Oto dlaczego świat potrzebuje wirusów do działania

0 13

Oto dlaczego świat potrzebuje wirusów do działania

Gdyby wszystkie wirusy zniknęły, świat byłby zupełnie inny - i niekoniecznie na lepsze. Ale co dokładnie by się stało?
V

Wydaje się, że wirusy istnieją tylko po to, by siać spustoszenie w społeczeństwie i powodować cierpienia ludzkości. Przez tysiąclecia kosztowały nieopowiedziane życie, często niszcząc duże porcje światowej populacji - od epidemii grypy z 1918 r., Która zabiła 50 do 100 milionów ludzi do niektórych 200 milion ludzi który zmarł na ospę dopiero w XX wieku. Obecna pandemia Covid-20 jest tylko jednym z wielu trwających i niekończących się śmiertelnych ataków wirusów.

Gdyby mieli wybór magicznego machania różdżką i wymazania wszystkich wirusów, większość ludzi prawdopodobnie skorzystałaby z tej okazji, szczególnie teraz. Byłby to jednak śmiertelny błąd - bardziej śmiertelny niż jakikolwiek wirus.

„Gdyby wszystkie wirusy nagle zniknęły, świat byłby wspaniałym miejscem na około półtora dnia, a potem wszyscy byśmy zginęli - to wynik” - mówi Tony Goldberg, epidemiolog z University of Wisconsin-Madison. „Wszystkie niezbędne rzeczy, które robią na świecie, znacznie przewyższają złe rzeczy. „

Ogromna większość wirusów nie jest chorobotwórcza dla ludzi i wiele z nich odgrywa istotną rolę we wzmacnianiu ekosystemów. Inne utrzymują zdrowie poszczególnych organizmów - od grzybów i roślin po owady i ludzi. „Żyjemy w równowadze, w idealnej równowadze”, a wirusy są jej częścią, mówi Susana Lopez Charretón, wirusolog z National Autonomous University of Mexico. „Wydaje mi się, że skończylibyśmy bez wirusów. „

Niektóre wirusy utrzymują zdrowie grzybów i roślin (Credit: Getty Images)

Niektóre wirusy utrzymują zdrowie grzybów i roślin (Credit: Getty Images)

Większość ludzi nie zdaje sobie sprawy z roli, jaką wirusy odgrywają w utrzymywaniu dużej części życia na Ziemi, ponieważ zwykle koncentrujemy się tylko na tych, które powodują problemy dla ludzkości. Prawie wszyscy wirusolodzy badają wyłącznie patogeny; dopiero niedawno kilku nieustraszonych badaczy zaczęło badać wirusy, które utrzymują nas i planetę przy życiu, zamiast nas zabijać.

„To niewielka szkoła naukowców, którzy starają się zapewnić uczciwy i zrównoważony obraz świata wirusów i pokazać, że istnieją rzeczy takie jak dobre wirusy”, mówi Goldberg.

Naukowcy wiedzą na pewno, że bez wirusów życie i planeta, jaką znamy, przestaliby istnieć. I nawet gdybyśmy tego chcieli, prawdopodobnie niemożliwe byłoby usunięcie wszystkich wirusów na Ziemi. Ale wyobrażając sobie, jak wyglądałby świat wolny od wirusów, możemy lepiej zrozumieć nie tylko ich integralność z naszym przetrwaniem, ale także ile jeszcze musimy się o nich dowiedzieć.

Bez wirusa planeta, którą znamy, przestałaby istnieć (Credit: Getty Images)

Bez wirusa planeta, którą znamy, przestałaby istnieć (Credit: Getty Images)

Na początek naukowcy nawet nie wiedzą, ile wirusów istnieje. Tysiące zostały oficjalnie sklasyfikowane, ale miliony mogą być obecne. „Odkryliśmy tylko niewielką część, ponieważ ludzie nie wyglądali zbyt wiele” - mówi Marilyn Roossinck, ekolog wirusów na Uniwersytecie Stanowym w Penn. „To tylko uprzedzenie - nauka zawsze dotyczyła patogenów. „

Naukowcy nie wiedzą również, jaki procent całkowitego wirusa stanowi problem dla ludzi. „Gdyby spojrzeć na to cyfrowo, byłby on statystycznie bliski zeru” - mówi Curtis Suttle, wirusolog środowiska z University of British Columbia. „Prawie wszystkie wirusy nie są chorobotwórcze dla rzeczy, które nas interesują”.

