فراتر از اومیکرون: تکامل ویروس کرونا به کجا می‌رود؟

گسترش سریع گونه‌های جدید ویروس کرونا سرنخ‌هایی از نحوه سازگاری ویروس و چگونگی پیشرفت دنیاگیری طی ماه‌های آینده ارائه می‌دهد.

وقتی دنیا در اوایل سال ۲۰۲۰ با سرعت درحال حرکت به سمت دنیاگیری بود، جسی بلوم، زیست‌شناس تکاملی به آینده SARS-CoV-2 فکر کرد. او نیز مانند بسیاری از ویروس‌شناسان، در آن زمان، پیش‌بینی کرد که پاتوژن جدید ریشه‌کن نخواهد شد. درعوض، این ویروس بومی می‌شود و در کنار چهار ویروس کرونای فصلی که موجب سرماخوردگی نسبتا خفیف می‌شوند و چند دهه یا بیشتر در میان انسان‌ها در گردش بوده‌اند، پنجمین ویروس کرونایی می‌شود که خود را در جمعیت انسان‌ها تثبیت می‌کند.

بلوم که در مرکز تحقیقات سرطان فرد هاچینسون در سیاتل واشینگتن مشغول به کار است، ویروس‌های کرونای فصلی را به‌عنوان نقشه راهی می‌دید که چگونگی تکامل SARS-CoV-2 و آینده دنیاگیری را تاحدودی آشکار می‌کنند. اما اطلاعات اندکی درمورد پیشرفت ویروس‌های کرونای دیگر وجود دارد.

یکی از بهترین نمونه‌های مطالعه‌شده (نوعی ویروس کرونای فصلی به نام 229E) افراد را به‌طور مکرر در طول زندگی آلوده می‌کند. اما مشخص نیست که آیا عفونت‌های مجدد نتیجه‌ی‌ از بین رفتن پاسخ‌های ایمنی در میزبان‌های انسانی آن‌ها است یا اینکه تغییراتی که در ویروس ایجاد می‌شود، به فرار از ایمنی کمک می‌کند.

بلوم برای پی بردن به این مسئله، نمونه‌های خون افرادی را که احتمالا درمعرض 229E قرار گرفته بودند، پیدا کرد و آن نمونه‌های خون را که مربوط به چند دهه بودند، برای آنتی‌بادی‌های ضد نسخه‌های مختلف ویروس آزمایش کرد.

نمونه‌های خون مربوط به دهه‌ی ۱۹۸۰ حاوی سطوح بالایی از آنتی‌بادی‌های مهارکننده عفونت دربرابر نسخه‌ی سال ۱۹۸۲ ویروس 229E بودند، اما توانایی بسیار کمتری برای خنثی کردن نسخه‌ای از ویروس داشتند که مربوط به دهه‌ی ۱۹۹۰ بود. قدرت آنتی‌بادی‌ها دربرابر گونه‌های دهه‌های ۲۰۰۰ و ۲۰۱۰ ویروس از این هم کمتر بود. همین مسئله برای نمونه‌های خون دهه‌ی ۱۹۹۰ نیز صدق می‌کرد: مردم نسبت‌به ویروس‌های گذشته نزدیک مصونیت داشتند اما دربرابر ویروس‌های آینده مصونیت نداشتند. این موضوع نشان می‌داد ویروس در مسیر فرار از ایمنی درحال تکامل بوده است. بلوم می‌گوید:

اکنون که تقریبا دو سال فرصت داشته‌ایم تا نحوه تکامل SARS-CoV-2 را بررسی کنیم، فکر می‌کنم شباهت‌های آشکاری با 229E وجود دارد. گونه‌هایی مانند اومیکرون و دلتا حاوی جهش‌هایی هستند که قدرت آنتی‌بادی‌های ایجادشده علیه نسخه‌های قبلی SARS-CoV-2 را تضعیف می‌کند.

همان‌طور که بیشتر مردم ازطریق عفونت، واکسیناسیون یا هر دو، دربرابر ویروس مصونیت کسب می‌کنند، نیروهای هدایت‌کننده‌ی این تغییر آنتی‌ژنی، احتمالا قوی‌تر می‌شوند. پژوهشگران درحال تلاش برای توصیف گونه بسیار جهش‌یافته اومیکرون هستند. اما رشد سریع آن در آفریقای جنوبی نشان می‌دهد که احتمالا راهی برای فرار از ایمنی انسان پیدا کرده است.

