We wszechświecie jest więcej wirusów niż gwiazd. Dlaczego tylko niektóre z nich nas zarażają?

15 kwiecień 2021

Artykuł choć ciekawy pod względem wprowadzenia do tematyki przeskakiwania wirusów między gatunkami oraz ze zwierząt na ludzi, to w zasadzie jest zasłoną dymną dla badań typu uzyskiwania funkcji [gain of function] w opracowywaniu broni biologicznej.

Odporność stada – Dlaczego szczepionki są przymusowe – napisy PL

 

Więcej wirusów niż gwiazd

 

Na Ziemi istnieje ponad kwadrylion kwadrylionów pojedynczych wirusów, ale większość z nich nie jest gotowa, by wskoczyć w człowieka. Czy potrafimy znaleźć te, które są? 

Szacuje się, że na naszej planecie istnieje 10 nonillionów (10 do potęgi 31) pojedynczych wirusów – wystarczająco dużo, by przypisać jeden do każdej gwiazdy we wszechświecie 100 milionów razy. Więcej wirusów niż gwiazd, o wiele więcej.

Wirusy przenikają każdy aspekt naszego naturalnego świata, kipiąc w wodzie morskiej, dryfując w atmosferze i czając się w drobnych cząsteczkach gleby. Ogólnie uważane za byty nieożywione, te patogeny mogą replikować się tylko z pomocą gospodarza i są zdolne do porywania [atakowania] organizmów z każdej gałęzi drzewa życia – w tym wielu ludzkich komórek.

Jednak przez większość czasu naszemu gatunkowi udaje się żyć stosunkowo bez chorób w tym pełnym wirusów świecie. Powód dla którego tak się dzieje ma mniej wspólnego z odpornością ludzkiego organizmu na choroby, niż z biologicznymi dziwactwami samych wirusów, mówi Sara Sawyer, wirusolog i ekolog chorób z Uniwersytetu Kolorado w Boulder. Patogeny te są niezwykle wybredne w stosunku do komórek, które infekują, i tylko nieskończenie mała część wirusów, które nas otaczają, stanowi jakiekolwiek zagrożenie dla ludzi.

Mimo to, jak wyraźnie pokazuje trwająca pandemia COVID-19, epidemie nowych ludzkich wirusów zdarzają się – i nie są tak nieoczekiwane, jak mogłoby się wydawać.

Wytworzony w laboratorium koronawirus wywołał debatę – Jef Akst [2015]

Aby lepiej przewidywać i zapobiegać wybuchom epidemii, naukowcy skupiają się na cechach, które mogą wyjaśniać, dlaczego niektóre wirusy, a nie inne, mogą przedostać się na ludzi. Niektóre mutują częściej, co być może ułatwia ich rozprzestrzenianie się na nowych żywicieli, podczas gdy innym pomagają spotkania ludzi ze zwierzętami, które stwarzają okazję do przeskakiwania z jednych gatunków na inne.

Jeśli chodzi o epidemie, „faktycznie istnieją pewne wzorce”, mówi Raina Plowright, ekolog chorób z Montana State University. „I są to wzorce przewidywalne”.

 

Przekraczanie podziałów między gatunkami

 

Większość nowych chorób zakaźnych wkracza do populacji ludzkiej w ten sam sposób, co COVID-19: jako choroba odzwierzęca, czyli choroba, która zaraża ludzi za pośrednictwem zwierząt. Uważa się, że same ssaki i ptaki są siedliskiem około 1,7 miliona nieodkrytych typów wirusów – liczba ta skłoniła naukowców z całego świata do zbadania dzikiej fauny i flory Ziemi w poszukiwaniu przyczyn kolejnej pandemii naszego gatunku. (Bakterie, grzyby i pasożyty również mogą przechodzić ze zwierząt na ludzi, ale te patogeny mogą zazwyczaj rozmnażać się bez zarażania żywicieli, natomiast wiele wirusów jest lepiej przygotowanych do przekraczania granic pomiędzy gatunkami).

Aby pomyślnie przeskoczyć z jednego gatunku na drugi, wirus musi pokonać szereg przeszkód biologicznych. Patogen musi opuścić jedno zwierzę i wejść w kontakt z innym, a następnie wywołać infekcję u drugiego gospodarza – mówi Jemma Geoghegan, wirusolog z Uniwersytetu Macquarie. Jest to tzw. efekt rozlewania [spillover event]. Po tym, jak wirus zadomowi się w nowym żywicielu, musi rozprzestrzenić się na innych przedstawicieli tego gatunku.