Klucz do ekosystemów

Wiemy, że fagi lub wirusy infekujące bakterie są niezwykle ważne. Ich nazwa pochodzi fagina Grecki, co oznacza „pożerać” - i pożerają. „Są głównymi drapieżnikami w świecie bakterii” - mówi Goldberg. „Bez nich mielibyśmy duże kłopoty. „

Fagi są głównym regulatorem populacji bakterii w oceanie i prawdopodobnie we wszystkich innych ekosystemach na planecie. Gdyby wirus nagle zniknął, niektóre populacje bakteryjne prawdopodobnie eksplodowałyby; inni mogą zostać przytłoczeni i przestać rosnąć całkowicie.

To byłby szczególnie problematyczne w oceanie , gdzie ponad 90% masy wszystkich żywych materiałów jest drobnoustrojami. Mikroby te wytwarzają około połowy tlenu planety - proces aktywowane przez wirusy .

W oceanie 90% wszystkich żywych materiałów jest mikrobiologiczne (Credit: Getty Images)

W oceanie 90% wszystkich żywych materiałów jest mikrobiologiczne (Credit: Getty Images)

Wirusy te zabijają około 20% wszystkich mikrobów oceanicznych i około 50% wszystkich bakterii oceanicznych każdego dnia. Eliminując drobnoustroje, wirusy zapewniają, że wytwarzający tlen plankton ma wystarczającą ilość składników odżywczych, aby podjąć wysokie tempo fotosyntezy, ostatecznie wspierając znaczną część życia na Ziemi. „Jeśli nie mamy śmierci, nie mamy życia, ponieważ życie jest całkowicie zależne od recyklingu materiałów” - mówi Suttle. „Wirusy są bardzo ważne z punktu widzenia recyklingu. „

Naukowcy badający szkodniki owadzie odkryli również, że wirusy są niezbędne do kontrolowania populacji gatunków. Jeśli jakiś gatunek zostanie przeludniony, „wirus przejdzie i go zniszczy”, mówi Roossinck. „To bardzo naturalna część ekosystemów”. Proces ten, zwany „zabijaniem zwycięzcy”, jest również powszechny w wielu innych gatunkach, w tym w naszym własnym - o czym świadczą pandemie. „Kiedy populacje stają się bardzo liczne, wirusy mają tendencję do bardzo szybkiego namnażania się i zabijania tej populacji, tworząc przestrzeń dla wszystkiego, co żyje” - mówi Suttle. Jeśli wirusy nagle znikną, konkurencyjne gatunki prawdopodobnie będą się rozwijać kosztem innych.

„Szybko stracilibyśmy wiele z różnorodności biologicznej planety” - mówi Suttle. „Mielibyśmy kilka gatunków, które zajęłyby się i polowały na wszystko inne. „

Eksperci twierdzą, że bez wirusów stracilibyśmy wiele z różnorodności biologicznej planety (Źródło: Getty Images)

Eksperci twierdzą, że bez wirusów stracilibyśmy wiele z różnorodności biologicznej planety (Źródło: Getty Images)

Niektóre organizmy również zależą od wirusów, aby przetrwać lub dać im przewagę w konkurencyjnym świecie. Naukowcy podejrzewają na przykład, że wirusy odgrywają ważną rolę w pomaganiu krowom i innym przeżuwaczom w przekształcaniu celulozy w trawie w cukry, które mogą być metabolizowane i ostatecznie przekształcane w masę ciała i mleko.

