Вирусите не се размножуваат туку се реплицираат. На границата на живото и неживото. Сепак, еволуираат.

25.03.2020 02:58
Вирусите не се размножуваат туку се реплицираат. На границата на живото и неживото. Сепак, еволуираат

Се чини дека деновиве нѐ напаѓаат невидливите сили на природата, оние кои владееле на Земјата далеку пред нас. Бидејќи не знам ништо за метеорите или сеизмологијата, можам само да се обидам да ви го приближам невидливиот свет на вирусите кој е во состојба преку ноќ да го сруши долго градениот мит за човечката супериорност и владеењето на оваа планета.

Во нормални околности, вирусите се таму некои „битија“ кои повремено главно ни создаваат бенигни и решливи проблеми, барем кога се работи за земјите од западниот свет. Кога и да слушнеме за зика и ебола ни се чини дека некој ни прераскажува некаков филм со катастрофа и дека тоа впрочем и не е нечија реалност, сѐ додека еден ден не се разбудиме во неа.

Како е можно нешто што не го гледаме со голо око, нешто со толку инфериорен геном да има таква разорна моќ и да посее таков страв и несигурност меѓу нас луѓето, навикнати дека за сѐ постои некое решение? Како одговор на тоа прашање можеме да го парафразираме хитот на една наша пејачка: „За живот ми треба малку“ и токму тоа е клучот на еволутивниот успех на вирусите. Зашто колку ти е покомплициран лајфстајлот толку си поранлив и поподложен на непредвидливите промени во околината. Сигурно се пронајдовте во ова, зар не? За утеха, кога располагаш со многу различни комплицирани животни процеси, можеби ќе се најде и некое ад хок решение меѓу нив, а пример за тоа е нашиот имунолошки систем кој „по мерка“ произведува антитела за голем број нешта со кои првпат се среќаваме во животот. За жал, ни тој не е сосема непобедлив.

Да им се вратиме на вирусите: дали тие се нешто живо или неживо? Се навикнавме да ги поистоветуваме со некои „животинчиња“, зашто веројатно на тој начин ни е полесно да се соочиме со нив. Но, за да можеме да одговориме на прашањето прво мораме да дефинираме што го прави жив некој организам. Постојат неколку карактеристики според кои нешто што е живо се разликува од неживото.

Живи битија:

1) се метаболички активни, односно поедноставно кажано, мора да се хранат а тоа значи да земаат нешта од својата околина и да ги преработуваат во соединенија кои им требаат за изградба на сопствен организам и за добивање енергија за живот. Енергијата секако е потребна за да се одржи редот и функционирањето на сложените биохемиски процеси кај живите битија. Тоа е така зашто и покрај општата тенденција на ентропијата и натаму заедно се држиме како група молекули. Јасно е дека за тоа треба да се вложи енергија. Живите битија ја одржуваат внатрешната динамичка рамнотежа на таканаречената хомеостаза со трошење на енергијата која ја добиваат од метаболичките процеси.

2) дишат, она што повеќето од нас го сметаат за дишење е вдишување кислород преку органите за дишење, но тоа е само еден вид дишење во живиот свет (иако дефинитивно најзастапено). Во биохемиска смисла на ниво на поединечни клетки дишењето впрочем е процес на разградување за да се дојде до енерија за живот, а тоа може да се случува и во анаеробни услови дури и во рамки на нашите клетки.

3) како резултат на метаболичките активности и дишењето се создаваат разни отпадни продукти од кои живите битија се ослободуваат преку исфрлање - екскреција

4) се движат, тоа е јасно за животните, а секако важи и за растенијата - сетете се на примерот со сончогледот

5) растат

6) се размножуваат

7) чувствителни се на дразби од околината како светлина, гравитација, разни хемиски материи во околината и слично.

