrykket «survival of the fittest», som Charles Darwin tok i bruk i femte utgave av boka Artenes opprinnelse. Det er den best tilpassede som overlever og får avkom.

– Endringen i genene er altså tilfeldig, men det er ikke tilfeldig hvilke av de endringene som får lov til å gå videre til neste generasjon, sier Gregers.

– Det vi ser med disse virusene nå, det er evolusjon. Det kommer nye varianter, nye mutasjoner, og det skjer en seleksjon av de som sprer seg lettest. Slik evolverer de til nye varianter som har litt andre egenskaper enn de opprinnelige.

Dette gjelder også planter, dyr, sopp og bakterier.

– Det er variasjon, og det er tilpasning til miljøet og til endrede miljøfaktorer. Slik har det utviklet seg ulike arter gjennom 3,5 milliarder år, sier Gregers.

– Det er det som har vært drivkraften hele veien fra de første urcellene i havet og frem til i dag.

Uansett hvilken vei evolusjonen har tatt, så er det mutasjoner som har lagt til nye greiner og kvister på livets tre, som har gitt oss det utrolige artsmangfoldet vi har i dag. Slik er det også med oss mennesker og med genetiske forskjeller mellom ulike mennesker.

– Alle mennesker har variasjoner i arvematerialet som skyldes mutasjoner over mangfoldige generasjoner.

– Vi som kan drikke melk, har et enzym som kan bryte ned melkesukkeret. Har du øreflipp? Haiketommel? Blå øyne? Eller fregner? Det skyldes mutasjoner det også, sier Gregers.

Hinsides godt og ondt

Hvordan og i hvilken takt evolusjonen skjer, varierer stort mellom ulike typer organismer. Det er vanlig å si at de har ulike «strategier». Men igjen møter vi et ord vi skal være litt forsiktig med.

Det er som når vi sier at virusene «møter» eller «svarer på» miljøforandringer. Det høres ut som bevisste handlinger. Det er det ikke.

Virus er ikke onde. De er heller ikke gode. De har ingen fri vilje.

– Det er en helt tilfeldig prosess. Mutasjoner er en tilfeldig og en naturlig prosess. Det er ingen vilje hos disse virusene på noen måte. Det har det ikke vært når det gjelder tilpasning eller evolusjon av noen arter.

– Sebraen fikk ikke striper fordi den ville gjemme seg. Det var ikke slik at den fikk kamuflasje fordi den trengte det. Det er noe som har utviklet seg over tid fordi det viste seg at de som hadde noen sjatteringer i pelsen, de overlevde bedre når de gjemte seg i gresset, sier Gregers.

Tre mutanter med samme egenskap

De tre mutasjonene som kobles til Storbritannia, Brasil og Sør-Afrika kan ha oppstått hver for seg. Men de kan også ha fått med seg viktige egenskaper fra et felles utgangspunkt.

– De tre nye virusvariantene har flere mutasjoner fordelt over hele arvematerialet. De har ikke bare én mutasjon. Men det som er interessant, er å se at de har noen mutasjoner som er like, sier Gregers.

Alle tre har for eksempel en endring i den samme delen av det proteinet som binder seg til en reseptor på våre lungeceller.

– Det er én aminosyreforandring som sitter på samme sted i alle tre virusene. Det virker som det er en ganske suksessrik mutasjon.

Er dette en endring som har skjedd i ett land og så spredd seg til de to andre landene? Eller har den samme mutasjonen skjedd uavhengig i de tre landene?

– Det er en interessant problemstilling. Det er ikke utenkelig at samme endring skjer på tre ulike steder. Hvis det er en veldig fordelaktig endring, er det i tilfelle ikke rart at den har vunnet fram tre ulike steder, sier Gregers.

Nøkkelord

Kontakter

Bilder

– Mutasjoner har vært drivkraften i evolusjonen fra de første urcellene i havet og frem til i dag, sier Tone Gregers. Foto: Yngve Vogt/UiO
– Mutasjoner har vært drivkraften i evolusjonen fra de første urcellene i havet og frem til i dag, sier Tone Gregers. Foto: Yngve Vogt/UiO
Last ned bilde

Lenker

Om UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet
UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet
Sem Sælands vei 24
0371 Oslo

22 85 56 00http://www.mn.uio.no/

Det matematisk-naturvitskaplege fakultet har ein lang og stolt tradisjon innan forsking og undervising i dei klassiske realfaglege disiplinane. Fakultetet si verksemd dekkjer også eit breitt spekter av tverrfagleg forsking og ligg i front i Europa på fleire område.

Følg våre forskingsnyheiter på Titan.uio.no, som også er på Facebook og Twitter, eller abonner på nyheitsbrevet.

Følg saker fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Registrer deg med din epostadresse under for å få de nyeste sakene fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet på epost fortløpende. Du kan melde deg av når som helst.

Siste saker fra UiO - Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

I vårt presserom finner du alle våre siste saker, kontaktpersoner, bilder, dokumenter og annen relevant informasjon om oss.

Besøk vårt presserom