当冠状病毒 SARS-CoV-2 去年冬天突然爆发时，科学家们知道情况很糟糕。但他们也认为它很稳定。冠状病毒的突变不像引起流感、肝炎或艾滋病等病毒那样容易，这部分归功于 SARS-CoV-2 及其同类在复制时用于防止破坏性基因错误的分子“校对”系统。
研究人员只是部分正确。这种病毒确实很糟糕，但毕竟不是那么稳定。自从 SARS-CoV-2 从动物传播到人类以来，一直在获得微小的随机突变。这些突变可以采取病毒基因代码中单个字母的错别字或较长片段的缺失或插入的形式。当它们发生时，大多数突变要么杀死病毒，要么不会引起其结构或行为的改变。
但在最近几个月，人们发现了几种原始病毒（也称为野生型）的新变种，这些变种似乎引起了病原体行为方式的重大变化，包括其传染性的改变。这些病毒版本似乎在不同的地理区域（如英国、南非和巴西）迅速涌现，并且在某些情况下已经超过了现有变种。尽管改进的监测和测序工作可能部分解释了为什么这些变种现在出现，但它们模式中的一些重复表明突变并非随机。
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密歇根大学病毒学家亚当·劳林说：“我们看到的是在多个地方出现类似的突变。” “这非常具有暗示性，表明这些突变正在发挥作用。”
具体而言，它们似乎有助于病毒更容易传播并逃避免疫系统。本月，研究人员首次报告，来自 COVID 患者的抗体并未完全中和首先在南非发现的变种。一些从疾病中康复的人似乎也再次感染了突变病毒。
到目前为止，Moderna 和辉瑞公司生产的疫苗似乎对新变种有效，尽管 Moderna 已开始开发针对新变种的加强针。专家表示，由于这两种疫苗的有效率都超过 90%，因此有效率略有下降仍然值得使用。
劳林说：“我对这不会损害[COVID 疫苗]感到乐观，但显然，这是我们必须密切关注的事情。” 他补充说，未来几年，公司可能需要改造这些疫苗并管理更新的版本，就像每年修订流感疫苗一样。大多数疫苗引起的免疫反应都比病毒的自然感染强得多。在疫苗的临床试验中，Moderna 发现，疫苗接种后产生的抗体可能比 SARS-CoV-2 感染后自然产生的抗体持续时间更长。
以下是五种最突出的变种，按研究人员首次发现它们的顺序排列。此列表标识了每个变种首次出现的位置，并给出了科学家用于识别它的技术名称或名称。（变种的命名引起了一些混乱，因为不同的研究团队使用不同的系统。此列表使用一个基于每个变种的祖先谱系的系统，但某些变种仍然有多个名称）。这些条目还突出显示了每个变种中的重要突变——用字母和数字表示，这些字母和数字表示它们在病毒基因组序列中的位置——并描述了科学家对这些变化的作用的了解或怀疑。
西班牙
名称：20A.EU1、B.1.177 显著突变：A222V
在西班牙首次发现的 20A.EU1 变种包含病毒刺突蛋白上的突变，称为 A222V。刺突蛋白是 SARS-CoV-2 的一个组成部分，它与人类细胞上称为 ACE2 的受体结合，这种附着有助于病毒进入这些细胞并感染它们。刺突蛋白也是病原体的一部分，当人类抗体反击感染时，会成为人类抗体的靶标。在实验室测试中，人类抗体在 中和具有 A222V 突变的病毒方面效果稍差。在几个月的时间里，20A.EU1 变种成为欧洲的主要变种。然而，流行病学家从未看到任何证据表明它比原始变种更具传播性。研究人员认为，当欧洲去年夏天开始取消旅行限制时，在西班牙占主导地位的变种在整个欧洲大陆传播开来。
英国
名称：20I/501Y.V1、VOC 202012/01、B.1.1.7 显著突变：N501Y
英国的科学家一直在关注 B.1.1.7 变种一段时间，然后在 12 月宣布它可能比原始形式的传播性至少高 50%。该公告是基于流行病学数据，数据显示该病毒在全国范围内迅速传播。这导致了国际旅行禁令和英国更严格的封锁措施。
B.1.1.7 变种包含 17 个突变，包括刺突蛋白中的几个突变。其中之一 N501Y 已被发现有助于病毒更紧密地结合到 ACE2 细胞受体。然而，尚不清楚该变种增强的传染性是仅来自 N501Y 还是也涉及其他刺突蛋白突变的某种组合。