Слика 2 - Вирус на мозаична болест кај тутунот. А) системска инфекција на листот на тутунот В) вирус на мозаична болест кај тутунот под електронски микроскоп

Во контекст на ваквото поимање на животот, да се вратиме назад на вирусите. Како, впрочем, се откриени?

Името вируси доаѓа од латинскиот корен на зборот кој означува отров. Тоа не е чудно зашто кон крајот на 19 век тој поим почнал да се користи во контекст на болестите како што е беснилото, кога е откриено дека го предизвикуваат честички кои се однесувале како бактерии но биле многу помали од нив.

Во златната ера на микробиологијата, помеѓу двете светски војни, вирусите се кристализирани за првпат. Кристализацијата на макромолекулите во биохемијата е изразито важна зашто со тоа макромолекулите се доведуваат во облик преку кој може понатаму да се проучуваат во биохемиски/биофизикален контекст. Првиот кристализиран вирус бил вирусот на мозаичната болест на тутунот (слика 2) и тогаш било заклучено дека се работи за молекуларен комплекс кој не поседува автономни метаболички функции ниту има биохемиски активности карактеристични за живите битија; вирусите во тоа време биле нарекувани и инертни хемиски соединенија. Во кристализацијата на вирусите на мозаичната болест на тутунот во 1935 година учествувале научници од универзитетот Рокфелер во Њујорк предводени од Вендел Стенли кому за ова откритие му е доделена и Нобелова награда 1946 година и тоа во областа хемија.

Со понатамошни истражувања било утврдено дека вирусите се состојат од нуклеинска киселина (ДНК или РНА) која е обвиткана со протеинска обвивка (капсида), а понекогаш имаат и дополнителен липиден слој (слика 3). Кога се открило дека вирусите имаат нуклеински киселини, веќе не можеле да се отфрлат како обични хемиски отрови бидејќи знаеме дека овие молекули пренесуваат генетска информација и содржат информации за составот на некој (жив) организам. Па, дали тогаш вирусите навистина се живи битија?

Затоа, да почнеме да ги анализираме во контекст на дефиницијата со карактеристиките на живото. Првиот критериум кој го наведовме е дека можат самостојно да ги спроведуваат метаболичките процеси и да ја одржуваат внатрешната рамнотежа на животните процеси. Дали вирусите се во состојба да го направат тоа? Одговорот е не. Тие не можат да постојат во целост надвор од контекстот на клетките чии метаболички процеси ги користат. Дури би можеле да кажеме дека паразитираат на живите клетки. Вирусите ги напаѓаат и растенијата и животните и бактериите. Ги користат нивната енергија и процесите на биосинтезата за да ја копираат својата нуклеинска киселина и за да изградат протеини со кои е обвиткана нуклеинската киселина. Потоа ги користат транспортните механизми во клетката за да излезат од неа а некогаш заради тоа едноставно и ја убиваат. Некои се вградуваат во геномот на матичните клетки и така се прикриваат и нивната генетска информација се копира заедно со остатокот од геномот на клетките и потоа вирусот понатаму ги шири своите копии. Пример за такви вируси се ретровирусите или, на пример, вирусот ХИВ. Надвор од живите клетки вирусите можат да егзистираат евентуално во некаков „хибернирачки облик“ и доколку набрзо не најдат нов домаќин тие впрочем ја губат способноста за инфицирање живи организми. За тоа станува збор кога ќе се каже колку време некој вирус може да „преживее“ на некоја површина, надвор од клетките.

Слика 3 - Разни примери за градбата на вирусите

Дали вирусите дишат? Односно, дали самостојно произведуваат енергија за својата егзистенција? Одговорот повторно е не. Како што ги користат процесите за изградба на клетки кај домаќинот така ја користат и нивната енергија и кога се наоѓаат надвор од живите клетки не се ни во состојба самостојно да произведуваат енергија.

Бидејќи самостојно не ги спроведуваат метаболичките процеси за трансформирање на материите и енергијата туку ги користат механизмите на клетките на домаќинот, нивната егзистенција надвор од клетките не создава никакви отпадни продукти па според тоа немаат ниту својство за екскреција.

