2025年病毒進(jìn)化考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項(xiàng)是RNA病毒進(jìn)化速率顯著高于DNA病毒的主要原因？A.RNA聚合酶缺乏3'-5'外切酶校正功能B.宿主細(xì)胞對RNA病毒的免疫壓力更強(qiáng)C.RNA病毒基因組更小，突變頻率更高D.RNA病毒更易發(fā)生基因重組答案：A。RNA病毒依賴RNA聚合酶（RdRp）復(fù)制，該酶通常不具備DNA聚合酶的校正功能（3'-5'外切酶活性），導(dǎo)致復(fù)制錯誤率高達(dá)10?3-10??/核苷酸/復(fù)制周期，遠(yuǎn)高于DNA病毒的10??-10?11。2.在病毒準(zhǔn)種（quasispecies）群體中，占據(jù)優(yōu)勢的變異株通常具備：A.最高的復(fù)制速率B.對宿主免疫壓力的最佳逃逸能力C.與群體中其他變異株的互補(bǔ)適應(yīng)性D.最穩(wěn)定的基因組結(jié)構(gòu)答案：C。準(zhǔn)種理論強(qiáng)調(diào)病毒群體是由主序列和大量相關(guān)突變體組成的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)勢株的適應(yīng)性不僅取決于自身復(fù)制能力，還依賴于與其他突變體的協(xié)同作用（如互補(bǔ)缺陷基因、緩解宿主壓力）。3.2024年監(jiān)測到某流感病毒H3N2亞型出現(xiàn)HA蛋白156位氨基酸由谷氨酸（E）突變?yōu)橘嚢彼幔↘），該突變最可能導(dǎo)致：A.病毒對宿主唾液酸受體的結(jié)合特異性改變B.病毒神經(jīng)氨酸酶（NA）活性增強(qiáng)C.病毒包膜糖蛋白的抗原性顯著漂移D.病毒在宿主體內(nèi)的潛伏期延長答案：C。HA蛋白是流感病毒主要抗原，其抗原表位（如156位屬于Sa抗原區(qū)）的氨基酸替換會直接改變抗體識別位點(diǎn)，導(dǎo)致抗原漂移（antigenicdrift），是流感疫苗需定期更新的主要原因。4.蟲媒病毒（如登革病毒）通過媒介昆蟲傳播時，其進(jìn)化受到“瓶頸效應(yīng)”的顯著影響，主要發(fā)生在：A.病毒從宿主血液進(jìn)入蚊胃的階段B.病毒在蚊體內(nèi)復(fù)制增殖的階段C.病毒從蚊唾液腺進(jìn)入新宿主的階段D.病毒在宿主體內(nèi)擴(kuò)散至靶器官的階段答案：A。當(dāng)媒介昆蟲（如蚊子）叮咬感染宿主時，僅能獲取極少量病毒顆粒（通常<100個），這一過程形成嚴(yán)格的種群瓶頸，導(dǎo)致病毒群體遺傳多樣性大幅降低，后續(xù)在蚊體內(nèi)的復(fù)制由少數(shù)優(yōu)勢株主導(dǎo)。5.冠狀病毒刺突蛋白（S蛋白）的受體結(jié)合域（RBD）發(fā)生N501Y突變（天冬酰胺→酪氨酸），最可能增強(qiáng)病毒的：A.膜融合效率B.宿主ACE2受體結(jié)合能力C.對中和抗體的逃逸能力D.在環(huán)境中的穩(wěn)定性答案：B。S蛋白RBD是與宿主受體（如人ACE2）結(jié)合的關(guān)鍵區(qū)域，N501位于RBD的受體結(jié)合基序（RBM）內(nèi)，突變?yōu)槔野彼幔╕）可通過形成額外氫鍵或疏水相互作用增強(qiáng)與ACE2的親和力，這一突變在新冠病毒Alpha、Omicron等變種中均被證實(shí)與傳播力提升相關(guān)。6.病毒基因重組（recombination）與重配（reassortment）的主要區(qū)別在于：A.重組發(fā)生在單鏈RNA病毒，重配發(fā)生在雙鏈RNA病毒B.重組需要同源序列介導(dǎo)，重配需要分節(jié)段基因組C.