Война вирусов между собой

Вирусы обладают некой формой коллективного разума и умеют распознавать "метки", которые оставляют в клетках их конкуренты и родичи.

Как говорится в статье, опубликованной в журнале Nature, между бактериями и вирусами уже миллионы лет идет беспрерывная война на выживание. Так, в каждом миллилитре морской воды содержится до миллиарда вирусов бактериофагов, поражающих бактерий, примерно 70% морских микроорганизмов заражены ими.

По мнению израильских ученых, за миллиарды лет эволюции вирусы научились обходить внимание защитных систем микробов, которые, в свою очередь, разработали систему CRISPR-Cas9, которая находит следы вирусной ДНК в геноме микроба и заставляет его совершить суицид для защиты соседних бактерий. Вирусы ответили на эти меры "эволюционной обороны", создав антивирус, подавляющий CRISPR-Cas9.

Ротем Сорек из Института науки Вейцманна в Реховоте и его коллеги попытались понять, как микробы оповещают друг друга о присутствии вируса и готовятся к отражению его атаки. Исследователи вырастили колонию бацилл, заразили их бактериофагом phi3T, а после чего отфильтровали жидкость, которую выделяли микробы во время заражения колонии.

Часть раствора биологи добавили в новую колонию бактерий, чтобы те сигнальные молекулы погибших микробов подготовили других участников эксперимента к новой атаке вирусов. Однако, реальность оказалась совершенно иной.

Выяснилось, что короткие белковые молекулы arbitrium, которые биологи выделили из этого раствора, на самом деле были предназначены для общения вирусов друг с другом, а не бактерий. Их "авторами" были не микробы, а бактериофаги. Оказалось, что в присутствии arbitrium вирусы "уходят в подполье", встраиваясь в ДНК бактерий вместо того, чтобы бурно размножаться в них и уничтожать клетки. Подобная система сигналов, как объясняют ученые, работает как своеобразная форма коллективного разума вирусов, который позволяет им гибко координировать свое поведение.

Напомним, ранее ученые обнаружили в кишечнике человека бактерии, которым для выживания необходимы выделяемые мозгом химические вещества.

Статья в журнале New Scientist под авторством Филипа Стрэндвица и его коллег из Северо-восточного университета (Бостон) сообщает, что недавно открытый вид кишечных бактерий KLE1738 растет и размножается, только если кормить их молекулами гамма-аминомасляной кислотой, которая является тормозным нейромедиатором центральной нервной системы человека и других млекопитающих.

Вещество подавляет сигналы нервных клеток, что снимает возбуждение и оказывает успокаивающее действие. Таким образом, налицо первое доказательство того, что микрофлора кишечника может влиять на мозг и настроение человека. По данным Стрэндвица, при удалении блуждающего нерва этот эффект исчезает. Сейчас биолог пытается обнаружить другие кишечные микробы для разработки новых антидепрессантов.

Ранее анализ ДНК бактерий, живущих на коже и в кишечнике человека, помог ученым выделить два мощных антибиотика - гумимицин, А и гумимицин В, которые способны бороться с неуязвимыми "супербактериями".

Как пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology, данные антибиотики могут работать в качестве своеобразного "усилителя" для других лекарств.

"Их действие на цепочки синтеза жизненно важных веществ в микробах можно сравнить с тем, как если бы вы взяли шланг и пережали его в двух местах. Ни первое, ни второе пережатие не могут полностью остановить поток воды сами по себе, однако их комбинация постепенно останавливает поток", - рассказывает Шон Бреди из университета Рокфеллеров (США).

Возникновение у бактерий устойчивости к антибиотикам заставляет фармацевтов создавать все новые и новые виды лекарственных средств. Проблемой устойчивости к антибиотикам во всем мире занимаются передовые научные центры. Однако разработка нового антибиотика стоит от 800 миллионов до миллиарда долларов, и уходит на это обычно 8-10 лет.

Американским ученым удалось заметно удешевить и убыстрить этот процесс, разработав необычную методику компьютерного анализа генов, которая позволяет находить в виртуальной ДНК микробов и многоклеточных живых существ, связанных с производством молекул, способных уничтожать болезнетворных бактерий. Данный алгоритм ученые протестировали на человеческом микробиоме, совокупности ДНК микроорганизмов, живущих в нашем кишечнике и на поверхности кожи.