Дали вирусите се движат? Сега би рекле, па да, еве гледате дека ги користат и авионите и возовите, зошто инаку би го сопирале целиот сообраќај. И навистина, вирусите се шират многу брзо но не благодарение на сопствената способност за движење; тие се пасивно препуштени на движењето на својот домаќин/преносител и на ширењето преку механизмите за нивна екскреција. Во случајот со сегашната епидемија вирусите пасивно (но многу ефикасно) ги користат честичките на аеросолите кои ги исфрламе од нашиот систем за дишење за да прескокнат на некој друг домаќин. Впрочем, тоа е долг и макотрпен процес и затоа вирусните честички мораат и да се размножат во многу копии за статистички барем некои да се најдат кај поволен домаќин. На пример, замислете некој да кивне во Лика во некоја шумичка каде густината на населението е таква каква што е, евентуално ќе исплаши некоја од мечките и споредете го тоа на пример со кивање во некој автобус од јавниот превоз. А потоа замислете дека тоа е автобус во некој милионски град во Кина за кој не сте слушнале никогаш. И станува јасно дека понекогаш изолираноста и животот во некоја пустелија имаат и предности.

Дали вирусите можат да растат и да се размножуваат самостојно? Под раст се подразбира својството на организмите да имаат живот организиран во форма на клетки кои имаат поедини функционални делови кои можат самостојно да извршуваат различни задачи, а исто така можат да се здружуваат во колонии или да создаваат комплексни творби како, на пример, човечкото тело. Дали вирусите можат да формираат вакви творби - одговорот е не.

Дали можат да се размножуваат? Не можат надвор од контекстот на клетките, и во овој случај поимот за размножување како што го сфаќаат биолозите впрочем бил погрешно употребен зашто вирусите во клетките користат механизми кои не се нивни за да се прекопираат - затоа и се користи поимот репликација на вирусите, наместо терминот размножување. Значи, вирусите не се во состојба самостојно да се реплицираат, а уште помалку можат да се поделат на две „единки“ ако тоа го земеме како пример за наједноставен облик на размножување, а за покомплексните облици и да не зборуваме.

Дали вирусите имаат способност за примање дразби и реакции? Одговорот исто така е не. Барем не во класична биолошка смисла, зашто кога вирусот доаѓа во близина на клетката за неа може да се поврзе и во зависност од тоа дали поврзувањето било успешно доаѓа до активација на разни процеси како кај клетката така и кај самиот вирус. Така што во контекст на меѓусебната интеракција на клетките и вирусите одредена акција и реакција сепак постои, но тоа не може да се смета за конвенционален биолошки одговор за билозите да го сфаќаат во контекст на опишување нешто што има карактеристики на жив организам.

Значи, од сето наведено, според биолошките критериуми, вирусите не се сметаат за живи, односно се наоѓаат на границата на живото и неживото зашто немаат својства кои го карактеризираат некој жив организам и не можат да егзистираат долго надвор од живите организми.

САРС-КоВ-2 (портокалово) под електронски микроскоп. Се чини дека таквото „суштество“ би требало да биде неспособно да направи што било, и тоа навистина е надвор од живите клетки

Па, сепак, тие по влегувањето во клетките на живиот организам ги окупираат нејзините животни процеси, ја копираат својата нуклеинска киселина, ги користат мерките за експресија на гените на постојните клетки за да ја активираат генетската информација која ја носат самите, а се работи само за неколку вирус-специфични гени кои мораат да произведат вирусни ензими во клетките кои се специфично потребни за изградба на самиот вирус. Во случајот со САРС-КоВ-2 вирусот се работи за молекула РНА која содржи 15 гени. Се чини дека таквото „суштество“ би требало да биде неспособно да направи нешто и тоа во таа смисла и е неспособно кога се наоѓа надвор од живите клетки, но кога е во својот домаќин се претвора во речиси непобедлив противник.