Naukowcy uważają również, że wirusy są integralną częścią utrzymywania zdrowych mikrobiomów w ciałach ludzi i innych zwierząt. „Te rzeczy nie są dobrze rozumiane, ale znajdujemy coraz więcej przykładów tej ścisłej interakcji wirusów, które są kluczową częścią ekosystemów, czy to naszego ludzkiego ekosystemu, czy środowiska”, mówi Suttle.

Roossinck i jego koledzy odkryli konkretne dowody na poparcie tego. W jednym badaniu zbadali grzyba, który kolonizuje określone zioło w Parku Narodowym Yellowstone. Odkryli, że wirus, który infekuje tego grzyba, pozwala na trawę stać się tolerancyjnym dla geotermalnych temperatur gleby . „Gdy są tam wszystkie trzy - wirus, grzyby i rośliny - rośliny mogą rosnąć w bardzo gorącej glebie”, mówi Roossinck. „Sam grzyb nie. „

W Parku Narodowym Yellowstone pewien rodzaj trawy ma zwiększoną tolerancję na ciepło z powodu wirusa (Credit: Getty Images)

W Parku Narodowym Yellowstone pewien rodzaj trawy ma zwiększoną tolerancję na ciepło z powodu wirusa (Credit: Getty Images)

W innym studium przypadku Roossinck odkrył, że a wirus przenoszony przez nasiona jalapeno pozwala zainfekowanym roślinom powstrzymywać mszyce. „Mszyce są bardziej pociągane przez rośliny, które nie mają wirusa, więc jest to zdecydowanie korzystne” - mówi Roossinck.

Ona i jej koledzy odkryli, że rośliny i grzyby generalnie przenoszą wirusy z pokolenia na pokolenie. Chociaż nie zidentyfikowali jeszcze funkcji większości tych wirusów, zakładają, że wirusy muszą jakoś pomóc swoim gospodarzom. „Jeśli nie, dlaczego rośliny powinny się do niego przyczepiać?” Powiedział Roossinck. Gdyby wszystkie te korzystne wirusy zniknęły, rośliny i inne organizmy, które je żywią, prawdopodobnie osłabłyby lub nawet umarłyby.

Protektor dla ludzi

Zakażenie niektórymi łagodnymi wirusami może nawet pomóc powstrzymać niektóre patogeny.

Wirus GB C, powszechny wirus krwi ludzkiej, który nie jest patogennym odległym krewnym wirusa Zachodniego Nilu i gorączki denga, jest powiązany z opóźniony postęp AIDS u osób z HIV. Naukowcy odkryli również, że wirus GB C sprawia, że ​​ludzie zarażają się wirusem Ebola mniej prawdopodobne, że umrze .

Podobnie opryszczka tworzy myszy mniej podatne na niektóre infekcje bakteryjne , w tym dżumy dymieniczej i listerii (powszechny rodzaj zatrucia pokarmowego). Zakażenie ludzi herpeswirusem, dżumą dymieniczą i listerią w celu odtworzenia doświadczeń myszy byłoby nieetyczne, ale autorzy badania podejrzewają, że ich odkrycia u gryzoni prawdopodobnie dotyczą ludzi.

Opryszczka sprawia, że ​​myszy - i najprawdopodobniej ludzie - są mniej podatne na niektóre infekcje bakteryjne (Credit: Science Photo Library)

Opryszczka sprawia, że ​​myszy - i najprawdopodobniej ludzie - są mniej podatne na niektóre infekcje bakteryjne (Credit: Science Photo Library)

Chociaż całe życie zakażenie herpeswirusem „jest ogólnie uważane za wyłącznie chorobotwórcze”, „piszą, ich dane sugerują, że opryszczka wchodzi w„ symbiotyczny związek ”z gospodarzem, zapewniając mu korzyści immunologiczne. Bez wirusów my i wiele innych gatunków byliby bardziej podatni na inne choroby.

