Varian-varian SARS-CoV-2 mulai muncul pada 2020. Varian Alfa melonjak di banyak negara pada awal 2021, lalu sebagian besar digantikan oleh varian Delta. Dua varian lain yang menjadi perhatian, Beta dan Gamma, menyumbang lebih sedikit kasus.
Varian-varian baru telah mengubah wajah pandemi. Apa yang akan dilakukan virus itu selanjutnya?
Tahun lalu, Edward Holmes membuat beberapa prediksi. Berkali-kali, orang-orang bertanya kepada Holmes, seorang ahli evolusi virus di Universitas Sydney, bagaimana dia memperkirakan SARS-CoV-2 akan berubah.
Pada Mei 2020, 5 bulan setelah pandemi, Holmes mulai memasukkan slide dengan tebakan terbaiknya dalam ceramahnya. Virus mungkin akan ber-evolusi untuk menghindari setidaknya beberapa imunitas manusia. Tapi itu kemungkinan akan membuat orang kurang sakit dari waktu ke waktu, dan akan ada sedikit perubahan dalam tingkat infeksinya. Singkatnya, sepertinya evolusi tidak akan memainkan peran utama dalam pandemi ini dalam waktu dekat.
Setahun berlalu, Holmes terbukti salah dalam semua itu. Yah, tidak semua: SARS-CoV-2 memang ber-evolusi untuk menghindari antibodi manusia dengan lebih baik, tetapi juga menjadi sedikit lebih ganas dan lebih menular, menyebabkan lebih banyak orang jatuh sakit. Hal itu sangat berpengaruh terhadap jalannya pandemi.
Strain Delta yang sekarang beredar sekarang, salah 1 dari 4 "varian yang menjadi keprihatinan" yang teridentifikasi oleh Organisasi Kesehatan Dunia, bersama dengan 4 "varian yang diminati," sangatlah radikal.
Berbeda dengan virus yang muncul di Wuhan, China, pada akhir 2019, lalu banyak negara yang terpaksa mengubah perencanaan pandeminya. Para pemerintah berusaha keras untuk mempercepat program vaksinasi sambil memperpanjang atau bahkan memperkenalkan kembali pemakaian masker dan tindakan kesehatan masyarakat lainnya.
"Mengenai tujuan mencapai imunitas kelompok (herd immunity), memvaksinasi begitu banyak orang sehingga virus tidak bisa menyebar ke mana-mana, dengan munculnya Delta, saya menyadari bahwa itu tidak mungkin tercapai," kata Muege Cevik, seorang spesialis penyakit infeksi di Universitas St. Andrews.
Namun periode paling kacau dalam evolusi SARSCoV-2 mungkin masih ada di depan kita, kata Aris Katzourakis, ahli biologi evolusioner di Universitas Oxford. Sekarang ada imunitas yang cukup dalam populasi manusia untuk meningkatkan kompetisi evolusioner, menekan adaptasi virus lebih lanjut.
Pada saat yang sama, sebagian besar dunia masih kewalahan dengan infeksi, sehingga memberikan virus banyak peluang untuk mereplikasi dan memunculkan mutasi baru.
Memprediksi ke mana faktor-faktor yang mengkhawatirkan itu akan mengarah sama rumitnya dengan 1 tahun yang lalu dan setengah yang lalu, namun "Kita jauh lebih baik dalam menjelaskan masa lalu daripada memprediksi masa depan," kata Andrew Read, ahli biologi evolusi di Universitas Negeri Pennsylvania, Taman Universitas. Bagaimanapun, evolusi didorong oleh mutasi acak, yang tidak mungkin diprediksi.
"Sangat sangat sulit untuk mengetahui apa yang mungkin, sampai itu terjadi," kata Read, "Ini bukan fisika, dan tidak terjadi di meja biliar."
Namun, pengalaman dengan virus lain memberi ahli biologi evolusi beberapa petunjuk tentang ke mana arah SARS-CoV-2.
Arah wabah masa lalu menunjukkan bahwa virus corona bisa menjadi lebih menular daripada varian Delta yang sekarang. Read mengatakan: "Saya pikir ada perkiraan bahwa virus ini akan terus beradaptasi dengan manusia."
Bukannya membuat orang kurang sakit, virus itu bisa berkembang menjadi lebih mematikan, seperti beberapa virus sebelumnya, termasuk virus flu 1918. Meskipun vaksin COVID-19 telah bertahan dengan baik sejauh ini, sejarah menunjukkan bahwa virus bisa berkembang lebih jauh untuk menghindari efek perlindungan vaksin, meskipun penelitian baru-baru ini pada virus corona lain menunjukkan bahwa itu bisa memakan waktu bertahun-tahun, yang akan menyisakan lebih banyak waktu untuk membuat vaksin yang beradaptasi terhadap ancaman yang berubah.
Menjelaskan Masa Lalu
Holmes sendiri mengunggah salah satu genom SARS-CoV-2 pertama ke internet pada 10 Januari 2020. Sejak itu, lebih dari 2 juta genom telah diurutkan dan diterbitkan, melukiskan gambaran rinci tentang virus yang berubah. "Saya rasa kita belum pernah melihat tingkat presisi seperti itu dalam mengamati proses evolusi," kata Holmes.
Memahami aliran mutasi yang tak ada habisnya itu rumit. Masing-masing hanya petunjuk yang sangat kecil dalam cara mengubah protein. Mutasi mana yang akhirnya menyebar tergantung pada bagaimana virus yang membawa protein yang diubah itu bekerja di dunia nyata.
Sebagian besar mutasi tidak memberikan keuntungan sama sekali pada virus, dan sulit mengidentifikasi mutasi yang terjadi. Ada kandidat yang jelas, seperti mutasi yang mengubah bagian protein paku (spike protein) yang berada pada permukaan virus, yang berikatan ke sel manusia. Tetapi perubahan di tempat lain dalam genom mungkin sama penting, namun lebih sulit untuk ditafsirkan. Beberapa fungsi gen bahkan tidak jelas, apalagi perubahan dalam urutan. Dampak dari setiap perubahan pada kebugaran virus juga tergantung pada perubahan lain yang telah terakumulasi.
Itu berarti para ilmuwan membutuhkan data dunia nyata untuk melihat varian mana yang tampaknya lepas landas. Hanya dengan begitu mereka bisa menyelidiki, dalam kultur sel dan eksperimen hewan, apa yang mungkin menjelaskan keberhasilan virus itu.
Perubahan paling mencolok pada SARS-CoV-2 sejauh ini adalah peningkatan kemampuannya yang menyebar di antara manusia. Pada titik tertentu di awal pandemi, SARS-CoV-2 mengalami mutasi yang disebut D614G yang membuatnya sedikit lebih menular.
Versi itu menyebar ke seluruh dunia; hampir semua virus saat ini diturunkan dari D614G. Kemudian pada akhir 2020, para ilmuwan mengidentifikasi varian baru, yang sekarang disebut varian Alfa, pada pasien di Kent, Inggris, yang sekitar 50% lebih mudah menular. Varian Delta, yang pertama kali ditemukan di India dan sekarang menaklukkan dunia, 40% hingga 60% lebih mudah menular daripada varian Alfa.
Read mengatakan pola tersebut tidak mengejutkan. "Satu-satunya cara agar Anda semakin tidak tertular penyakit adalah jika virus yang menginfeksi manusia sudah tidak ber-evolusi lagi, dan kemungkinan itu terjadi sangat kecil," katanya.
Tapi Holmes terkejut. "Virus ini telah naik 3 tingkat secara efektif dalam setahun dan itu, saya pikir, adalah kejutan terbesar bagi saya," kata Holmes.
Bette Korber di Laboratorium Nasional Los Alamos dan kolega-koleganya pertama kali menyarankan bahwa D614G, mutasi awal, mengambil alih karena membuat virus menyebar lebih baik.
Dia mengatakan skeptisisme tentang kemampuan virus untuk ber-evolusi adalah hal biasa di hari-hari awal pandemi, dengan beberapa peneliti mengatakan keuntungan nyata D614G mungkin keberuntungan belaka.
"Ada penolakan luar biasa dalam komunitas ilmiah terhadap gagasan bahwa virus ini bisa ber-evolusi ketika pandemi semakin serius pada musim semi 2020," kata Korber.
Namun, para peneliti belum pernah menyaksikan virus yang benar-benar baru menyebar begitu luas dan ber-evolusi pada manusia.
"Kita terbiasa berurusan dengan patogen yang ada pada umat manusia selama berabad-abad, dengan jalur evolusi yang diatur dalam konteks menjadi patogen manusia selama bertahun-tahun," kata Jeremy Farrar, kepala Perserikatan Wellcome.
Katzourakis setuju, "Ini mungkin telah mempengaruhi para pendahulu kita dan mengkondisikan banyak orang untuk berpikir dengan cara tertentu," katanya.
Masalah lain yang lebih praktis adalah bahwa keuntungan dunia nyata bagi virus tidak selalu muncul dalam kultur sel atau model hewan.
"Tidak mungkin ada orang yang memperhatikan sesuatu yang istimewa tentang varian Alfa dari data laboratorium saja," kata Christian Drosten, ahli virologi di Rumah Sakit Universitas Charite di Berlin. Dia dan yang lainnya masih mencari tahu apa, pada tingkat molekuler, yang memberikan keunggulan kepada varian Alfa dan Delta.