重組導(dǎo)致基因片段交換，重配導(dǎo)致基因點(diǎn)突變D.重組由宿主酶催化，重配由病毒自身酶催化答案：B。重組是指兩種病毒基因組在復(fù)制過程中發(fā)生同源序列交換（如冠狀病毒的模板轉(zhuǎn)換），需同源區(qū)域介導(dǎo)；重配特指分節(jié)段病毒（如流感病毒）在共感染細(xì)胞時交換整個基因節(jié)段，無需同源性。7.宿主的“抗病毒限制因子”（如APOBEC3、SAMHD1）對病毒進(jìn)化的主要影響是：A.直接降解病毒基因組B.誘導(dǎo)病毒基因組發(fā)生偏向性突變C.抑制病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞D.激活宿主固有免疫應(yīng)答答案：B。APOBEC3家族蛋白可催化單鏈DNA/RNA的胞嘧啶（C）脫氨基為尿嘧啶（U），導(dǎo)致G→A（DNA）或C→U（RNA）的高頻突變；SAMHD1通過降解dNTP池限制病毒復(fù)制，但持續(xù)壓力可能篩選出耐藥突變株。這些過程均會誘導(dǎo)病毒基因組發(fā)生特定類型的突變，推動其適應(yīng)性進(jìn)化。8.下列哪種病毒進(jìn)化現(xiàn)象屬于“協(xié)同進(jìn)化”（co-evolution）？A.流感病毒通過抗原漂移逃避人群免疫B.人類HIV-1從黑猩猩SIVcpz跨種傳播C.宿主TRIM5α蛋白突變增強(qiáng)對逆轉(zhuǎn)錄病毒衣殼的識別D.噬菌體通過CRISPR-Cas系統(tǒng)逃避細(xì)菌防御答案：C。協(xié)同進(jìn)化指宿主與病原體在進(jìn)化過程中相互選擇、動態(tài)平衡的現(xiàn)象。宿主TRIM5α突變（如人類TRIM5αCypA）增強(qiáng)抗病毒能力，病毒則可能通過衣殼蛋白突變逃逸，形成“軍備競賽”式的共進(jìn)化。9.2024年某豬場爆發(fā)新型豬瘟病毒（CSFV）疫情，全基因組測序顯示病毒E2糖蛋白基因存在多個插入突變，最可能的進(jìn)化機(jī)制是：A.宿主RNA編輯酶（ADAR）介導(dǎo)的A→I突變B.病毒RdRp的復(fù)制滑動（replicationslippage）C.與同屬病毒（如牛病毒性腹瀉病毒）的基因重組D.宿主DNA修復(fù)酶對病毒cDNA的錯誤修復(fù)答案：B。RNA病毒RdRp在復(fù)制富含重復(fù)序列（如簡單串聯(lián)重復(fù)）的區(qū)域時，易發(fā)生模板滑動（slippage），導(dǎo)致核苷酸插入或缺失（indel）。豬瘟病毒E2基因的高變區(qū)常因滑動突變產(chǎn)生長度多態(tài)性，與抗原變異相關(guān)。10.在病毒跨種傳播（zoonosis）過程中，最關(guān)鍵的進(jìn)化事件通常是：A.病毒獲得在新宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的能力B.病毒適應(yīng)新宿主的體溫環(huán)境C.病毒突破新宿主的黏膜免疫屏障D.病毒在新宿主群體中建立持續(xù)傳播鏈答案：D?？绶N傳播的成功不僅需要病毒感染單個新宿主（spillover），更需具備在新宿主群體中維持傳播（sustainedtransmission）的能力，這通常需要病毒通過突變適應(yīng)新宿主的傳播途徑（如呼吸道飛沫）、免疫壓力或細(xì)胞受體。二、填空題（每空1分，共10分）1.病毒進(jìn)化的基本單位是______（群體/個體），其遺傳多樣性主要來源于______、______和______。答案：群體；突變；重組；重配2.衡量病毒適應(yīng)性的核心指標(biāo)是______，在流行病學(xué)中常用______（符號）表示。答案：基本再生數(shù)（R?）；R?3.逆轉(zhuǎn)錄病毒（如HIV）的高進(jìn)化速率除依賴逆轉(zhuǎn)錄酶的低保真性外，還與______（機(jī)制）密切相關(guān)，該過程可導(dǎo)致病毒基因組與宿主基因組發(fā)生______。答案：整合宿主基因組后的二次復(fù)制；重組4.2023年研究發(fā)現(xiàn)，新冠病毒Omicron變種的刺突蛋白存在30余個突變，其中______（突變位點(diǎn)）的突變被證實(shí)顯著增強(qiáng)了對ACE2受體的親和力，而______（突變類型）的高頻出現(xiàn)則與免疫逃逸直接相關(guān)。答案：N501Y；抗原表位區(qū)的氨基酸替換三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述“病毒準(zhǔn)種”理論的核心要點(diǎn)及其對病毒致病機(jī)制的影響。答案：準(zhǔn)種理論認(rèn)為，病毒群體是由主序列和大量相關(guān)突變體組成的動態(tài)分布（突變云），群體的適應(yīng)性由整體而非單個克隆決定。其對致病機(jī)制的影響包括：（1）突變云中的少數(shù)高毒力或耐藥突變體可能在宿主壓力（如藥物、免疫）下被選擇，導(dǎo)致病情惡化或治療失??；（2）不同突變體間的互補(bǔ)作用（如缺陷株通過功能互補(bǔ)恢復(fù)復(fù)制能力）可增強(qiáng)群體存活能力；（3）準(zhǔn)種的高多樣性增加了病毒跨種傳播或逃逸疫苗的概率。2.比較自然選擇與遺傳漂變在病毒進(jìn)化中的作用差異。答案：（1）自然選擇是定向的，依賴宿主環(huán)境對病毒表型的篩選（如免疫壓力選擇抗原變異株，藥物選擇耐藥株）；遺傳漂變是隨機(jī)的，由隨機(jī)事件（如瓶頸效應(yīng)、小群體傳播）導(dǎo)致基因頻率變化，與適應(yīng)性無關(guān)。（2）自然選擇在大群體中作用更顯著，遺傳漂變在小群體（如跨種傳播初期、媒介昆蟲吸血獲取少量病毒）中主導(dǎo)進(jìn)化方向。（3）自然選擇保留的變異通常與適應(yīng)性提升相關(guān)，遺傳漂變可能固定中性甚至有害突變（如某些減毒突變在小群體中隨機(jī)擴(kuò)散）。3.以流感病毒為例，說明“抗原漂移”與“抗原轉(zhuǎn)變”的區(qū)別及流行病學(xué)意義。答案：抗原漂移（antigenicdrift）是HA/NA蛋白的點(diǎn)突變累積，導(dǎo)致抗原性小幅改變，由自然選擇（人群免疫壓力）驅(qū)動，每年或每幾年發(fā)生，是季節(jié)性流感流行的主要原因；抗原轉(zhuǎn)變（antigenicshift）是分節(jié)段基因組重配（如人、禽、豬流感病毒在豬體內(nèi)重組），產(chǎn)生全新HA/NA亞型（如H1N1→H2N2），人群普遍缺乏免疫，可引發(fā)大流行（pandemic）。流行病學(xué)意義：漂移導(dǎo)致疫苗需定期更新，轉(zhuǎn)變則可能引發(fā)全球公共衛(wèi)生危機(jī)。4.宿主的“種間屏障”（speciesbarrier）如何影響病毒跨種傳播？病毒通常通過哪些進(jìn)化策略突破這一屏障？答案：種間屏障包括：（1）受體不匹配（如人ACE2與動物ACE2結(jié)構(gòu)差異）；（2）宿主限制因子（如TRIM5α、Mx蛋白）抑制病毒復(fù)制；（3）宿主免疫應(yīng)答（如干擾素通路）清除病毒。病毒突破策略：（1）表面糖蛋白突變適應(yīng)新宿主受體（如新冠病毒S蛋白RBD突變增強(qiáng)與人ACE2結(jié)合）；（2）獲得拮抗宿主限制因子的基因（如HIV的Vif蛋白抑制APOBEC3）；（3）通過基因重組/重配獲得新功能（如豬流感病毒通過重配獲得人源病毒的傳播相關(guān)基因）。