Очень странные агенты
Сегодняшняя ситуация в мире, эпидемия (пандемия), карантин и все что с ним связано, для меня лично, кроме прочего, показала, что я ничего не знаю про вирусы. Я еще много чего не знаю, но пусть это остается на моей совести. Я решил хоть немного разобраться с чем собственно мы столкнулись. Так что изложу свои дилетантские «открытия», может кто-то еще поудивляется вместе со мной.
Начнём с определений.
«Вирус (лат. virus - яд) - неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток«
Что нибудь можно понять из этого определения? Агент - что за агент? На кого работает? Название получил от латинского слова яд, значит однозначно гадость? Собственно вирусологии уже более ста лет, но у нее нет ответа на два предельно важных вопроса -
1. Вирусы они живые или нет?
2. Вирусы это однозначно враги или нет?
Вирус нельзя убить. Он не питается, не дышит, не умеет самостоятельно передвигаться и размножаться. Он не живет. И поэтому не может умереть. Его можно только сломать или разрушить, как вещь. Биологически вирус - не существо, а, скорее, вещество. Вещество? Вроде однозначно - неживой, признаков »живого« вроде не наблюдается. Но есть кое-что, позволяющее усомниться в этом утверждении.
На сегодня известно более 6000 разновидностей вирусов. Предполагается, что их миллионы. Они очень разные -
Вирусы имеют структуру, вот например -
В самой сердцевине находится его главная часть - генетический материал. Все это покрывает капсид -
Капсид - внешняя оболочка вируса, состоящая из белков. Структурной субъединицей капсида является капсомер. Капсид выполняет несколько функций: защита генетического материала (ДНК или РНК) вируса от механических, физических и химических повреждений.
Смотрю я на все это и понимаю, что с инженерной точки зрения это мне напоминает... очень маленькую (десятки нанометров) флэшку! Внутри информация (ДНК, РНК) все это хорошо защищено аж тремя оболочками. Как это вроде нам знакомо в нашу компьютерную эпоху... Аналогия еще и потому подходящая, что если флэшка просто лежит на столе, то про нее ничего нельзя сказать - »хорошая« она или »плохая«. Флэшка не может »размножаться« самостоятельно. Лежа на столе она ничем не питается.
Все в корне меняется, когда вирус прицепляется к живой клетке (флэшку вставляют в компьютер). Каждый вид вируса может прицепиться только к определенному виду клеток. У компьютера ведь тоже много подходящих »дырочек« - разъемов, куда можно попытаться засунуть флэшку. Наверняка и у вас есть опыт, когда вы пытались вставить флэшку в разъём HDMI или даже в разъём ETHERNET...
(Какая странная ирония ситуации. Когда появились первые компьютерные вредоносные программы, то их работу объясняли на примере вирусов, а сейчас я пытаюсь рассказывать о вирусах используя компьютерные аналогии...).
Соединившись с живой клеткой вирус сам вроде как оживает. Его главная задача - доставить свой генетический материал внутрь клетки.
Потом начинается магия. »Оживший« вирус совершенно непонятно как начинает копировать свою РНК, собирать из молекул белка новые оболочки и получающиеся »клоны« вируса выталкиваются за пределы клетки. Клетка, как правило погибает из-за разрыва оболочки. Примерно все то же происходит и в случае компьютерных вирусов.
Насколько сложным является »информационная составляющая« вируса?Посадивший нас всех под домашний арест коронавирус SARS-CoV-2 в своей РНК содержит 29 903 нуклеотидов. Вроде немного. В ДНК человека их более трех миллиардов. Но вирусу и не нужно быть сложным. Главное - стать ключевым компонентом сложной системы.