Проанализировав тысячи геномов бактерий, живущих в нашем организме, ученые выделили шесть десятков генов, "прочтение" которых должно заставлять клетку синтезировать молекулы, похожих на антибиотики. Оказалось, два из них, получившие имена гумимицин, А и гумимицин В, были особенно эффективны в борьбе против бактерий, уничтожая не только "обычные" штаммы стафилококка, стрептококка и кишечной палочки, но и их версии, стойкие к действию обычных антибиотиков. Исследовали провели эксперимент, заразив несколько мышей смертельной дозой стафилококка, и грызуны, которые получали порции лекарства на базе гумимицинов и традиционных антибиотиков, успешно пережили инфекцию.

По словам ученых, интересным является и то, что бактерии родококки, в которых были найдены эти вещества, в естественных условиях "скрывают" их и не синтезируют данные антибиотики при их выращивании в пробирке.

МОСКВА, 19 янв – РИА Новости. Биологи нашли свидетельства того, что вирусы обладают некой формой коллективного разума и умеют распознавать "метки", которые оставляют в клетках их конкуренты и родичи, и руководствоваться ими при принятии решений, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

"Эти бктериофаги (вирусы, поражающие бактерий), содержат в себе две программы поведения. Одна заставляет клетку производить огромное количество своих копий и запускает в ней программу самоуничтожения, а при включении второй он интегрируется в ее ДНК и уходит в "глубокое подполье" с возможностью возрождения в будущем", — объясняет Нонья Париенте (Nonia Pariente), молекулярный биолог и редактор журнала Nature Microbiology.

Солдаты вечной войны

Болезни и инфекции не являются чем-то, чем страдает только человек и другие многоклеточные существа – между бактериями и вирусами уже несколько сотен миллионов лет идет беспрерывная война на выживание. Следы этой войны можно встретить повсеместно – в каждом миллилитре морской воды содержится до миллиарда "боевых вирусов"-бактериофагов, и примерно 70% морских микроорганизмов заражены ими.

За миллиарды лет эволюции вирусы научились обходить внимание защитных систем микробов, а последние – разработали своеобразный генетический "антивирус", систему CRISPR-Cas9, которая находит следы вирусной ДНК в геноме микроба и заставляет его совершить суицид для защиты соседних бактерий. Вирусы ответили на эти меры "эволюционной обороны", создав анти-антивирус, подавляющий CRISPR-Cas9, и биологическая гонка вооружений продолжилась.

Ротем Сорек (Rotem Sorek) из Института науки Вейцманна в Реховоте (Израиль) и его коллеги нашли еще один крайне интересный пример "оружия", изобретенного вирусами, изучая то, как работает бактериофаг phi3T, заражающий обычных бацилл (Bacillus subtilis).

Изначально ученые пытались понять совсем другую вещь – то, как микробы оповещают друг друга о присутствии вируса и готовятся к отражению его атаки. Как считали ученые, зараженные бактерии выделяют в окружающую среду специальные сигнальные молекулы, которые сигнализируют другим микробам в их колонии об опасности.

Для проверки этой Сорек и его коллеги вырастили колонию бацилл, заразили их phi3T, после чего отфильтровали жидкость, которую выделяли микробы во время заражения колонии. Часть этого раствора биологи добавили в новую колонию бактерий, предполагая, что те сигнальные молекулы, которые их погибшие товарки выделяли в питательную среду, подготовят их к новой атаке вирусов и защитят от заражения. Реальность оказалась совершенно иной.

Тайные сигналы

Эти молекулы, как показали эксперименты израильских генетиков, заставляют вирус "переключиться" с одной программы размножения на другую. В присутствии arbitrium вирусы "уходят в подполье", встраиваясь в ДНК бактерий вместо того, чтобы бурно размножаться в них и уничтожать клетки.
Переключение программы происходит по той причине, что arbitrium блокирует работу вирусного белка AimR, отвечающего за запуск процедуры размножения вирусной ДНК и растворения стенок бактерии.