چگونگی تکامل SARS-CoV-2 طی چند ماه و چند سال آینده تعیین خواهد کرد که پایان این بحران جهانی به چه شکل خواهد بود؛ اینکه آیا ویروس به شکل ویروس سرماخوردگی دیگری درمی‌آید یا به پاتوژن خطرناک‌تری مانند آنفلوانزا یا حتی به ویروسی بدتر، تبدیل می‌شود.

فشار جهانی واکسیناسیون که طی آن نزدیک ۸ میلیارد دوز واکسن تزریق شده است، درحال تغییر چشم‌انداز تکاملی است و مشخص نیست که ویروس چگونه با این چالش رو‌به‌رو خواهد شد. در همین حین، همان‌طور که برخی کشورها محدودیت‌های کنترل انتشار ویروس را برمی‌دارند، فرصت‌هایی برای SARS-CoV-2 مهیا می‌شود تا تغییرات تکاملی قابل‌توجهی به دست آورد.

دانشمندان به دنبال راه‌هایی برای پیش‌بینی حرکت‌های بعدی ویروس هستند و برای یافتن سرنخ‌هایی در این زمینه، پاتوژن‌های دیگر را بررسی می‌کنند. آن‌ها درحال ردیابی جهش‌ها در گونه‌هایی هستند که تاکنون ایجاد شده‌اند و همچنین مراقب گونه‌های جدید هستند. دانشمندان انتظار دارند که SARS-CoV-2 درنهایت قابل پیش‌بینی‌تر و شبیه ویروس‌های تنفسی دیگر شود، اما اینکه چه زمانی این تغییر رخ می‌دهد و ممکن است شبیه کدام عفونت شود، مشخص نیست.

فلات ابتدایی

دانشمندانی که تکامل SARS-CoV-2 را دنبال می‌کنند، دو دسته کلی از تغییرات ویروس را پیگیری می‌کنند. یکی، تغییراتی که ویروس را عفونی‌تر یا انتقال‌پذیرتر می‌کند (مثلا با تکثیر سریع‌تر به‌طوری‌که ویروس ازطریق سرفه، عطسه و نفس کشیدن راحت‌تر منتشر شود) و دیگری، تغییراتی که ویروس را قادر می‌سازد تا بر پاسخ ایمنی میزبان غلبه کند.

زمانی که ویروس برای اولین‌بار شروع به گسترش در میزبان جدیدی می‌کند، فقدان ایمنی قبلی به این معنا است که فرار از ایمنی مزیت چندانی برای آن ندارد. بنابراین، اولین و بزرگ‌ترین دستاورد ویروس معمولا ازطریق افزایش عفونت‌زایی یا قابلیت انتقال حاصل می‌شود. وندی بارکلی ویروس‌شناسی از کالج سلطنتی لندن می‌گوید:

کاملا پیش‌بینی می‌شد که ویروس کرونای جدید به روش کارآمد و احتمالا از راه افزایش انتقال‌پذیری در انسان‌ها سازگار شود.

توالی‌یابی ژنوم در اوایل دنیاگیری نشان داد که تنوع ویروس درحال افزایش است و هر ماه حدود دو جهش تک حرفی به دست می‌آورد. این میزان تغییر تقریبا نصف سرعت تغییر آنفلوانزا و یک چهارم سرعت تغییر HIV است و علت آن آنزیم تصحیح‌کننده خطایی است که ویروس‌های کرونا آن را دارند و در میان RNAویروس‌های دیگر نادر است.

به‌نظر می‌رسید تعداد کمی از تغییرات اولیه روی رفتار SARS-CoV-2 تأثیری داشته باشند یا شواهدی را نشان دهند که حاکی از این باشد که انتخاب طبیعی به نفع آن‌ها عمل می‌کند. جهش اولیه‌ای به نام D614G درون ژن کدکننده پروتئین اسپایک ویروس (پروتئین مسئول شناسایی و نفوذ به سلول‌های میزبان)، به‌نظر می‌رسید که ازنظر قدرتِ انتقال مزیت کمی داشته باشد. سارا اتو، زیست‌شناس تکاملی در دانشگاه بریتیش کلمبیا در ونکوور کانادا می‌گوید: «اما، این دستاورد نسبت‌به جهش‌هایی که بعدا در گونه‌هایی مانند دلتا و آلفا دیده شد، ناچیز بود».

