Бытует мнение, что вирусы существуют исключительно для того, чтобы доставлять человеку страдания. Это заблуждение. Ведь если они исчезнут, мир изменится, и не к лучшему. Ученые считают, что неклеточные инфекционные агенты влияют на эволюционный потенциал всей жизни на планете, включая Homo Sapiens. Об этом пишет «Би-би-си».
За несколько тысячелетий патогены унесли огромное количество жизней. Только в ХХ веке от 50 до 100 миллионов человек погибли от «испанки», около 200 миллионов умерли от оспы. Пандемия COVID-19 — лишь одна из серии бесконечных атак смертельных вирусов на человечество.
Photo by Unsplash.com
Но исчезновение вирусов привело бы к фатальным последствиям. Куда более опасным, чем любая, самая сильная вспышка инфекции. «Если бы все вирусы внезапно пропали, мир стал бы чудесным местом примерно на полтора дня, а потом бы мы все умерли», — говорит эпидемиолог из Висконсинского университета в Мадисоне Тони Голдберг.
Подавляющее большинство вирусов не патогенны для человека, а многие из них играют важнейшую роль в жизни экосистем. Какие-то поддерживают здоровье отдельных организмов — от грибов и растений до насекомых и людей. «Мы живем в равновесии, в идеальном балансе, и вирусы — часть этого мира», — говорит вирусолог из Национального автономного университета Мексики Сусана Лопес Шарретон.
Люди наслышаны лишь о тех вирусах, что представляют опасность. Анализ их «собратьев», поддерживающих жизнь на планете, а не убивающих нас, начался совсем недавно, и занимается им небольшая группа ученых. Они «пытаются сформировать справедливое и взвешенное представление о мире вирусов и показать, что среди них есть и хорошие», говорит Голдберг.
Пока неизвестно, сколько вирусов на нашей планете. Официально классифицированы тысячи, но их счет может идти на миллионы. «Мы обнаружили лишь небольшую часть, потому что не уделяли изучению должного внимания», — говорит эколог по вирусам из Университета штата Пенсильвания Мэрилин Руссинк.
Ученые также не знают, какой процент от общего количества вирусов опасен для человека. «В процентном числовом выражении он близок к нулю», — говорит вирусолог из Университета Британской Колумбии Кертис Саттл.
Пример полезных, чрезвычайно важных вирусов — бактериофаги. Их название происходит от греческого слова phagein, что означает «пожирать». «Они основные хищники бактериального мира, — говорит Голдберг. — Без них у нас были бы большие проблемы».
Photo by Unsplash.com
Бактериофаги — регуляторы популяций бактерий в океане и, вероятно, в любой другой экосистеме на планете. Если они внезапно исчезнут, баланс в микромире нарушится. Это очень опасно для океана, где более 90% всех живых существ — микроорганизмы, которые производят половину кислорода на Земле.
Каждый день бактериофаги убивают 20% микробов и 50% бактерий в морской воде. Отбраковывая таким образом микроорганизмы, они обеспечивают планктону, вырабатывающему кислород, достаточное количество питательных веществ, участвующих в фотосинтезе. В конечном итоге именно это поддерживает жизнь на планете.
Photo by Unsplash.com
Исследователи также обнаружили, что вирусы имеют огромное значение в регулировании количества насекомых-вредителей. «Когда популяции становятся слишком многочисленными, вирусы начинают очень быстро размножаться и "сбивать" эту популяцию, создавая пространство для всего остального», — говорит Кертис Саттл. Этот процесс называется «убить победителя», он работает и для контроля численности других видов живых существ, в том числе людей. Пример — пандемии.
От вирусов также зависит выживание некоторых организмов. Так, они помогают коровам и другим жвачным животным превращать клетчатку, содержащуюся в траве, в сахара, которые участвуют в процессах формирования мышц и выработки молока.
Руссинк и ее коллеги выяснили, что подвергшиеся воздействию вируса семена перца халапеньо отталкивают тлю. Они также обнаружили, что растения и грибы обычно передают вирусы следующим поколениям. Ученые предполагают, что вирусы должны каким-то образом помогать их хозяевам. «В противном случае, зачем растения сохраняют их?» — задается вопросом Руссинк. «Если все эти полезные вирусы исчезнут, растения и другие организмы, которые их содержат, вероятно, станут слабее или даже погибнут», — считает она.
Photo by Unsplash.com
Заражение доброкачественными вирусами может помочь предотвратить появление некоторых патогенных микроорганизмов и у людей. Например, вирус GB типа C, сходный с вирусом гепатита С, — непатогенный отдаленный родственник вируса лихорадки Западного Нила и лихорадки денге. Доказано, что он замедляет развитие СПИДа у ВИЧ-инфицированных людей. Он также снижает вероятность смерти у инфицированных вирусом Эбола.
Ученые проводили эксперименты на мышах и установили, что вирус герпеса делает их менее восприимчивыми к определенным бактериальным инфекциям, включая бубонную чуму и листерию (распространенный тип пищевого отравления). Заражение людей в рамках эксперимента по понятным причинам не проводилось, но авторы исследования полагают, что у человека результаты были ли аналогичными. Установлено, что герпес фактически вступает в «симбиотические отношения» со своим хозяином, предоставляя ему иммунные преимущества.
Вирусы — одни из наиболее перспективных терапевтических средств для лечения некоторых заболеваний. Так, в фаготерапии, изучению которой в Советском Союзе уделяли большое внимание еще в 1920-х годах, вирусы используются для борьбы с бактериальными инфекциями. Сейчас это быстро развивающаяся область медицины. Методы фаготерапии позволяют «подстраивать» лечение для уничтожения определенных видов бактерий, вместо того чтобы без разбора убивать все бактериальные популяции, как это делают антибиотики. К тому же организм человека стал более устойчив к антибиотикам, и зачастую они не работают.
В онкологии применяют онколитические вирусы. Они избирательно инфицируют и уничтожают раковые клетки. Метод все чаще признается менее токсичным и более эффективным при лечении рака.
National Cancer Institute, Photo by Unsplash.com
Вирусы постоянно размножаются и мутируют, поэтому представляют собой огромное хранилище генетических инноваций, которые могут использовать другие организмы. При этом они «вставляют» себя в клетки носителя и заимствуют их инструменты репликации. Если это происходит в яйцеклетке и сперматозоидах, вирусный код может быть передан следующему поколению и стать постоянно интегрированным.
Вирусные элементы составляют примерно 8% генома человека, а геномы млекопитающих содержат около 100 тысяч остатков генов, происходящих из вирусов. Вирусный код часто проявляется в виде инертных фрагментов ДНК, но иногда он дает новые полезные и даже необходимые функции. Два года назад две исследовательские группы ученых из США, Англии и Дании независимо друг от друга сделали удивительное открытие. Они выяснили, что ген вирусного происхождения кодирует белок, который играет ключевую роль в формировании долговременной памяти путем перемещения информации между клетками нервной системы.
Photo by Unsplash.com
В 2018 году доцент Университета штата Колорадо Эдвард Чонг обнаружил, что люди обязаны способностью к живорождению небольшому фрагменту генетического кода, возникшему из-за вмешательства древних ретровирусов, которыми заразились наши предки более 130 миллионов лет назад. «Человеческая беременность была бы совсем другой — возможно, ее даже не было бы, — если бы не многочисленные ретровирусные пандемии, поражающие наших эволюционных предков», — написал Чонг. Результаты исследования опубликовал научный журнал PLOS Biology.