Зачем это нужно вирусам? Подобная система сигналов, как объясняют ученые, работает как своеобразная форма коллективного разума вирусов, который позволяет им гибко координировать свое поведение. Когда вирусов мало, им выгоднее активно размножаться, заражая новых бактерий и убивая их, однако со временем их становится слишком много и бактерии начинают коллективно реагировать на заражение, или же число бацилл падает до крайне низких значений.

В этот момент вирусы переключаются на альтернативную программу заражения, используя сигналы, подобные arbitrium, и "скрываются в толпе", выжидая новый удобный момент для заражения. По словам Сорека, его команда обнаружила более сотни других молекул, похожих на arbitrium и AimR, в других вирусах-бактериофагах, что говорит о том, что многие или даже все вирусы умеют "общаться" с себе подобными.

Возможно, что аналогичные системы существуют и в вирусах, заражающих человека, и их наличие могло бы объяснить, как ВИЧ и ряд других ретровирусов прячутся в клетках при попытке их изгнать из организма. Если ученым удастся найти молекулу, которая заставит ВИЧ навечно "окопаться" в клетке и не выходить оттуда, то проблема борьбы с ним будет решена.

Поделиться сообщением в

Внешние ссылки откроются в отдельном окне

За последние тридцать лет вспышки вирусов в мире стали происходить чаще. Эпидемии инфекционных заболеваний, подобных тем, какие вызывает новый китайский коронавирус, становятся обыденностью. Но почему?

Сегодня людей на Земле больше, чем когда бы то ни было - это факт. Население земного шара - 7,7 млрд человек. Оно растет и уплотняется.

Больше людей - меньше пространства. Это значит, что патогены легче передаются между людьми.

Уханьский коронавирус передается на каплях капли слюны и флегмы, когда зараженный кашляет или чихает. Вне организма вирус способен выживать недолго, поэтому для распространения нужно, чтобы люди жили близко друг к другу.

Так было в 2014 году с эпидемией вируса эбола. Он распространялся через кровь и другие телесные жидкости, и подхватить его можно было только при тесном контакте с заразившимся.

Не все вирусы передаются от человека к человеку, но даже вирус зика, который переносят комары, быстрее распространяется там, где люди часто находятся вблизи друг от друга. Комары прекрасно чувствуют себя в городских условиях, где для них много пищи. Они хорошо размножаются в районах плотного заселения в жарком и влажном климате.

В 2007 году население городов нашей планеты превысило население деревень и сел. Сегодня больше четырех миллиардов людей живет на участках, в сумме составляющих примерно один процент суши.

Многие города оказались не готовы к притоку населения. Часть людей живет в трущобах, где недостаточно питьевой воды или нет канализации. Из-за этого болезни распространяются еще быстрее.

Мы много путешествуем

Самолеты, поезда и автомобили позволяют вирусу пересечь полмира меньше чем за день. В течение нескольких недель после первой вспышки коронавируса в Китае заражения были зафиксированы более чем в 16 странах.

В 2019 году авиакомпании всего мира перевезли 4,5 млрд пассажиров. Десять лет назад эта цифра была почти в два раза меньше - 2,4 миллиарда.

Ухань - важный транспортный узел в китайской сети высокоскоростных железных дорог. Вспышка вируса в Китае произошла как раз накануне крупнейшей на планете волны передвижения людей - сотни миллионов жителей Китая как правило едут в другой город, обычно к родным, накануне Китайского нового года.

Одна из самых крупных эпидемий в истории произошла в 1918 году. Это была пандемия испанского гриппа, или, в простонародье, "испанки". Она началась в Европе, и тоже во время большой миграции, после Первой мировой войны.

Грипп распространялся с мигрантами, одновременно солдаты возвращались на родину и привозили "испанку" с собой. Вирус попадал в регионы, где жили люди, не успевшие начать вырабатывать иммунитет к нему.

В одном из исследований, написанном вирусологом Джоном Оксфордом, говорится, что вирус мог зародиться в этапном лагере, через который каждый день проходило около ста тысяч солдат.

Даже до появления гражданской авиации вирус смог распространиться почти по всему миру. Погибли от 50 до 100 миллионов человек.