اتو تکامل ویروس را مانند راه رفتن در یک منظره توصیف می‌کند که در آن ارتفاعات بالاتر مساوی افزایش در انتقال‌پذیری است. طبق دیدگاه او، زمانی که SARS-CoV-2 شروع به انتشار در میان انسان‌ها کرد، هنوز جهش‌های خاصی به دست نیاورده بود و می‌توانست در مسیرهای مختلفی حرکت کند و نتایج تکاملی احتمالی زیادی پیش روی ویروس بود. در هر عفونت خاصی، احتمالا هزاران ذره ویروسی با جهش‌های تک حرفی منحصربه‌فرد وجود داشت، اما اتو حدس می‌زند که تعداد اندکی از آن‌ها موجب عفونی‌تر شدن ویروس می‌شدند. بیشتر تغییرات، احتمالا انتقال‌پذیری را کاهش می‌دادند. اتو می‌گوید:

اگر ویروس به نقطه نسبتا بالایی برود، هر جهش یک مرحله‌ای آن را به سمت پایین می‌کشد. صعود به قله‌های بلندتر به ترکیبی از چند جهش نیاز داشت تا پیشرفت قابل‌توجهی در توانایی گسترش ویروس حاصل شود.

رسیدن به ارتفاعات جدید

در اواخر سال ۲۰۲۰ و اوایل ۲۰۲۱، نشانه‌هایی وجود داشت که SARS-CoV-2 به قله‌های دوردستی صعود کرده است. پژوهشگران در بریتانیا گونه‌ای به نام B.1.1.7 را شناسایی کردند که حاوی جهش‌های متعددی در پروتئین اسپایک خود بود. فرانسوا بالوکس، زیست‌شناس محاسباتی در کالج دانشگاهی لندن، پیدایش این گونه را که بعدا گونه آلفا نامیده شد، غیرمنتظره خواند.

گونه آلفا حداقل ۵۰ درصد سریع‌تر از تبارهای در گردش گذشته گسترش پیدا می‌کرد. مقامات بهداشت عمومی بریتانیا آن را با افزایش مرموز در موارد در جنوب شرقی انگلیس در جریان خانه‌نشینی سراسری نوامبر ۲۰۲۰ مرتبط دانستند. تقریبا در همان زمان، پژوهشگران در آفریقای جنوبی گونه پر از جهش دیگری به نام B.1.351 (اکنون بتا نامیده می‌شود) را به موج دومی از عفونت‌ها در آن‌ منطقه مرتبط کردند. طولی نکشید که گونه بسیار انتقال‌پذیری به نام گاما نیز در ایالت آمازوناس برزیل شناسایی شد.

سه گونه نگران‌کننده مذکور خصوصا در مناطق کلیدی پروتئین اسپایک که در شناسایی گیرنده‌های ACE2 سلول میزبان نقش دارند، دارای جهش‌هایی یکسانی هستند. ویروس کرونا از گیرنده‌های ACE2 برای ورود به سلول‌های میزبان استفاده می‌کند. این گونه‌ها همچنین جهش‌هایی مشابه یا یکسان با جهش‌هایی داشتند که در افرادی مشاهده شده بود که دچار نقص سیستم ایمنی بودند و عفونت آن‌ها چندین ماه طول کشیده بود. پژوهشگران حدس زدند که عفونت‌های طولانی‌مدت ممکن است به ویروس اجازه دهد تا ترکیب‌های مختلفی از جهش‌ها را آزمایش کند و درنهایت ترکیب‌های موفق را پیدا کند.

عفونت‌های معمولی که فقط چند روز طول می‌کشند، فرصت‌های کمتری فراهم می‌کنند. رویدادهای ابرگسترنده که در آن تعداد زیادی از افراد آلوده می‌شوند، ممکن است همچنین توضیح دهند که چرا برخی گونه‌ها شکوفا شدند و برخی دیگر از بین رفتند.

منشا آن‌ها هرچه بود، به‌نظر می‌رسید هر سه گونه نسبت‌به سویه‌هایی که جایگزین آن‌ها شدند، عفونی‌تر بودند. اما گونه‌های بتا و گاما همچنین حاوی جهش‌هایی بودند که قدرت آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده را که درنتیجه‌ی عفونت گذشته یا واکسیناسیون تولید شده بودند، ضعیف می‌کرد. این مشاهدات موجب طرح این احتمال شد که رفتار ویروس مطابق با پیش‌بینی‌های مطالعات بلوم درمورد 229E شده است.

سه گونه نگران‌کننده ویروس کرونا درسراسر جهان گسترش پیدا کردند و خصوصا آلفا با گسترش در اروپا، آمریکای شمالی، خاورمیانه و فراتر از آن، امواج جدیدی از کووید را ایجاد کرد (نمودارهای زیر را ببینید).

بسیاری از پژوهشگران انتظار داشتند تباری از آلفا (که به‌نظر می‌رسید عفونی‌ترین عضو آن دسته باشد) جهش‌های دیگری، مانند جهش‌هایی که از پاسخ‌های ایمنی فرار می‌کنند، را به دست آورد تا حتی موفق‌تر شود. اما به‌گفته‌ی پل بینیاس، ویروس‌شناس دانشگاه راکفلر در نیویورک، پیش‌بینی‌های مذکور درست از آب در نیامد و گونه دلتا به شکل غیرمنتظره ظاهر شد.

امواج گونه‌ها: اگرچه توالی‌های ویروس کرونا که درون یک کشور شناسایی می‌شود، ممکن است نمایانگر بار کلی بیماری نباشد، به آشکار کردن این موضوع کمک می‌کنند که چگونه گونه‌های مختلف به گونه غالب تبدیل شده‌اند.

چالش دلتا

گونه دلتا در ایالت مهاراشترای هند در طول موج شدیدی از کووید ۱۹ شناسایی شد که در بهار ۲۰۲۱ این کشور را فراگرفت و پژوهشگران هنوز درحال ارزیابی پیامدهای آن برای دنیاگیری هستند.

گونه دلتا به محض ورود به بریتانیا، به سرعت گسترش پیدا کرد و همه‌گیرشناسان مشخص کردند که حدود ۶۰ درصد انتقال‌پذیرتر از آلفا و بنابراین، چند برابر عفونی‌تر از سویه‌های اولیه‌ی در گردش از SARS-CoV-2 است. بارکلی می‌گوید: «دلتا به نوعی گونه آلفا است که بسیار قوی‌تر شده است. فکر می‌کنم که ویروس هنوز به دنبال راه‌هایی برای سازگارشدن به میزبان انسانی است».

مطالعات آزمایشگاه بارکلی و دیگران نشان می‌دهد که دلتا دستاوردهای قابل‌توجهی در سازگاری ازطریق بهبود توانایی آلوده کردن انسان‌ها و انتقال میان افراد به دست آورده است. گونه دلتا درمقایسه‌با گونه‌های دیگر ازجمله گونه آلفا، سریع‌تر و در سطوح بالاتری در مجاری هوایی افراد آلوده تکثیر می‌شود و احتمالا بر پاسخ‌های ایمنی اولیه دربرابر ویروس غلبه می‌کند.

با‌این‌حال، پژوهشگران انتظار دارند چنین دستاوردهایی به‌تدریج کمتر شود. دانشمندان توانایی ذاتی ویروس برای انتشار در جمعیتی را که در برابر آن مصونیتی ندارد (یعنی کسانی که قبلا درمعرض ویروس قرار نگرفته‌اند و واکسینه نشده‌اند) با عددی به نام R0 اندازه‌گیری می‌کنند. این عدد، میانگین تعداد افرادی است که یک فرد عفونی آن‌ها را آلوده می‌کند. از زمان آغاز دنیاگیری، مقدار R0 سه برابر شده است. بلوم می‌گوید:

پیش‌بینی می‌کنم که در مقطعی از زمان، افزایش در انتقال‌پذیری متوقف شود. انتقال‌پذیری به شکل بی‌نهایت افزایش پیدا نمی‌کند. مقدار R0 دلتا بالاتر از ویروس‌های کرونای فصلی و آنفلوانزا است اما هنوز از فلج اطفال یا سرخک پایین‌تر است.