А теперь немного про бактериофагов. Это разновидность вирусов, которые поражают в основном бактериальные клетки. Это, на мой взгляд, вообще некий тщательно сконструированный агрегат размером примерно в 200 нанометров. Вот его внешний вид, воссозданный с помощью CAD-системы -
По-сути это некий высокотехнологичный механизм. Он своими »лапками« прикрепляется к клетке. »Сверлит« (растворяет) отверстие в ее оболочке, центральный стержень работает как насос, он высасывает находящийся в «голове» генетический материал и впрыскивает его внутрь атакованной клетки. Обычно при описании идет потом куча специфичных терминов, но главное, что потом сама клетка уже начинает производить новых бактериофагов. Просто покажу фото одного из первых шагающих роботов «человеческого» производства (середина 60-х годов) -
В последние несколько лет вирусологи обнаружили ну совсем странные вещи.
«После добавления бактериофагов в пробирки с сенной палочкой исследователи зафиксировали сигналы на неизвестном молекулярном языке. Но «переговоры» на нем вели совсем не бактерии, а вирусы.
Оказалось, что после проникновения в бактерии вирусы заставляли их синтезировать и рассылать по соседним клеткам специальные пептиды. Эти короткие белковые молекулы сигнализировали остальным вирусам об очередном удачном захвате. Когда число сигнальных пептидов (а значит, и захваченных клеток) достигло критического уровня, все вирусы, как по команде, прекратили активное деление и притаились. Если бы не этот обманный маневр, бактерии могли бы организовать коллективный отпор или полностью погибнуть, лишив вирусы возможности паразитировать на них дальше. Вирусы явно решили усыпить бдительность своих жертв и дать им время для восстановления.
Дальнейшие исследования показали, что вирусы способны принимать и более сложные решения. Они могут жертвовать собой во время атаки на иммунную защиту клетки, чтобы обеспечить успех второй или третьей волны наступления. Они способны скоординированно передвигаться от клетки к клетке в транспортных пузырьках (везикулах), обмениваться генным материалом, помогать друг другу маскироваться от иммунитета, кооперироваться с другими штаммами, чтобы пользоваться их эволюционными преимуществами.«
Вот такие »Агенты Смиты«, прямо как в »Матрице«.
Скажу сразу, что для тех, кто считает физический мир самодостаточным, всё описанное необъяснимо. В лучшем случае они могут привести соображение, что мол за многие миллиарды лет просто сама собой реализовалась вероятность самопроизвольного возникновения всего, что есть. Правда им приходится выйти за известные временные рамки существования Вселенной (12-14 миллиардов лет) и оперировать уже сотнями миллиардов, а то и триллионами лет. А вот с точки зрения »Новой физики« описанное находит свое объяснение. Кстати, недавно вышло переработанное и дополненное издание книги А.А. Гришаева - ( http://newfiz.info/digwor/digwor.html )
Теперь по-поводу второго вопроса - »Вредны или полезны вирусы?«. Как говорится, здесь не все так однозначно. Вирус - это один из способов общения наших генов с миром. Иногда этот диалог дает неожиданные результаты.
Появление плаценты - структуры, соединяющей плод с материнским организмом, - стало ключевым моментом в эволюции млекопитающих. Трудно представить, что необходимый для ее формирования белок синтицин кодируется геном, представляющим собой не что иное, как «одомашненный» ретровирус.
Другой пример - нейронный ген Arc. Он необходим для синаптической пластичности - способности нервных клеток формировать и закреплять новые нервные связи. 350-400 миллионов лет назад в организм млекопитающего попал ретровирус, контакт с которым привел к формированию Arc. А теперь этот вирусоподобный ген помогает нашим нейронам осуществлять высшие мыслительные функции.
Странная социальная «псевдожизнь» вирусов привела недавно к появлению новой науки - социовирусологии.
«Речь не идет о том, что вирусы обладают сознанием, оговаривается один из ее создателей микробиолог Сэм Диас-Муньос. Но социальные связи, язык коммуникации, коллективные решения, координация действий, взаимопомощь и планирование - это признаки разумной жизни.»
Как бы там ни было, пока нет окончательного ответа и на вопрос «Живые ли они?» и на вопрос «Приносят однозначный вред или нет?».
Короче - «Сиди дома! Думай!»