Но "испанка" разошлась по миру за шесть-девять месяцев. В наше время, когда человек может облететь всю планету за день, новые вирусы распространяются гораздо быстрее.

Больше мяса, больше животных, больше болезней

Эбола, САРС, а теперь и уханьский коронавирус. Все эти вирусы - зоотонические. Они передались человеку от животных. Новый коронавирус зародился, судя по всему, на рынке живых животных в Ухане. По предварительной информации, заболевание передалось человеку от живой змеи.

Сегодня из каждых четырех новых вирусов три, как правило, зоотонические.

Аппетит человечества к мясным продуктам растет: население бедных стран становится богаче и начинает есть мясо. Вместе с этим растет и животноводческий сектор. Такие вирусы как грипп, как правило, передаются людям от одомашненных животных, поэтому риск заражения человека сегодня тоже растет.

Коронавирусы передаются от диких животных человеку. В Китае рынки мяса и живых животных очень распространены, особенно в плотно заселенных районах. Это, возможно, объясняет, почему две последние эпидемии пришли именно оттуда.

К тому же, когда города растут, жители окраинных районов контактируют с дикими животными. Таким образом распространялась, например, лихорадка Ласса: фермеры вырубали лес под поля, и обитавшие в нем крысы переселились в их дома.

Мы просто не готовы

Разные части нашей планеты сегодня связаны между собой, как никогда раньше. И тем не менее глобальной системы здравоохранения, способной отвечать на угрозу эпидемий, по-прежнему не существует.

В борьбе с эпидемиями мы полагаемся на правительства стран, где они начинаются. Если они не справляются, рискует все человечество.

Это очень ясно показала вспышка эболы в Западной Африке. Системы здравоохранения в Гвинее, Либерии и Сьерра-Леоне не справились с вирусом, и он распространился за пределы этих стран. В Западной Африке от эболы погибли 11310 человек.

К счастью для всего остального мира, вирус эболы распространяется достаточно медленно, но респираторные вирусы, такие как грипп или коронавирус, расходятся по планете намного быстрее.

Плохо и то, что вспышки чаще происходят в небогатых городах и регионах со слабыми системами здравоохранения. Недостаток регуляции и информации о гигиене и санитарных условиях, высокая плотность проживания - все это усиливает риск.

В то же время, большинство таких стран страдают от "утечки мозгов" - медики уезжают в более богатые страны.

В очень немногих странах системы здравоохранения готовы тратить и без того скудные ресурсы на профилактику эпидемий, которые могут и не произойти. Во время эпидемии свиного гриппа новые лекарства появились в аптеках по всему миру, но потом эти меры критиковали как чрезмерные - вирус оказался не очень опасным.

И хотя у нас есть технологии для создания лекарств, способных справиться с некоторыми вирусами, у фармацевтических компаний нет стимула инвестировать в производство. В худшем случае умрет пара тысяч людей - денег на этом не сделать.

И даже когда мы знаем, что эпидемия грядет, чаще всего мы не можем предсказать, где и когда она начнется. Поэтому каждая новая вспышка - для нас неожиданность.

Хорошие новости

Несмотря на то, что сегодня мы видим больше эпидемий, чем когда-либо в истории, заболевших и смертельных случаев в целом меньше, говорится в исследовании Лондонского королевского общества.

Когда в стране бурный экономический рост, как в Китае, санитарные условия в целом улучшаются, а доступ к здравоохранению становится проще. Становятся лучше и системы коммуникации, по которым распространяют информацию о том, как не заразиться.

Появляются более эффективные способы лечения, доступ к ним получают больше людей. Прогрессируют и механизмы профилактики, вакцины разрабатываются намного быстрее.

И хотя глобальная система реагирования на эпидемии безусловно не совершенна, у нас уже лучше получается замечать вспышки на ранней стадии и противодействовать им.

Такая страна как Китай способна построить больницу на тысячу койко-мест за неделю - в 1918 году это было фантастикой.