Еволуциската стратегија на вирусите оди во насока на создавање огромен број сопствени копии, при што не е ни важно, но секако пожелно е тоа копирање да не биде ни баш премногу прецизно зашто така настануваат нови подваријанти на вирусите во некои од милијардите честици кои ќе се создадат а кои потоа се потенцијално уште поефикасни во своето реплицирање. Тоа е причина зошто вирусите (особено РНА вирусите) мутираат мошне брзо. Дополнителни проблеми создава и ситуацијата кога некој домаќин ќе се инфицира со различни видови вируси и тие сега во клетките можат да ги измешаат своите геноми и на тој начин дополнително да ја забрзаат својата еволуција. Во такви ситуации вообичаено се случува и можноста да прескокнат од еден вид на друг - на пример од лилјак преку камила на човек како што беше случај со МЕРС-от, а веројатно слична патека на прескокнување имал и овој актуелен вирус. Значи, вирусите еволуираат и можеби тоа е еден од важните аргументи во корист на тоа дека би можеле да се категоризираат во живиот свет, бидејќи подлежат на силите на еволуцијата.

Како знаеме дека се случува тоа? Благодарение на можноста за изолација и секвенцирање на нуклеинската киселина на вирусот можно е од примероците добиени од различни потенцијални домаќини како и од истите домаќини (на пример луѓето) од различни страни од светот врз основа на положбата и бројот одредени мутации во секвенцата да се утврди хронологијата со која се случувале. Така можеме и да утврдиме во која насока патувал вирусот. Пример за тоа е кога неодамна се утврди дека „италијанскиот“ САРС-КоВ-2 вирус се разликува од кинеската верзија. На овој начин вирусите можат да станат и побенигни и поопасни.

Но, еволуциската стратегија на вирусот во голем дел се состои во тоа тој да не го убие својот домаќин туку што помалку да го онеспособи за да може да го шири вирусот понатаму. Затоа многу смртоносните вируси во принцип имаат ограничена локализација и дофат (сѐ до ситуацијата со денешното глобално село) и не ни излегуваа од рамки на локалните заедници кои ги заразиле. Дури и кога ќе се проширеа надвор од својот локалитет, на пример како некои лица кои патувајќи од Африка ја пренеле еболата на својот локалитет, бидејќи се работи за болест која брзо го онеспособува домаќинот, можноста за ширење на вирусот е ограничена.

Добро, можеби не се баш живи, но дали се мртви? Ако смртта ја дефинираме како прекин на биолошките функции на живиот организам тогаш ако вирусите не биле живи така не можеме да кажеме ни дека се мртви. Нивните активни честички кои имаат способност за инфицирање на клетките одредено кратко време од настанокот во живата клетка не можеме да ги сметаме за живи, како што во биолошки контекст не е соодветен ни поимот умртвеност кој да речеме се користи кај дефинирањето на некои антивирусни вакцини, па затоа е подобро да се користи поимот атенуација или инактивација. Вирусите се токму гранични - неживи биолошки ентитети додека не „оживеат“ во клетките.

И сега, кога мислиме дека колку-толку разјаснивме што се и што не се вирусите, ете ни ги релативно неодамна откриените приони, инфективни протеински честички без нуклеински киселини кои исто така имаат своевидно органичено својство на саморазмножување во живите клетки. Дали се сеќавате на кравјото лудило? Е па тоа е тоа, а има идеја дека и некои невродегенеративни болести како АЛС, Паркинсоновата или Алцхајмеровата болест се шират во нашиот организам како прионски болести, но за тоа во некоја друга прилика.

Д-р сци. Тамара Чачев е виша научна соработника во Заводот за молекуларна медицина на Институтот Руѓер Бошковиќ.

Извор: http://ideje.hr

Слични содржини

ОкоБоли главаВицФото