سایر ویروس‌های انسانی تثبیت‌شده، مانند SARS-CoV-2 نیستند که ظرف دو سال پیشرفت‌های قابل‌توجهی در میزان عفونت‌زایی حاصل کرده است. بلوم و دانشمندان دیگر پیش‌بینی می‌کنند که این ویروس نیز درنهایت به همین شیوه رفتار کند.

ترور بدفورد، زیست‌شناس تکاملی در مرکز تحقیقات سرطان فرد هاچینسون می‌گوید ویروس باید توانایی تکثیر گسترده در مجاری هوایی افراد را با لزوم حفظ سلامت کافی برای آلوده کردن میزبان‌های جدید به توازن برساند. او می‌گوید: «ویروس نمی‌خواهد کسی را در رختخواب بیندازد و او را به قدری بیمار کند که با افراد دیگر مواجه نشود.»

اندرو رامبوت، زیست‌شناس تکاملی در دانشگاه ادینبورگ بریتانیا می‌گوید راهکار دیگر ویروس، تکامل درجهت رشد کمتر در مجاری هوایی افراد اما حفظ عفونت برای مدت زمان طولانی و افزایش تعداد میزبان‌های جدیدی است که درمعرض ویروس قرار می‌گیرند.

درنهایت، توازنی بین مقدار ویروسی که می‌توانید تولید کنید و سرعت تحریک سیستم ایمنی ایجاد خواهد شد. ویروس SARS-CoV-2 با پنهان نگه داشتن خود می‌تواند گسترش طولانی‌مدت خود را تضمین کند. اگر ویروس به این شکل تکامل پیدا کند، ممکن است شدت آن کمتر شود، اما این نتیجه قطعی نیست. بالوکس می‌گوید: «این فرض وجود دارد که چیزی که انتقال پذیرتر است، کمتر بیماری‌زا است، اما به‌نظر من درست نیست».

گونه‌ها ازجمله آلفا، بتا و دلتا احتمالا به این علت که در سطح بسیار بالایی در مجرای هوایی افراد رشد می‌کنند، با افزایش نرخ بستری و مرگ همراه بوده‌اند. رامبوت می‌گوید این ادعا که ویروس‌ها به سمتی تکامل پیدا می‌کنند که ملایم‌تر شوند، تاحدی افسانه است و واقعیت بسیار پیچیده‌تر است.

ظهور اومیکرون

تاکنون، دلتا و نسل‌های بعدی آن علت بیشتر موارد کووید ۱۹ در سراسر جهان بوده‌اند. بیشتر پژوهشگران انتظار داشتند تبارهای دلتا درنهایت بر آخرین سویه‌های باقیمانده غلبه کنند. اما اومیکرون این پیش‌بینی‌ها را برهم زده است. آریس کاتزوراکیس، متخصص تکامل ویروس‌ها در دانشگاه آکسفورد بریتانیا می‌گوید: «بسیاری از ما انتظار داشتیم که گونه عجیب بعدی از تبار دلتا باشد. پیدایش اومیکرون کمی غیرمنتظره بود».

گروه‌هایی در بوتسوانا و آفریقای جنوبی گونه اومیکرون را اواخر نوامبر شناسایی کردند، اگرچه پژوهشگران می‌گویند بعید است که گونه مذکور از هر دو کشور منشأ گرفته باشد. مقامات بهداشتی اومیکرون را به شیوعی سریعی در استان گائوتنگ آفریقای جنوبی مرتبط دانسته‌اند. این گونه دارای حدود ۳۰ تغییر در اسپایک است که بسیاری از آن‌ها با گونه‌های نگران‌کننده دیگر مشترک هستند و دانشمندان درحال تلاش برای تعیین خطری هستند که به همراه دارد.

تام ونسلیرز، زیست‌شناس تکاملی و متخصص آمار زیستی در دانشگاه کاتولیک لوون بلژیک می‌گوید افزایش سریع در موارد اومیکرون در آفریقای جنوبی نشان می‌دهد که این گونه ازنظر سازگاری، برتری بیشتری نسبت‌به دلتا دارد. اومیکرون حامل برخی از جهش‌های مرتبط با عفونت‌زایی شدید دلتا است. اما اگر افزایش عفونت‌زایی تنها دلیل رشد سریع آن بود، مقدار R0 به حدود ۳۰ می‌رسید که بسیار بعید است. درعوض، او و پژوهشگران دیگران حدس می‌زنند که افزایش اومیکرون ممکن است تا حد زیادی ناشی از توانایی آن برای آلوده کردن افرادی باشد که ازطریق واکسیناسیون یا عفونت گذشته دربرابر دلتا ایمن هستند.