5.溫度敏感突變株（tsmutant）在病毒進(jìn)化研究中有何應(yīng)用價(jià)值？答案：（1）用于定位病毒基因功能：通過篩選不同溫度下復(fù)制缺陷的突變株，可確定與復(fù)制、裝配相關(guān)的關(guān)鍵基因；（2）研究病毒-宿主互作：ts突變株在非允許溫度下無法復(fù)制，可用于分析宿主因子在病毒生命周期中的作用；（3）開發(fā)減毒疫苗：ts突變株在宿主體溫（如37℃）下復(fù)制受限，保留免疫原性但致病性降低（如流感減毒活疫苗）；（4）追蹤進(jìn)化路徑：通過觀察ts突變株在持續(xù)傳代中的回復(fù)突變，可研究病毒對溫度壓力的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制。四、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合新冠病毒（SARS-CoV-2）的進(jìn)化歷程，論述宿主免疫壓力與病毒逃逸策略的動態(tài)博弈。答案：新冠病毒的進(jìn)化顯著受宿主免疫壓力驅(qū)動，主要表現(xiàn)為：（1）自然感染或疫苗接種誘導(dǎo)的中和抗體靶向S蛋白RBD及N端結(jié)構(gòu)域（NTD），篩選出逃逸突變株。例如，OmicronBA.1亞型在RBD有15個突變（如K417N、G446S、Y505H），NTD有6個插入/替換，大幅降低了中和抗體結(jié)合能力；（2）T細(xì)胞免疫壓力推動病毒非結(jié)構(gòu)蛋白（如NSP3、NSP4）的突變，這些蛋白通過抑制宿主干擾素信號（如NSP1抑制mRNA翻譯）逃逸細(xì)胞免疫；（3）群體免疫的異質(zhì)性（如不同疫苗誘導(dǎo)的抗體譜差異）導(dǎo)致病毒向多逃逸方向進(jìn)化，出現(xiàn)“逃逸譜”多樣化的變種（如XBB系列重組株同時逃逸原始株、BA.5株誘導(dǎo)的抗體）。病毒的逃逸策略包括：（1）抗原表位突變：如RBD的E484K突變破壞多個單克隆抗體（如REGN10933）的結(jié)合位點(diǎn)；（2）糖基化修飾增加：Omicron的S蛋白新增多個N-糖基化位點(diǎn)（如N331、N657），通過糖鏈遮蓋抗原表位；（3）重組介導(dǎo)的多突變累積：XBB變種由BA.2.10.1與BA.2.75重組而來，整合了兩者的逃逸突變，形成“超級逃逸”表型；（4）增強(qiáng)復(fù)制補(bǔ)償：部分逃逸突變（如S蛋白的F486V）可能降低ACE2結(jié)合能力，但通過其他突變（如R346T）補(bǔ)償傳播力，維持R?值。這種動態(tài)博弈導(dǎo)致疫苗保護(hù)效力隨病毒進(jìn)化逐漸下降，推動了多價(jià)疫苗（如針對原始株+Omicron的二價(jià)疫苗）和通用疫苗（靶向S蛋白保守區(qū)，如融合肽）的研發(fā)需求，同時提示需建立更靈敏的病毒變異監(jiān)測體系（如基于下一代測序的全球預(yù)警網(wǎng)絡(luò)）。2.氣候變暖如何通過影響宿主-媒介-病毒的相互作用，推動蟲媒病毒（如登革病毒、寨卡病毒）的進(jìn)化與傳播？答案：氣候變暖主要通過以下路徑影響蟲媒病毒進(jìn)化：（1）媒介昆蟲地理分布擴(kuò)張：溫度升高延長蚊媒（如埃及伊蚊、白紋伊蚊）的活動季節(jié)，擴(kuò)大其棲息地（如向高緯度/高海拔地區(qū)擴(kuò)散），增加人與病毒的接觸機(jī)會。例如，2024年歐盟監(jiān)測顯示，白紋伊蚊已擴(kuò)散至德國北部，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厥状纬霈F(xiàn)本地傳播的登革熱病例。