Все новости

Что такое вирусы и как с ними бороться: разбираемся в теме с микробиологом

Вирусы слишком малы, чтобы их можно было разглядеть под обычным микроскопом. Поэтому их исследуют под электронным микроскопом

Фото: Тимофей Калмаков

Каждый год пермяки и жители других городов уходят на больничный из-за вирусных инфекций. Сейчас идет весенняя волна ОРВИ. Мы собрали самые интересные факты о вирусах, в этом нам помогла доцент кафедры микробиологии и вирусологии Пермского государственного медицинского университета имени Вагнера, кандидат медицинских наук и автор более 50 научных работ о вирусах Светлана Поспелова.

Вирусы — что же это такое?

Вирус — это микроорганизм, являющийся захватчиком клеток всего живого. Термин возник от латинского слова virus, обозначающего яд. Вирус не является клеткой, а представляет собой молекулу ДНК или РНК (рибонуклеиновой кислоты), упакованную в белковую оболочку — капсид.

— Размер вирусов составляет меньше одной сотой части средней бактерии, поэтому их сложно исследовать, — говорит Светлана Поспелова. — Наука, которая занимается изучением вирусов, называется вирусологией. Число подробно изученных вирусов доходит до пяти тысяч, однако считается, что их реальное количество превышает миллион.

Светлана Поспелова — автор более 50 работ о вирусах

Фото: Тимофей Калмаков

Живут за счёт других. Настоящие паразиты!

Вирусы живут, как настоящие паразиты — не способны размножаться сами по себе, поскольку не имеют клеточного строения. Они проникают в клетку живого организма или бактерию и заставляют органоиды (рибосомы) клетки синтезировать вирусные белки, из которых потом собираются множественные копии вируса. При выходе вирусов из клетки чаще всего происходит её гибель. Новые вирусы с большой скоростью захватывают другие клетки. Так вирус заставляет организм работать на себя. Так, собственно, и прогрессирует инфекция.

Вирус либо разрушает клетку хозяина, либо провоцируют ответ иммунной системы, который проявляется такими симптомами, как чувство усталости, повышение температуры и даже тяжелое повреждение тканей.

— В первые же сутки заболевания вирус поражает организм, — говорит вирусолог. — Может ограничиться слизистыми оболочками, а может попасть в кровоток. И это уже гораздо серьезней. Течение и исход заболевания во многом зависит от качества и скорости ответа на инфекцию иммунной системы.

На кафедре микробиологии и вирусологии много наглядных схем и рисунков, посвященных вирусам и заражению ими

Фото: Тимофей Калмаков

Вирусы и бактерии — не одно и тоже!

Бывает, заболев ОРВИ или гриппом, люди спешат в аптеку за антибиотиком, не отдавая себе отчета в том, что вирусное заболевание им вылечить невозможно. Ведь антибиотик — лекарство, направленное на подавление болезнетворных бактерий, но никак не вирусов. От последних могут помочь только противовирусные препараты.

Размеры бактерий и вирусов различны, по отношению друг к другу это макро- и микроорганизмы, что сравнимо с размерами Солнца и Земли. Вирусы в сотни раз мельче бактерий.

В чашке Петри микробиологи выращивают бактерии и изучают их рост и изменения

Фото: Тимофей Калмаков

Иммунитет — это настоящая армия, которая стоит на защите организма

Иммунная система, как и многие другие физиологические системы, состоит из молекул, клеток, тканей и органов. Главный орган иммунной системы — это вилочковая железа, или тимус — орган, который находится за грудиной и производит особые клетки, самые главные клетки иммунной системы.

— По сути это клетки-регуляторы и клетки-солдаты, и эта армия стоит на защите нашего организма. Но к встрече с вирусом ее нужно готовить. На формирование иммунитета уходит от двух недель до трёх месяцев после прививки. Поэтому ее лучше делать не накануне, а до предположительного времени эпидемии.

Клетки вакцинированного человека подготовлены и научены бороться с вирусом в отличие от клеток невакцинированного. Они выделяют антитела, которые блокируют вирус. Профилированная клетка знает, какие частички нужно выработать, чтобы заблокировать конкретный вирус. Поэтому организм нужно готовить к возможной встрече с вирусом — иммунизировать вакциной, содержащей антигены.

