Научпоп: о вирусах
Юрий Христензен: Миллиарды лет назад органические молекулы научились реплицировать в первичном бульоне себе подобных. Так возникли первые формы жизни. Потом продвинутые молекулы создали клеточную оболочку и смогли таскать бульон с собой. Но неклеточные формы жизни никуда не исчезли. Их генетическое разнообразие до сих пор гораздо выше, чем у всех растений, животных и микроорганизмов вместе взятых.
Вирусы - это неклеточная форма жизни. Это программа, записанная в молекуле РНК/ДНК. Когда программа попадает в живую клетку, она говорит ей реплицировать вирус. Клетка сопротивляется и не хочет производить нужные белки. Вирусы с переменным успехом пытаются блокировать этот механизм. Потом вступает в действие иммунная система, которая убивает не вирус, а зараженную клетку.
Самые противные вирусы пришли к человеку от животных. Например, оспа предположительно появилась 3000 лет назад от одомашненного скота. В 70-х годах прошлого века люди в Африке заразились от макак вирусом Эболлы. А в 2013 году во многих странах распространился верблюжий коронавирус. Всего им заразилось около 2500 человек, 900 из которых погибло. Случаи заражения регистрируются и сейчас.
Препаратов прямого действия против вирусов обычно не существует. Исключение - "социальные" инфекции, такие, как СПИД, гепатит-С, грипп, герпес. Недавно сообщили об успешных испытаниях лекарства против Эболы. Вакцины, вырабатывающие иммунитет, существуют, но разрабатываются не один год и не всегда помогают от новых штаммов. Поэтому спасение утопающих - дело рук самих утопающих.
Дмитро Медведь: Хорошо бы, если бы вирусов не никогда было? Не думаю. Не знаю, как бы тогда развивалась жизнь на Земле, если бы развивалась вообще, но нас бы не было точно.
Вирусов очень много. Очень - недостаточно подходящее слово, но тут возможности языка недостаточны.
Попробуем зайти со стороны математики.
Вот, например, океан. В чайной ложке воды в среднем 50 миллионов вирусов. В основном бактериофагов. Без них океанская экосистема развалилась бы очень быстро. 90% морской биомассы - микроорганизмы, но вирусов в 10-15 раз больше. Всего за день вирусы убивают 20% этой биомассы, тем самым стимулируя рост, разнообразие и поддерживая равновесие морской жизни и сложных биогеохимических процессов. А всего вирусов на Земле не менее чем 10^31 штук.
10000000000000000000000000000000.
Звезд во всей наблюдаемой Вселенной меньше в 10 миллионов раз. А если бы все вирусы Земли составить в цепочку, то эта цепочка дотянулась бы... Куда? До Луны? До Солнца? До Альфы Центавра? Кто больше?
До Туманности Андромеды и обратно.
Совершенно непонятно, как появились вирусы. Есть три основных гипотезы. Первая говорит, что вирусы - это сбежавшие фрагменты генетического кода клеток, которые эволюционировали, приобретя способность строить оболочки и заражать другие клетки. Другая гипотеза говорит, что вирусы - это до предела упростившиеся микроорганизмы. Третья - что вначале были вирусы, а потом все остальное. Каждую из гипотез можно разгромить, задавая вопросы, на которые сторонникам гипотезы просто нечего ответить. Самая свежая гипотеза пытается объединить все три, утверждая, что вирусы образовывались неоднократно, а самые первые вирусы появились одновременно с самыми первыми клетками.
Вирусы влияют на эволюцию не только в дарвиновском смысле, отсеивая наименее приспособленных. Вирусный геном может встраиваться в клеточный, терять разрушительные способности и далее передаваться по наследству. По некоторым оценкам, примерно половина человеческого генома состоит из обломков вирусов. В основном это так называемая "мусорная ДНК", которая не кодирует белки и или никогда не считывается, или же вырезается в процессе подготовки матриц для сборки белков. Но некоторые гены работают, и они чрезвычайно важны для нас.
Наш далекий предок, так успешно переживший и господство динозавров, и уничтоживший динозавров метеорит, был почти настоящим млекопитающим, хоть и мелким. Он был теплокровным, покрыт шерстью и кормил детенышей молоком, но - не обладал плацентой, а значит, не мог вынашивать детенышей. Современные ехидны и утконосы тоже не обладают этой, пожалуй, главной фишкой млекопитающих и потому вынуждены откладывать яйца, как какие-то ящерицы.
Плацента - очень необычный орган. Ее создает не материнский организм. Ее создает зародыш, когда прикрепляется к стенке матки. Чтобы прочно закрепиться и выполнять свою функцию приграничного КПП, плацента должна буквально прорасти в стенки матки. И сделать это нужно так, чтобы не потревожить материнский иммунитет, ведь клетки плаценты для материнского организма чужие, а все чужое уничтожается. Так вот, недавние исследования показали, что плацента появилась в результате вирусной инфекции. Именно вирусная ДНК, ставшая частью генома млекопитающих, и отвечает за формирование плаценты с ее способностью прорастать в толщу слизистой и уходить от иммунитета. И это не единственное наше приобретение, появившееся благодаря вирусам. Ученые выдвигают гипотезы о роли вируса в появлении клеточного ядра, формировании имунной системы и даже тех изменений головного мозга, которые сделали человека разумным. Похоже, без вирусов нам не обойтись никак ни в эволюции, ни в повседневной жизни. Придется искать способы сосуществования.