تصویری که دانشمندان از اومیکرون دارند، هنوز مبهم است و هفته‌ها طول می‌کشد تا بتوانند ویژگی‌های آن را به‌طور کامل تعیین کنند.

سارا کوبی، زیست‌شناس تکاملی از دانشگاه شیکاگو در ایلینوی می‌گوید اگر گونه جدید، تاحدودی به علت توانایی فرار از ایمنی درحال گسترش باشد، این امر با پیش‌بینی‌های تئوریکی درمورد نحوه تکامل SARS-CoV-2 مطابقت دارد. کوبی می‌گوید همان‌طور که پیشرفت در عفونت‌زایی SARS-CoV-2 شروع به کندشدن می‌کند، ویروس باید سازگاری خود را ازطریق غلبه بر پاسخ ایمنی حفظ کند. برای مثال، اگر جهش یا مجموعه‌ای از جهش‌ها توانایی واکسن برای مهار انتقال را به نصف برساند، این امر می‌تواند تعداد میزبان‌های موجود در جمعیت را به‌شدت افزایش دهد. آدام کوچارسکی، همه‌گیرشناس دانشکده بهداشت و پزشکی گرمسیری لندن می‌گوید:

این مسیر تکاملی به سوی فرار از ایمنی و دور شدن از افزایش عفونت‌زایی در میان ویروس‌های تنفسی تثبیت‌شده‌ای مانند آنفلوانزا رایج است. ساده‌ترین راه برای ویروس برای اینکه موجب همه‌گیری جدیدی شود، فرار از مصونیت در طول زمان است. این مشابه چیزی است که درمورد ویروس‌های کرونای فصلی می‌بینیم.

آزمایش‌های آزمایشگاهی و توالی‌یابی گونه‌های در گردش جهش‌های متعددی را در پروتئین اسپایک شناسایی کرده است که قدرت آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده ناشی از عفونت و واکسیناسیون را ضعیف می‌کنند. گونه‌های حامل این جهش‌ها مانند گونه بتا، اثربخشی واکسن‌ها را تضعیف کرده‌اند اما حفاظت ناشی از واکسن‌ها را، خصوصا دربرابر بیماری شدید، از بین نبرده‌اند.

اومیکرون درمقایسه‌با گونه‌های دیگر حاوی تعداد بیشتری از این جهش‌ها خصوصا در ناحیه‌ای از اسپایک است که سلول‌های میزبان را شناسایی می‌کند. تجزیه‌و‌تحلیل مقدماتی بلوم نشان می‌دهد این جهش‌ها ممکن است موجب شود قسمت‌هایی از اسپایک توسط آنتی‌بادی‌های حاصل از واکسن‌ها و عفونت‌های گذشته با سویه‌های دیگر شناسایی نشود. اما برای درک کامل اثرات این جهش‌ها به آزمایش‌های آزمایشگاهی و مطالعات همه‌گیرشناسی نیاز است.

تکامل برای فرار از پاسخ‌های ایمنی مانند آنتی‌بادی‌ها همچنین ممکن است با هزینه‌های تکاملی همراه باشد. جهشی در اسپایک که آنتی‌بادی‌ها را دور می‌زند، ممکن است توانایی ویروس برای شناسایی و اتصال به سلول‌های میزبان را نیز کاهش دهد.

جیسون مک‌للان، متخصص زیست‌شناسی ساختاری از دانشگاه تگزاس در آستین می‌گوید منطقه اتصال به گیرنده اسپایک (هدف اصلی آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده) نسبتا کوچک است و این منطقه ممکن است تغییرات اندکی را بتواند تحمل کند به‌طوری‌که همچنان بتواند وظیفه اصلی خود یعنی اتصال به گیرنده‌های ACE2 سلول‌های میزبان را انجام دهد.

همچنین ممکن است مواجهه‌ی مکرر با نسخه‌های متفاوت اسپایک (ازطریق آلوده‌شدن به سویه‌های مختلف ویروس، به‌روزسانی واکسن یا هر دو) بتواند درنهایت دیواری از مصونیت را ایجاد کند که SARS-CoV-2 به سختی بتواند بر آن غلبه کند.