Вирусы, кроме гриппа, вызывают многие болезни, в том числе герпес, корь и свинку. С большинством вирусов иммунная система справляется без каких-либо осложнений. Некоторые вирусы, например, герпес, могут долго оставаться в скрытом состоянии, проявляясь лишь временами. От других может защитить только вакцинация.

За дверь лаборатории посторонних не пускают

Фото: Тимофей Калмаков

Иммунитет и вегетарианцы

Антитела — это белковые соединения плазмы крови, препятствующие размножению микроорганизмов и нейтрализующие выделяемые ими токсические вещества. Отсутствие белка в меню веганов, впрочем, как и вегетарианцев, вызывает опасения у учёных.

— Эти белки нужно из чего-то синтезировать. А что делать, если организм человека кроме листа салата ничего не получил? Для взрослых такое питание вполне допустимо. Однако многие вегетарианцы принимают это решение — не есть мясо — за своих детей, но для развития детям нужны белки. Они же растут, им нужно синтезировать свои белки, а из чего, если не хватает аминокислот? И, конечно, страдает иммунная система, потому что защищающие от инфекции антитела — это тоже белки.

Стерильная химическая посуда необходима для опытов в лаборатории микробиологии и вирусов

Фото: Тимофей Калмаков

Такой смертельный грипп

Что делают люди, когда начинают болеть? Правильно, бегут в аптеку за противовирусным препаратом.

— Этот способ защиты может помочь лишь в первые три дня и становится потом практически бесполезным. К этому времени клетки человека начинают вырабатывать белок интерферон, который синтезируется нашими клетками и способен защитить от гриппа и других вирусов. Первые три дня заболевания решающие — либо мы успеем заблокировать вирус, либо не успеем.

В первые же сутки заболевания вирус поражает организм. Может проявляться в виде кашля, насморка, недомогания и повышенной температуры

Фото: Сергей Федосеев

Нужно просто обратиться в регистратуру

Если детям прививки делают в массовом порядке в школах и детских садах, то взрослые даже и не вспоминают об этой необходимости. Но вовремя сделанная прививка может спасти жизнь.

— Любой человек может прийти в поликлинику и обратиться в регистратуру, сказав, что хочет вакцинироваться. Вакцина поступает в августе — сентябре. И это самое оптимальное время, когда лучше всего делать прививку. Каждый год грипп меняется, но мы отслеживаем изменившиеся варианты и можем их прогнозировать.

Лучше заранее позаботиться о здоровье и провакцинироваться от вирусов

Фото: Тимофей Калмаков

Не переохлаждаться и не пить спиртное!

Многие и не знают, что после вакцинации очень важно не пренебрегать правилами. Чаще всего врач проговаривает рекомендации скороговоркой и пациенты их не слышат. Несоблюдение правил может вызвать побочные эффекты и даже серьезные осложнения.

— Вакцину можно делать только здоровому, не простуженному человеку.

Бывает, что в садах и школах детей вакцинируют друг за другом, и среди них попадаются те, кто начал болеть, но это неочевидно.

Иммунной системе может не хватить сил, чтобы бороться и с начинающими болезнями, и с антигенами введенной вакцины, любая лишняя нагрузка — помеха в формировании иммунитета.

После прививки в течение трех дней нужно снизить нагрузку на организм взрослого человека, а тем более ребенка. Постарайтесь отменить сложную тренировку, начало ремонта или генеральную уборку, чтобы не переутомляться. Взрослым необходимо воздержаться от выпивки, потому что алкоголь на фоне вакцинации может привести к аллергической реакции, так как аллергия возникает из-за гиперреакции некоторой звеньев той же иммунной системы.

Прививки нужно планировать. Не нужно ходить в эти дни в баню и сауну. Визиты к стоматологу тоже лучше отменить, или прививку перенести на другое время. Особенно если предстоит удаление зуба и местный наркоз.

Также не стоит делать прививку перед экзаменом. Помимо отдыха, в эти дни нужно хорошее белковое питание.

— Люди, которые пренебрегли правилами, жалуются, что потом появляются осложнения, но нужно понять элементарное — после введения вакцины организм борется с инфекцией и ослаблен.