Varian Alfa tampaknya mengikat lebih kuat pada reseptor ACE2 manusia, target virus pada permukaan sel, sebagian karena mutasi pada protein spike yang disebut N501Y.
Varian Alfa mungkin juga lebih baik dalam melawan interferon, molekul yang merupakan bagian dari pertahanan imunitas tubuh terhadap virus. Bersama-sama perubahan itu bisa menurunkan jumlah virus yang dibutuhkan untuk menginfeksi seseorang (dosis penginfeksi).
Pada varian Delta, salah satu perubahan paling penting mungkin terjadi di dekat lokasi pembelahan furin pada spike, di mana enzim manusia memotong protein, langkah kunci yang memungkinkan virus menyerang sel manusia.
Mutasi yang disebut P681R di wilayah itu membuat pembelahan lebih efisien, yang memungkinkan virus memasuki lebih banyak sel lebih cepat dan menyebabkan lebih banyak partikel virus pada orang yang terinfeksi.
Pada Juli, peneliti China memposting pracetak yang menunjukkan bahwa varian Delta bisa menyebabkan tingkat virus dalam sampel pasien 1.000 kali lebih tinggi daripada varian-varian sebelumnya.
Bukti terakumulasi bahwa orang yang terinfeksi tidak hanya menyebarkan virus lebih efisien, tetapi juga lebih cepat, memungkinkan varian Delta menyebar lebih cepat.
Pertukaran yang Mematikan
Varian-varian baru SARS-CoV-2 juga bisa menyebabkan penyakit yang lebih parah. Misalnya, penelitian di Skotlandia menemukan bahwa infeksi varian Delta sekitar 2 kali lebih mungkin menyebabkan orang masuk rumah sakit dibandingkan dengan varian Alfa.
Ini bukan pertama kalinya penyakit yang baru muncul dengan cepat menjadi lebih serius. Pandemi influenza 1918-19 juga tampak telah menyebabkan penyakit yang lebih serius seiring berjalannya waktu, kata Lone Simonsen, seorang ahli epidemiologi di Universitas Roskilde yang mempelajari pandemi masa lalu. "Data kami dari Denmark menunjukkan bahwa virus itu 6 kali lebih mematikan pada gelombang kedua."
Sebuah gagasan populer menyatakan bahwa virus cenderung berkembang dari waktu ke waktu dan menjadi kurang berbahaya, memungkinkan inang untuk hidup lebih lama dan menyebarkan virus lebih luas. Tapi ide itu terlalu sederhana, kata Holmes. "Evolusi virulensi telah terbukti menjadi pasir apung bagi ahli biologi evolusioner," katanya.
"Ini bukan hal yang sederhana." Dua dari contoh evolusi virus yang paling baik dikaji adalah virus myxoma dan virus penyakit hemoragik kelinci, yang masing-masing dirilis di Australia pada 1960 dan 1996, untuk memusnahkan populasi kelinci Eropa yang menghancurkan lahan pertanian dan mendatangkan malapetaka ekologis.
Virus Myxoma awalnya membunuh lebih dari 99% kelinci yang terinfeksi, tetapi kemudian lebih sedikit strain patogen yang berkembang, kemungkinan karena virus itu membunuh banyak hewan sebelum sempat menyebarkan. (Kelinci juga menjadi kurang rentan.)
Sebaliknya, virus penyakit hemoragik kelinci, semakin mematikan seiring waktu, mungkin karena virus ini disebarkan oleh lalat yang memakan bangkai kelinci, dan kematian yang lebih cepat mempercepat penyebarannya.
Faktor-faktor lain melonggarkan kendala pada tenggat waktu. Misalnya, varian virus yang
bisa mengatasi varian-varian lain dalam sebuah inang bisa berakhir mendominasi bahkan jika itu membuat inang lebih sakit dan mengurangi kemungkinan penularan.
Asumsi tentang penyakit pernapasan manusia mungkin tidak selalu berlaku: bahwa virus yang lebih ringan, yang katakanlah tidak membuat Anda merangkak ke tempat tidur, mungkin membuat orang yang terinfeksi menyebarkan virus lebih lanjut.
Pada SARS-CoV-2, sebagian besar penularan terjadi sejak dini, ketika virus bereplikasi dalam saluran pernafasan bagian atas, sedangkan penyakit yang serius, jika berkembang, datang kemudian, ketika virus menginfeksi saluran pernafasan bagian bawah. Akibatnya, varian yang membuat inang sakit bisa menyebar secepat sebelumnya.
Kepustakaan
1. Kupferschmidt, Kai, Evolving Threat, Science, Vol. 373, Issue 6558, 27 August 2021, hlm. 844-847.
2. Diary Johan Japardi.
3. Berbagai sumber daring.
Jonggol, 2 September 2021
Johan Japardi