بعید است جهش‌هایی که بر پاسخ‌های آنتی‌بادی برخی افراد غلبه می‌کنند، پاسخ‌ها در کل جمعیت را خنثی کنند. علاوه‌بر‌این، به‌نظر می‌رسد ایمنی با واسطه سلول‌های T (یکی دیگر از اجزای پاسخ ایمنی)، دربرابر تغییر ژنوم ویروس مقاوم‌تر باشد.

بلوم می‌گوید چنین محدودیت‌هایی ممکن است فرار SARS-CoV-2 از ایمنی را کند کند اما بعید است که آن را به‌طور کامل متوقف کند. مک‌للان می‌گوید شواهد آشکاری وجود دارد که برخی جهش‌های فرار از آنتی‌بادی هزینه‌های تکاملی بزرگی ندارند. ویروس همیشه می‌تواند در قسمت‌هایی از اسپایک جهش پیدا کند.

ویروس درحال تحول

چگونگی تکامل SARS-CoV-2 در پاسخ به ایمنی پیامدهایی درزمینه‌ی تبدیل شدن آن به ویروس بومی دارد. به‌گفته‌ی کوچارسکی، سطح پایه ثابتی از عفونت‌ها وجود نخواهد داشت. بسیاری از مردم به خط افقی یکنواختی فکر می‌کنند، درحالی‌که چنین وضعیتی درمورد عفونت‌های بومی وجود ندارد. درعوض، ویروس احتمالا موجب شیوع‌ها و همه‌گیری‌هایی با اندازه‌های متفاوت می‌شود؛ مانند کاری که آنفلوانزا و بیشتر عفونت‌های تنفسی رایج دیگر انجام می‌دهند.

کوچارسکی می‌گوید برای پیش‌بینی این که شیوع‌ها به چه شکل خواهند بود، دانشمندان درحال بررسی این موضوع هستند که جمعیت با چه سرعتی دوباره دربرابر عفونت آسیب‌پذیر می‌شود و اینکه آیا این مسئله براثر تکامل ویروس، از بین رفتن پاسخ ایمنی یا تولد کودکان جدید بدون ایمنی دربرابر ویروس اتفاق می‌افتد. رامبوت می‌گوید:

احساس می‌کنم تغییرات کوچکی که بخش معینی از جمعیتی را که قبلا درمعرض عفونت قرار گرفته‌اند، دربرابر عفونت مجدد آسیب‌پذیر می‌کند، محتمل‌ترین مسیر تکاملی باشد.

امیدوارکننده‌ترین (اما احتمالا بعیدترین) آینده برای SARS-CoV-2 پیروی از مسیر سرخک است. عفونت یا واکسیناسیون محافظت مادام‌العمر فراهم می‌کند و ویروس عمدتا براساس تولدهای جدید در گردش است. بلوم می‌گوید: «حتی ویروسی مانند سرخک که توانایی تکامل فرار از ایمنی را ندارد، هنوز در جامعه وجود دارد».

مسیر محتمل‌تر اما هنوز نسبتا امیدوارکننده برای SARS-CoV-2، مسیر پاتوژنی به نام ویروس سین‌سیشیال تنفسی (RSV) است. بیشتر افراد طی دو سال اول زندگی خود دچار این ویروس می‌شوند. ویروس RSV از علل اصلی بستری شدن نوزادان است اما بیشتر موارد دوران کودکی خفیف هستند.

از بین رفتن ایمنی و تکامل ویروسی هر دو با هم به سویه‌های جدید RSV اجازه می‌دهند تا درسراسر زمین گسترش پیدا کنند و تعداد زیادی از بزرگسالان را آلوده کنند اما به علت مواجه دوران کودکی، علائم آن‌ها خفیف است. رامبوت می‌گوید اگر SARS-CoV-2 این مسیر را دنبال کند (به‌کمک واکسن‌ها که محافظت قوی دربرابر بیماری شدید ایجاد می‌کنند)، این ویروس اساسا به ویروس کودکان تبدیل خواهد شد.