Это не бабушкина кладовая, а рабочий стол лаборанта-микробиолога

Фото: Тимофей Калмаков

Превратили обезьяну в человека

Геном людей состоит из огромного количества генов. Когда его стали расшифровывать, поняли что есть структурные гены, которые кодируют строение наших белков, ферментов, а есть такие генетические фрагменты, назначение которых было непонятным. Современные технологии позволили вычислить, что это древние вирусы, которые встроились в геном когда-то и остались там. Зарубежные авторы считают, что это способствовало превращению обезьяны в человека. Это одна из теорий.

— Вирусы могут заставить делать организм то, что ему не свойственно. Например, больные животные уходят умирать в темный угол жилья. Но, пораженные вирусом бешенства, они начинает кусать человека, а волки даже приходят на улицы города. Вирус становится хозяином всего макроорганизма. А нам все кажется, что они такие простые — всего-то кусочки ДНК или РНК.

Подписывайся на наш канал в Telegram и читай главные новости Перми раньше всех. Есть новость — присылай фото и видео на почту Написать письмо или пиши нам в VK .

— Давайте начнем с простого общего вопроса: что такое вирус? Это вообще живое или неживое?

— Если давать формальное определение, то это внутриклеточные паразиты, достаточно примитивно устроенные, которые могут заражать клетки и вызывать заболевания. Но это определение не отражает сути вирусов.

Чтобы понять биологическую сущность вирусов, представьте себе живую клетку. Внутри нее есть разные органеллы, есть ядро. В ядре расположены хромосомы — геном, который управляет всей жизнью клетки. Их строго определенное количество, которое удваивается, когда клетка делится. Но представьте, что в этой клетке, помимо ее собственных хромосом, вдруг откуда-то появились другие хромосомы — одна или несколько — и начинают вести себя по-хозяйски: не считаются с теми программами, которые заложены в самой клетке, а синтезируют собственные белки. А потом выходят из клетки, чтобы искать себе нового хозяина.

Вирусы можно охарактеризовать как некие автономные геномы, которые не имеют собственной клетки и способны существовать какое-то время во внешней среде в виде вирионов — состояния, при котором геном вируса упакован в капсид (белковую оболочку. — Прим. ред.). Этим вирусы принципиально отличаются от клеточной жизни.
Мы не можем назвать их организмами, потому что у них нет органов или органелл. Но это живые существа.

— Если у них нет органелл, значит, они не могут участвовать в энергетическом обмене? Вне клетки они пассивны?

— Да. С точки зрения биологии основная жизнь вируса, основные связанные с ним эволюционные события происходят именно в клетке.

— Вирусы могут заражать любые клетки? В том числе бактерии?

— Все виды клеток, все виды организмов, существующие на Земле, имеют свои наборы вирусов, которые их инфицируют.

— Как появились вирусы?

— Происхождение вирусов неразрывно связано с происхождением жизни на Земле. Согласно абиогенной теории, на Земле зародились первые самореплицирующиеся молекулы — протогеномы, которые дальше эволюционировали в двух направлениях: одни пошли по пути обособления от окружающей среды и стали формировать клетки, а другие начали выступать в роли паразитических протогеномов, которые используют для жизни чужие клетки, хотя и могут выйти из них в окружающую среду в составе капсида.

Это две отдельные ветви жизни, но они тесно связаны между собой. Вирусам нужны клетки, потому что только внутри клетки вирусы могут реплицироваться. Но и вирусы нужны клеткам: без вирусов немыслима эволюция, потому что они, начиная с самых ранних этапов эволюции клеточной жизни, были своего рода переносчиками геномов.

— Чем отличаются вирусы друг от друга?

— Вирусы — это вообще самые разнообразные живые существа на Земле.

Геном любой клетки представлен двухцепочечной ДНК, которая упакована в хромосомы, и только. У вирусов геном представлен во всех мыслимых и немыслимых формах. Это может быть такая же двухцепочечная ДНК в линейной хромосоме, или двухцепочечная ДНК в кольцевой хромосоме, или одноцепочечная ДНК, или РНК, также линейная или кольцевая, положительно или отрицательно полярная.

Все возможные формы генома, которые мы только можем себе представить, присутствуют в вирусном мире.