（2）媒介體內(nèi)病毒復(fù)制動力學(xué)改變：溫度升高加速病毒在蚊體內(nèi)的外潛伏期（extrinsicincubationperiod,EIP）。例如，登革病毒在30℃下的EIP為8-10天（25℃時為14-16天），更短的EIP意味著蚊子更早具備傳播能力，增加有效傳播次數(shù)，推動病毒在蚊體內(nèi)的快速進(jìn)化（如篩選出復(fù)制更快的突變株）。（3）宿主免疫應(yīng)答改變：高溫可能抑制宿主（如人類）的免疫功能（如降低干擾素水平），同時增加出汗、皮膚暴露等行為，間接提高被叮咬概率。病毒在免疫壓力減弱的宿主體內(nèi)可能積累更多突變（如逃逸突變），因?yàn)樗拗髑宄《镜哪芰ο陆?，允許病毒更長時間復(fù)制，增加突變機(jī)會。（4）媒介-宿主接觸模式變化：氣候變暖可能改變蚊媒的吸血習(xí)性（如更頻繁叮咬溫血動物），增加跨種傳播概率。例如，某些地區(qū)的埃及伊蚊從主要叮咬人類轉(zhuǎn)向叮咬鳥類，可能促進(jìn)病毒與禽源病毒的重組，產(chǎn)生新毒株。（5）病毒遺傳多樣性增加：媒介分布擴(kuò)張和宿主范圍擴(kuò)大導(dǎo)致病毒面臨更多樣的選擇壓力（不同宿主的免疫環(huán)境、受體類型），推動病毒通過突變、重組等機(jī)制適應(yīng)新環(huán)境。例如，2023年巴西分離的寨卡病毒出現(xiàn)E蛋白D156G突變，被證實(shí)與在較冷環(huán)境（18-20℃）下的傳播能力增強(qiáng)相關(guān)，可能是對氣候變暖導(dǎo)致的局部溫度波動的適應(yīng)性進(jìn)化。綜上，氣候變暖通過多維機(jī)制加速蟲媒病毒的進(jìn)化與傳播，需結(jié)合媒介監(jiān)測、病毒變異追蹤及公共衛(wèi)生干預(yù)（如滅蚊、疫苗研發(fā)）應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。五、案例分析題（20分）2025年3月，全球流感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（GISRS）報(bào)告在東南亞地區(qū)發(fā)現(xiàn)新型流感病毒H3N8變種（命名為A/HongKong/3/2025），全基因組測序顯示其HA基因與2024年禽源H3N8病毒同源性98.7%，NA基因與2023年人源H3N2病毒同源性96.2%，M基因（基質(zhì)蛋白）攜帶2022年豬源流感病毒的特征性突變（S31N，對金剛烷胺耐藥）。流行病學(xué)調(diào)查顯示，該變種已導(dǎo)致120例人類感染（其中25例重癥），主要癥狀為高熱、肺炎，人際傳播指數(shù)R?約1.4（季節(jié)性流感通常為1.2-1.6）。請結(jié)合病毒進(jìn)化理論，分析該變種的可能起源、關(guān)鍵進(jìn)化事件及潛在公共衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)。答案：（一）可能起源：該H3N8變種最可能通過“三重重組”起源于豬或禽類宿主的共感染事件。具體而言：（1）HA基因來自禽源H3N8病毒（保留禽類病毒特征），NA基因來自人源H3N2病毒（可能通過重配獲得人類適應(yīng)性），M基因來自豬源病毒（豬作為“混合器”允許禽、人、豬病毒共感染）。豬的呼吸道上皮同時表達(dá)禽類（α-2,3）和人類（α-2,6）流感病毒受體，是流感病毒重配的理想宿主。（2）關(guān)鍵進(jìn)化事件：①NA基因的人源化：從人源H3N2獲得的NA基因可能攜帶適應(yīng)人類呼吸道環(huán)境的突