剑桥大学微生物学家莎伦·皮科克说，尽管最初存在担忧，但没有真正的证据表明该变种比原始变种对儿童更具传染性。皮科克是 COVID-19 基因组学英国 (COG-UK) 联盟的执行董事，该联盟是一个分析病毒基因变化的组织。辉瑞和 Moderna 都认为他们的 COVID-19 疫苗仍然对 B.1.1.7 有效。来自英国的数据暗示该变种可能比原始变种更致命，但分析是初步的。
B.1.1.7 的确很突出，因为它积累了如此多的突变，显然是一次性完成的。劳林和其他人怀疑，这些突变可能出现在一名免疫功能低下的患者体内，该患者由于无法抵抗病毒而长期感染。德克萨斯大学医学分部加尔维斯顿分校的微生物学家斯科特·韦弗说，可能只有其中一些变化赋予了该变种进化优势，并使其迅速在英国各地传播。其他变化只是顺便发生。
南非
名称：20H/501Y.V2、B.1.351 显著突变：E484K、N501Y、K417N
B.1.351 变种与 B.1.1.7 大约在同一时间出现，并在南非迅速传播，成为该国的主要变种。与其欧洲对应物一样，B.1.351 包含 N501Y 突变，尽管证据似乎表明这两个变种是独立产生的。但科学家们更关心南非版本中出现的另一个突变，称为 E484K。基因变化可能有助于病毒逃避免疫系统和疫苗。
西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心的进化和计算生物学家杰西·布卢姆和他的实验室使用酵母细胞创建了一系列刺突蛋白，其中几乎包含了所有超过 3,800 种可能的蛋白质组分变化，这些变化可能是由基因突变驱动的。然后，科学家们测试了人类抗体与每种改变后的刺突蛋白的结合程度。他们发现，E484K 以及蛋白质中特定位置的类似突变，使某些人的抗体与刺突蛋白结合的难度增加了 10 倍。布卢姆的实验室还发现，某些抗体混合物，例如药品和生物技术公司 Regeneron 和 Eli Lilly 目前正在测试的一种混合物，可能对 B.1.351 变种中存在的突变效果较差。
本月晚些时候，南非的研究人员发布了一项预印本研究（尚未经过同行评审的研究），表明来自 COVID 患者的含抗体血清在中和这种变种方面的效果明显降低。在 1 月 26 日发布的另一篇初步预印本中，科学家报告说，他们将 B.1.351 放入从接种过辉瑞或 Moderna 疫苗的人身上提取的血清中。他们发现该血清中的抗体对突变体的中和活性降低，而对抗原始病毒的活性则较高。
然而，试管中的抗体与真人体内的疫苗不同。这两种疫苗都会产生如此多的抗体，以至于活性的下降仍然可能留下足够的抗体来中和病毒。疫苗还会刺激免疫系统的其他保护性成分。尽管如此，Moderna 已开始致力于针对新变种的加强针。
巴西
名称：B.1.1.28、VOC202101/02、20J/501Y.V3、P.1 显著突变：E484K、K417N/T、N501Y
名称：VUI202101/01、P.2 显著突变：E484K
1 月份，研究人员报告说，他们在巴西检测到两种新变种，它们都是一种较旧的共同祖先变种的后代。尽管它们与其他新发现的版本共享突变，但它们似乎是独立于这些变种产生的。
在这两种变种中，研究人员目前更关注 P.1。该变种比 P.2 包含更多的突变（尽管两者都具有 E484K），并且已经在日本和其他国家/地区发现。瑞士伯尔尼大学的遗传学研究员艾玛·霍德克罗夫特说，虽然 P.1 可能是在免疫功能低下的个体中积累了突变，但可能更难确定该变种首次出现的时间和地点，因为巴西对病毒样本的测序数量远不及英国。
霍德克罗夫特指出，巴西和南非在 2020 年都爆发了大规模的 COVID 疫情。由于如此多的感染者产生了对抗病毒的抗体，因此能够逃避免疫系统并再次感染康复者的版本可能具有强大的优势，然后会在人群中更广泛地传播。
病毒传播和变化
尽管几种刺突蛋白变种的看似突然出现令人担忧，但研究人员表示，没有证据表明病毒发生了根本性的变化，使其能够更快地突变。劳林说，最有可能的是，全球 COVID 病例的庞大数量正在为病毒提供无数次稍微改变的机会。基本上，每个感染者都是 SARS-CoV-2 重塑自身的机会。“其中一部分是进化，但很大一部分是流行病学，”劳林说。总的来说，“病毒越来越擅长成为病毒。”