— Мы говорили о том, что для каждой клетки найдется какой-нибудь вирус. А как вирусы переходят от одних видов к другим? Могут ли от бактерий переходить к ядерным клеткам?

— Нет, вирусы из бактерий не могут перейти к эукариотам: это слишком далекие с точки зрения эволюции организмы. Если говорить о человеке, то к нам вирусы пришли от животных при близких контактах, например при одомашнивании. Все человеческие вирусы, которые мы знаем, — бывшие зоонозы. Оспу мы, судя по всему, получили от верблюдов, корь — от собак, коронавирус — от летучих мышей.

— А как же версия, что от змей?

— Это недостоверная информация, она с самого начала была сомнительной.

— Были еще новости, что родиной коронавируса стал рынок морепродуктов.

— Рынок морепродуктов мог быть тем местом, где были инфицированы первые заболевшие. Но это не значит, что сами морепродукты — источник этого заражения: мы с ними эволюционно все-таки очень разные.

Когда в 2002 году возникла первая эпидемия SARS, изначально в качестве источника подозревали цивет (хищные млекопитающие семейства виверровых, распространены в тропиках Старого Света. — Прим. ред.). Но потом начали обследовать виды животных, обитающих в районе вспышки, и в конце концов обнаружили, что очень похожие вирусы крайне активно циркулируют в летучих мышах. Буквально пара мутаций в поверхностном белке, который связывается с клеточными рецепторами, — и этого оказывается достаточно, чтобы такой вирус мог уже инфицировать человека.

В Китае найдены пещеры, где живут большие популяции подковоносых летучих мышей. И в этих популяциях циркулирует множество вариантов коронавируса, некоторые из которых — один или два — могут иметь такие мутации.

— Давно ли коронавирус перешел к человеку?

— Вообще с 1960-х годов, когда были открыты первые коронавирусы (сначала стало известно о двух таких вирусах, потом это число выросло до четырех), было понятно, что они просто циркулируют у нас в популяции и вызывают обыкновенные ОРВИ.

— И у популяции не возникает иммунитета?

— Какой-то возникает. Но, во-первых, насколько он стойкий? Как долго держится: полгода, год? А во-вторых, вирус тоже немного меняется, изменяет свои антигенные эпитопы, что позволяет ему избегать иммунного ответа.

— Как выглядит этот иммунный ответ?

— Вирусный патогенез достаточно сложная вещь, в нем действует множество факторов. Если клетка понимает, что она инфицирована (например, детектирует внедрение двухцепочечной РНК, которой в обычном состоянии у нее нет), она включает механизмы самоуничтожения — например, уходит в апоптоз или экспонирует антигены вируса на поверхность, чтобы ее заметил и убил Т-лимфоцит. Одновременно она продуцирует интерферон и тем самым подает сигналы всем окружающим клеткам, чтобы они немедленно прекратили синтез вообще любых белков.

Как только иммунная система идентифицирует чужеродный антиген или получает от зараженной клетки такой сигнал, возникает воспаление, повышается температура. Собственно, воспаление легких и есть проявление иммунного ответа, направленного на борьбу с вирусом.

— То есть если у человека слабый иммунитет, у него меньше вероятность заболеть воспалением легких?

— Реакция организма должна быть сбалансированной: сначала должны подействовать провоспалительные факторы, а потом их действие должно быть уравновешено противовоспалительными. Пожилой человек может скончаться от воспаления легких не потому, что иммунная система дает неправильный ответ, а потому, что этот ответ не сбалансирован.

— Могут ли эти вирусы, которые циркулируют у нас в популяции, мутировать в более тяжелую форму?

— Обычно бывает наоборот: когда появляется какая-то новая тяжелая форма, она со временем, по мере распространения, становится более легкой: приспосабливается к человеку, а человек к ней. С эволюционной точки зрения убивать хозяина — самоубийство для вируса. Самые высокопатогенные вирусы — каких-нибудь геморрагических лихорадок, птичьего гриппа и тому подобного — имеют смертность не выше 60%, и то только на первых этапах взаимодействия с человеком. Самый лучший вариант для вируса — вызывать какое-то легкое заболевание, сопровождаемое выделением жидкости, чтобы вы, когда чихаете, помогали ему распространяться.

Читайте также: