當你聽到“進化樹”這個詞時，你可能會聯想到查爾斯達爾文及其所研究的不同物種之間跨度達數百萬年關係；雖然“進化樹”這一概念起源於達爾文的《物種起源論》，但人們可以將這一概念應用於任何進化的事物，當然也包括病毒。如今科學家們就開始研究SARS-CoV-2的進化過程，並瞭解病毒的基因是如何發揮作用的，這對於推測病毒在全球範圍內的傳播，及哪種類型的疫苗可能是最有效的，也是非常有幫助的。
圖片來源：Alexandr Gnezdilov Light Painting
筆者是一名生物信息學家，其主要研究流行病和病毒演化之間的關係，目前筆者也是研究SARS-CoV-2進化機制眾多的研究人員之一，因為其能幫助研究人員和公共衛生官員追蹤病毒的傳播情況，研究人員發現，SARS-CoV-2病毒似乎比季節性流感變異得更慢，這或有望讓科學家們能夠開發出一種針對該病的特效疫苗。
病毒序列是如何進化的？
病毒會通過突變來進化，也就是說，隨著時間的推移，其遺傳密碼會發生改變，這有點像電話遊戲，我們可以將生物遺傳物質看成是一串字母，隨著時間的推移，字母序列會發生變異，序列中的字母會發生變化，如今科學家們也建立了多種序列進化模型來幫助研究隨著時間延續病毒是如何進行突變的。
這就好比是我們玩電話遊戲一樣，SARS-CoV-2的基因組序列會隨著時間發生改變，突變是隨機發生的，在特定病毒中發生的任何改變都會被下一代的所有遺傳拷貝所繼承，如今科學家們就能利用遺傳進化模型來確定病毒最可能的進化史。
如何應用到對SARS-CoV-2病毒的研究中？
DNA測序是以實驗性的方式來尋找組成DNA的基本元件，即鹼基A、T、C和G，DNA測序主要能被用來研究人類疾病和相應的遺傳學研究，然而近年來，測序已經成為病毒測序的常規環節，而且隨著測序價格越來越便宜，隨著時間的推移，未來病毒測序的頻率也會越來越高；RNA是一類類似於DNA的分子，從本質上來講，其是DNA短片段的臨時拷貝，具體而言，在生物學中，DNA能轉錄成為RNA分子，而SARS-CoV-2病毒是一類RNA病毒，這意味著我們當前的DNA測序技術是無法直接解碼其序列的，但研究人員可以先將病毒的RNA反轉錄成為互補DNA，然後再對其進行測序。
圖片來源：nextstrain.org/ncov
得到一個病毒基因組序列的集合，研究人員就能利用序列進化模型來預測病毒的進化史了，這樣就能夠回答一系列問題，比如病毒發生突變的速度到底有多快？突變到底發生在基因組哪個地方？知道了哪些基因經常會發生突變或許有助於幫助研究人員進行新型藥物的設計；同時追蹤病毒在一個地方的變化情況也能幫助解答諸如“某社區到底有多少次單獨疾病爆發的情況”等問題，這種類型的信息也能幫助公共衛生官員來掌握病毒的傳播速度。
目前對於COVID-19而言有一個全球倡議，即全球科學家們一起來共享病毒的基因組，基於帶有樣本日期的序列的集合，科學家們就能夠實時推斷出樣本的進化歷史，並利用相關的信息來推斷出病毒的傳播歷史。
“Nextstrain”就是一種創新性的舉措，其是一項開源項目，能為用戶提供關於季節性流感、埃博拉和許多其它傳染病傳播的實時報告，最近該項目一直在追蹤COVID-19的演變情況，其能提供實時的分析和情況報告，以供一般公眾閱讀，此外，該項目還能將情況報告翻譯成多種語言，讓全球人群都能從其中獲益。
隨著可用信息量的增加，科學家們就需要更快速的工具來計算數量，此外，研究人員還能通過聯合研究來開發新型算法、軟件工具和計算機硬件，從而使得COVID-19疫情的實時分析變得更加可行。
關於這種流行病，我們能夠了解到什麼？
基於當前的數據，SARS-CoV-2的變異速度似乎要比季節性流感要慢很多，具體而言，SARS-CoV-2的突變率似乎每年不到25次，而季節性流感的突變率達到了每年幾乎50次；鑑於SARS-CoV-2的基因組幾乎是季節性流感基因組的兩倍，因此，季節性流感的突變速度似乎是SARS-CoV-2的4倍左右；實際上，季節性流感突變的速度如此之外，正是其能有效躲避疫苗的原因，所以SARS-CoV-2的突變速度是很慢的，這對於後期科學家們深入研究來開發有效的長效疫苗是非常有幫助的。（生物谷Bioon.com）
參考資料：
【1】ON THE ORIGIN OF SPECIES
【2】Sanger and Next Generation Sequencing Approaches to Evaluate HIV-1 Virus in Blood Compartments
【3】The Cost of Sequencing a Human Genome
【4】GISAID Comments on the WHO Report on the Public Health Implications of Implementation of the Nagoya Protocol
【5】Nextstrain
【6】Here's how scientists are tracking the genetic evolution of COVID-19
by Niema Moshiri， The Conversation