Dokładne liczby są trudne do oszacowania, ale zdecydowana większość przypadków przeskoczenia wirusa ze zwierzęcia na człowieka prawdopodobnie kończy się infekcjami, które nie wychodzą poza pierwszego osobnika. Aby nowy wirus mógł rzeczywiście wywołać epidemię, „tak wiele czynników musi się zgrać” – mówi Dorothy Tovar, wirusolog i ekolog chorób z Uniwersytetu Stanforda.

inspektorzy pobierają od kurczaka próbkę krwi do badania na obecność ptasiej grypy - Więcej wirusów niż gwiazd

W Can Tho w Wietnamie inspektorzy pobierają od kurczaka próbkę krwi do badania na obecność ptasiej grypy.

 

Czynniki te obejmują częstotliwość kontaktów zwierząt przenoszących wirusy z ludźmi, sposoby rozprzestrzeniania się wirusa, czas, przez jaki wirus może przetrwać poza organizmem gospodarza, oraz skuteczność, z jaką wirus może pokonać ludzki system odpornościowy. Błąd na każdym etapie łańcucha przenoszenia może udaremnić próbę zainfekowania nowego gatunku przez patogen. Nawet czynniki, które wydają się nieszkodliwe, takie jak ponadprzeciętne opady deszczu czy lokalne niedobory żywności, mogą zmienić dynamikę interakcji między ludźmi i zwierzętami.

Dla wirusów jednym z najtrudniejszych aspektów przenoszenia jest dostanie się do komórek nowego gospodarza, które zawierają molekularną maszynerię potrzebną tym patogenom do replikacji. Proces ten zazwyczaj polega na tym, że wirus przyczepia się do cząsteczki, która znajduje się na zewnątrz ludzkiej komórki – trochę jak klucz zatrzaskujący się w zamku. Im lepsze dopasowanie, tym większe prawdopodobieństwo, że patogen dostanie się do wnętrza komórki. SARS-CoV-2, koronawirus wywołujący COVID-19, łączy się z białkiem ACE2, aby wejść do komórek ludzkich dróg oddechowych.

Dr Dolores Cahill: Jak SARS-CoV-2 zmodyfikowano w laboratorium?

Jak mówi Sara Sawyer, w przypadku każdego gospodarza „istnieje bardzo mała liczba patogenów, które są w stanie” włamać się do jego komórek w ten sposób. Zdecydowana większość wirusów, z którymi się stykamy, po prostu odbija się od naszych komórek, ostatecznie opuszczając nasze ciała jako nieszkodliwi goście.

 

Wiele twarzy wirusów

 

Czasami jednak jakiś patogen zdoła się prześlizgnąć. Wiadomo, że ponad 200 wirusów wywołuje choroby u ludzi i wszystkie są zdolne do przedostania się do ludzkich komórek. Ale prawie na pewno nie zaczynały one od tej umiejętności.

Jak mówi Sara Sawyer, cząsteczki gospodarza, do których wirusy się przyczepiają, zwane receptorami, są bardzo zmienne u poszczególnych gatunków. „Kluczową właściwością wirusa, który może wywołać chorobę odzwierzęcą, jest to, że może on, przy niewielkiej liczbie kroków ewolucyjnych, przystosować się do korzystania z ludzkiej wersji tego receptora”.

Wirusy o dużej elastyczności genetycznej, a w szczególności te, które kodują swoje genomy jako RNA, a nie DNA, są dobrze przystosowane do przekraczania podziałów gatunkowych. W porównaniu z wirusami i komórkami, które opierają się na DNA, wirusy RNA mają tendencję do niechlujstwa podczas kopiowania swojego kodu genetycznego, wprowadzając mutacje z dużą częstotliwością. Ten podatny na błędy proces tworzy ogromną różnorodność w populacjach wirusów RNA, pozwalając im w szybkim tempie przystosowywać się do nowych środowisk – w tym do nowych gatunków gospodarzy – mówi Sarah Zohdy, ekolog z Uniwersytetu Auburn.

Dr Geert Vanden Bossche: Masowe szczepienia podczas pandemii – korzyści i ryzyka

Spośród patogenów, które zainfekowały populację ludzką w ostatnich dziesięcioleciach, większość stanowią wirusy RNA, w tym Ebola, SARS, MERS, Zika, kilka wirusów grypy oraz SARS-CoV-2.

Niektóre wirusy mogą również zmieniać swój kod genetyczny za pomocą drugiej metody, która przypomina nieco rozmnażanie płciowe. Kiedy dwa genetycznie niepodobne wirusy zakażą tę samą komórkę, mogą w trakcie replikacji wymieniać między sobą segmenty swoich genomów, dając w efekcie wirusy hybrydowe, które różnią się od swoich „rodziców”. Wirusy grypy, które bazują na RNA, należą do tych, które zarówno mutują niezależnie, jak i często mieszają swoje genomy – cechy, które pomogły grypie przenosić się pomiędzy całą menażerią dzikich i domowych gatunków, w tym świniami, wielorybami, końmi, fokami, kilkoma rodzajami ptaków i oczywiście ludźmi.

 

Patogen „doskonały”

 

Jednak ani mutacja, ani krzyżowanie się wirusów nie gwarantują rozprzestrzeniania się – wirusy, którym brakuje jednej lub obu cech, nadal mogą zakażać szeroki zakres żywicieli.

Kilka lat temu Geoghegan i jej koledzy zidentyfikowali szereg innych cech wspólnych dla wirusów wywołujących choroby u ludzi. Ich analiza ujawniła, że wirusy zdają się czerpać korzyści z ukrywania się u swoich gospodarzy przez długie okresy czasu, nie będąc przy tym śmiertelnymi. Dłuższe infekcje prawdopodobnie dają tym podstępnym patogenom więcej czasu na dostosowanie się i rozprzestrzenianie się na nowe gatunki.

Wywiad z dr Judy Mikovits o retrowirusach i ksenotransplantacji

Wiele patogenów, które przeskakują na ludzi, pochodzi od gryzoni, nietoperzy i naczelnych, prawdopodobnie z powodu kombinacji liczebności tych gatunków, bliskości ludzi i biologicznych podobieństw do ludzi, mówi Zohdy. I oczywiście, wirusy związane ze znanymi patogenami ludzkimi, takie jak nowe szczepy grypy i nowy koronawirus, są zawsze możliwym zagrożeniem. Chociaż wiele z tych mikrobów mimo wszystko jest nieszkodliwych dla ludzi, garść zmian genetycznych może sprawić, że będą one kompatybilne z naszymi komórkami.

Same cechy wirusów nie wystarczą do przewidywania pandemii. Ale ponieważ naukowcy nadal katalogują różnorodne wirusy zamieszkujące naszą planetę, znajomość niektórych z tych charakterystycznych cech może pomóc im w ustaleniu priorytetowych patogenów do dalszych badań – mówi Tracey Goldstein, zastępca dyrektora Instytutu One Health Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis. Po zidentyfikowaniu kandydata na wirusa w terenie, może on zostać przeniesiony do laboratorium, aby sprawdzić, czy jest w stanie zainfekować i replikować się w ludzkich komórkach.

Peter Daszak o badaniach nad koronawirusami w Chinach [grudzień 2019]
Jak chińska “kobieta nietoperz” polowała na wirusy, od SARS do nowego koronawirusa – Jane Qiu
EcoHealth Alliance ukryło prawie 40 milionów dolarów z Pentagonu i zmilitaryzowało naukę o pandemii – Sam Husseini

Tradycyjnie, wiele z tych kroków było wykonywanych przez różne grupy badaczy, z których jedni skupiali się na pobieraniu próbek wirusów w środowisku naturalnym, a inni głównie na charakteryzowaniu patogenów w laboratorium – mówi Tovar. Jednak naukowcy nie mogą uzyskać pełnego obrazu patogenów, które mogą stanowić dla nas zagrożenie bez nadzoru w terenie, a bez eksperymentów laboratoryjnych nie mogą potwierdzić, które z nich stanowią największe zagrożenie.

„Tak wiele rzeczy musi się ze sobą łączyć, a wszystko to ma znaczenie” – mówi Plowright. Ale ta złożoność może działać na korzyść ludzi: Im więcej czynników mających wpływ na „efekt rozlewania” badacze zidentyfikują, tym więcej będą mieli możliwości interwencji. W końcu, mając wystarczająco dużo informacji, możemy nawet być w stanie powstrzymać epidemie zanim się pojawią.

„Ilość informacji, które udało nam się uzyskać w tak krótkim czasie (…) jest niesamowita” – mówi Zohdy. „To już daje mi nadzieję”.

Źródło: There are more viruses than stars in the universe. Why do only some infect us?

%d bloggers like this: