自然是一種模擬，它不是一個二進制系統。在生命的世界裡，沒有明確的開關來謹慎地打開或關閉系統。相反，自然界通過模擬轉盤調整系統，就像一個老式收音機–逐漸改變變量以達到平衡和均衡，進而確保生命的可持續發展和繼續。

進化以這種方式進行，新的生命形式出現，有些在數千年內消失–或就微生物病原體（病毒、細菌和寄生蟲）而言，在幾天或幾週內消失。

進化變化是由兩種相反的力量造成。正向選擇繁殖了有益的基因變異，這使病毒得以生存，而負向選擇壓力則阻礙了病毒的生存和繁殖能力。

進化可以在分子水平上進行研究。多年來，來自加拿大西方大學的Michael Clarke將其研究工作集中在非洲錐蟲上，這是導致非洲昏睡病的寄生蟲。

抗原變異

錐蟲生活在其哺乳動物宿主（包括人類）的血液中，早期對其數量的觀察顯示出一致的波浪式增長模式，隨後是數量的下降，然後在一周左右後，數量再次上升。

錐蟲很容易受到宿主免疫系統產生的抗體的影響，這些抗體跟寄生蟲結合併將其消滅。這種免疫反應能讓錐蟲數量發生下降，如波浪圖案的低點所顯示的那樣。但在錐蟲完全消失之前，它們的數量會再次上升且波浪會重複出現。

這種耐人尋味的增長模式引起了Clarke所在實驗室的興趣和研究，最終，他們了解到，寄生蟲可以改變其分子特性，從而在完全消除之前躲避宿主的抗體。這意味著造成每個波峰的錐蟲群體是一個不同於其他所有變體的變體。針對一個變體的抗體對隨後的變體沒有影響，因此波浪模式繼續存在。

錐蟲這種成功的策略則是為了幫助其在面對來自抗體的持續負選擇壓力時生存下來。這種幫助寄生蟲或病原體逃避宿主免疫系統的機制被稱為抗原性變異。

COVID-19的波動跟昏睡病相似

當Clarke看到加拿大正在進行的COVID-19大流行病的病例數模式時，他想起了錐蟲的增長曲線。

病例的峰值反映了新變體的到來，其中最近的變體是奧密克戎，它是目前在全球範圍內最廣泛流行的變體。

雖然產生新變體的機制非常不同，但導致COVID-19的病毒SARS-CoV-2使用的策略跟錐蟲相似。對於該病毒來說，新變體是通過編碼所謂的“刺突蛋白”的基因突變而產生的，刺突蛋白是該病毒能進入細胞並感染人類的部分。

突變的產生是由於病毒在宿主的呼吸系統細胞中進行自我複制時發生的“錯誤”。由於病毒有一個機制可以嘗試修復“錯誤”，SARS-CoV-2的進化比錐蟲更慢。它進化得更慢，因為病毒有一種機制，可以嘗試修復這種“錯誤”。然而，這個修復過程並不完美，一些突變被保留下來。

如果突變導致刺突蛋白與之前的任何其他變體不同，那麼將會看到一個新的變體出現。奧密克戎變體就特別有趣，因為它的突變數量很多，不僅在刺突蛋白中而且在其他病毒基因中。

通過採用這種抗原變異的策略，SARS-CoV-2病毒的生存得到了保證。因此，新變種的出現是由於代表積極選擇力量的突變：幫助生物體得到繁殖的基因變異。

大流行期間病例數的下降是由於負向選擇力量。這包括有效的公共衛生干預措施–其限制了從一個人到另一個人的傳播–以及由感染、疫苗接種或兩者導致的宿主的免疫反應（抗體）。

感染者會隨著時間的推移產生針對病毒的抗體，另外還會開始消除該變體，就像錐蟲的案例一樣。但由於SARS-CoV-2變異發生得很慢，病毒需要找到一個全新的、沒有免疫力的人繼續下去。為了找到新非免疫宿主，病毒誘發了有助於其傳播的症狀：咳嗽和打噴嚏，使其能通過飛沫從一個人跳到另一個人中。

抗體和疾病

鑑於SARS-CoV-2的變異能力肯定會有新的變種不斷出現。然而，如果醫療和公共衛生干預措施成功地減少了感染者和未受感染/未接種疫苗者之間的傳播，那麼該病毒很有可能演化出一種毒性較低的變體，它可以作為一種產生溫和症狀的地方性感染來建立自己。

當感染了病原微生物的人出現疾病症狀時，這些症狀往往是有目的的：它們可以促進微生物的生存或受感染宿主的生存。一個典型的例子是感染霍亂或阿米巴痢疾後出現的腹瀉。這兩種感染都會產生危及生命的腹瀉，但這種症狀在每種疾病中都有著不同的作用。

在霍亂的情況下，這種症狀是為微生物服務的，因為它使細菌能夠離開宿主的身體並在衛生條件差的地方污染水源進而傳播給新宿主。在阿米巴痢疾的情況下，這種症狀則是宿主的身體試圖擺脫感染的結果。

臨床醫生在處理傳染病時必須能夠區分這兩種情況以避免助長問題。就COVID-19而言，打噴嚏和咳嗽等臨床症狀使病毒能通過空氣傳播，這是在積極選擇變體進而幫助病毒傳播給新的易感個體如未接種疫苗的人。

這意味著諸如佩戴口罩、保持社交距離和疫苗接種等措施可以通過幫助防止氣溶膠傳播來阻礙傳播。

繼續努力實現全面接種疫苗的人口是至關重要的。未接種疫苗的人和未受感染的人是SARS-CoV-2的理想宿主，也是產生新變種的理想場所，因為沒有抗體的負向選擇，就會使得病毒更容易得到復制並產生新變種。

儘管自然界可能會以模擬的方式緩慢移動，但人類可以翻轉二進制開關，我們現在就可以採取行動來確保全球疫苗的公平性。確保全球疫苗覆蓋率不僅從進化的角度來看勢在必行，而且顯然也是道德的選擇。