آنفلوانزا سناریوی دیگر و درواقع، دو سناریو را ارائه می‌دهد. ویروس آنفلوانزای نوع A، که هر سال موجب همه‌گیری‌های آنفلوانزای فصلی در سراسر جهان می‌شود، دارای ویژگی تکامل سریع و انتشار گونه‌های جدیدی است که می‌توانند از ایمنی ناشی از سویه‌های گذشته فرار کنند. نتیجه‌ی این امر، همه‌گیری‌های فصلی است که عمدتا در میان بزرگسالان گسترش پیدا می‌کند و می‌تواند با علائم شدیدی همراه باشد. واکسن‌های آنفلوانزا از شدت بیماری می‌کاهند و انتقال را کاهش می‌دهند اما تکامل سریع آنفلوانزای نوع A به این معنا است که واکسن‌ها همیشه به‌خوبی با سویه‌های درگردش مطابقت ندارند.

اما اگر SARS-CoV-2 برای فرار از ایمنی با سرعت کمتری تکامل پیدا کند، ممکن است شبیه آنفلوانزای نوع B شود. سرعت کمتر تغییر این ویروس درمقایسه‌با ویروس آنفلوانزای نوع A به این معنا است که انتقال آن تاحد زیادی ناشی از عفونت‌های کودکان است که نسبت‌به بزرگسالان ایمنی کمتری دارند.

سرعت تکامل SARS-CoV-2 در پاسخ به ایمنی همچنین تعیین می‌کند که آیا (و چند وقت یک بار) واکسن‌ها باید به‌روزرسانی شوند.

بدفورد می‌گوید محصولات فعلی احتمالا در مقطعی از زمان باید به‌روزآوری شوند. در مقاله پیش‌چاپی که ماه سپتامبر منتشر شد، تیم او نشانه‌هایی را پیدا کرده بودند که حاکی از آن بود که SARS-CoV-2 سریع‌تر از ویروس‌های کرونای فصلی و حتی سریع‌تر آنفلوانزای نوع A درحال تکامل است. شکل اصلی در گردش ویروس آنفلوانزای نوع A، سویه H3N2 است. بدفورد پیش‌بینی می‌کند که سرعت تغییر SARS-CoV-2 درنهایت کاهش پیدا کند و به حالت باثبات‌تری برسد. او می‌گوید:

اینکه آیا ویروس کرونا شبیه H3N2 است که باید هر یکی دو سال واکسن آن را به‌روزرسانی کنید یا اینکه نیاز است که واکسن هر پنج سال یک بار به‌روزرسانی شود، یا اینکه چیز بدتری است، هنوز به‌طور کامل نمی‌دانم.

رامبوت و دیگران می‌گویند اگرچه ویروس‌های تنفسی دیگر ازجمله ویروس‌های کرونای فصلی مانند 229E، چندین آینده‌ی احتمالی را برای SARS-CoV-2 پیشنهاد می‌کنند، ویروس جدید ممکن است درجهت کاملا متفاوتی حرکت کند.

گسترش گونه دلتا و پیدایش اومیکرون (به کمک عرضه غیرعادلانه واکسن به کشورهای کم‌درآمد و اقدامات کنترلی ناچیز در برخی کشورهای ثروتمند مانند ایالات متحده و بریتانیا) زمینه مساعدی برای SARS-CoV-2 فراهم می‌کند که جهش‌های تکاملی غیرمنتظره‌ای به دست آورد.

در سندی که توسط کارشناسان در بریتانیا در ماه جولای تهیه شد، این احتمال مطرح شده بود که SARS-CoV-2 می‌تواند طی نوترکیبی با ویروس‌های کرونا دیگر شدیدتر شود یا از واکسن‌های کنونی فرار کند. گردش مداوم ویروس در مخازن حیوانی مانند مینک‌ها یا گوزن‌های دم سفید پتانسیل بیشتری برای تغییرات غیرمنتظره مانند فرار از ایمنی یا افزایش شدت ایجاد می‌کند.

ممکن است آینده SARS-CoV-2 هنوز در دستان انسان باشد. واکسیناسیونِ حداکثری در شرایطی که واکسن‌ها هنوز بسیار مؤثر هستند، می‌تواند مانع از این شود که ویروس تغییراتی پیدا کند که موجب موج جدیدی شود. به‌گفته‌ی رامبوت، ممکن است مسیرهای مختلفی وجود داشته باشد که ویروس بتواند در آن‌ها حرکت کند ولی ویروس هنوز وارد آن مسیرها نشده باشد.