Wirusy należą również do najbardziej obiecujących środków terapeutycznych do leczenia niektórych chorób. Terapia fagowa, która była przedmiotem poważnych badań w Związku Radzieckim od lat dwudziestych XX wieku, wykorzystuje wirusy do zwalczania infekcji bakteryjnych. Obecnie jest to szybko rozwijająca się dziedzina - nie tylko ze względu na wzrost oporności na antybiotyki, ale także ze względu na możliwość udoskonalenia metod leczenia w celu wyeliminowania określonych gatunków bakterii, a nie masowego ich wycierania wszystkie nasze populacje bakteryjne, podobnie jak antybiotyki. (Dowiedz się więcej o co robimy i czego nie wiemy o naszym mikrobiomie ).

„Wiele ludzi zostało uratowanych dzięki użyciu wirusów, gdy zawiodły antybiotyki”, mówi Suttle. Wirusy onkolityczne lub te, które selektywnie infekują i niszczą komórki rakowe, są również coraz częściej badane jako mniej toksyczne i bardziej skuteczne leczenie raka. Niezależnie od tego, czy atakują szkodliwe bakterie, czy komórki rakowe, wirusy terapeutyczne działają „jak małe mikroskopijne pociski kierowane, które dostają się do komórek, których nie chcemy”, mówi Goldberg. „Potrzebujemy wirusów do kontynuowania badań i wysiłków na rzecz rozwoju technologicznego, które doprowadzą nas do nowej generacji produktów terapeutycznych”.

Zniknięcie wirusów miałoby wpływ na potencjał ewolucyjny wszelkiego życia na planecie - w tym Homo sapiens

Ponieważ stale się replikują i mutują, wirusy również posiadają ogromny rezerwuar innowacje genetyczne które inne organizacje mogą zintegrować. Wirusy replikują się, wstawiając się do komórek gospodarza i omijając ich narzędzia do replikacji. Jeśli dzieje się tak w komórce zarodkowej (jaja i nasienie), kod wirusowy można przekazać następnemu pokoleniu i na stałe zintegrować. „Wszystkie organizmy, które mogą zostać zarażone wirusami, mogą zasysać geny wirusowe i wykorzystywać je na swoją korzyść” - mówi Goldberg. „Wstawienie nowego DNA do genomów jest głównym sposobem ewolucji”. Innymi słowy, zniknięcie wirusów miałoby wpływ na potencjał ewolucyjny wszelkiego życia na planecie - w tym Homo sapiens.

Elementy wirusowe stanowią około 8% ludzkiego genomu, a genomy ssaków ogólnie są usiane około 100 000 reszt genów z wirusów. Kod wirusowy często objawia się jako obojętne fragmenty DNA, ale czasami nadaje nowe i użyteczne, jeśli nie niezbędne, funkcje. Na przykład w 2018 r. Dwa zespoły badawcze dokonały niezależnie fascynującego odkrycia. Gen pochodzenia wirusowego koduje białko, które odgrywa kluczowa rola w tworzeniu pamięci długoterminowej poprzez przenoszenie informacji między komórkami w układzie nerwowym.

Starożytne retrowirusy są odpowiedzialne za zdolność człowieka do żywych urodzeń (Credit: Getty Images)

Starożytne retrowirusy są odpowiedzialne za zdolność człowieka do żywych urodzeń (Credit: Getty Images)

Najbardziej uderzający przykład dotyczy jednak ewolucja łożyska ssaka i czas ekspresji genów podczas ciąży u ludzi. Dowody wskazują, że naszą zdolność do urodzeń żywych zawdzięczamy niewielkiemu kodowi genetycznemu, który został wybrany przed starożytnymi retrowirusami, które zainfekowały naszych przodków ponad 130 milionów lat temu. Jak napisali autorzy tego odkrycia w 2018 r. W PLOS Biology: „Kuszące jest spekulowanie, że ciąża u ludzi byłaby zupełnie inna - być może nawet nieistniejąca - bez eonów retrowirusowych pandemii dotykających naszych ewolucyjnych przodków.

Eksperci uważają, że te podpisy występują we wszystkich formach życia wielokomórkowego. „Prawdopodobnie wiele funkcji pozostaje nieznanych” - mówi Suttle.

Naukowcy dopiero zaczynają odkrywać, w jaki sposób wirusy pomagają w utrzymaniu życia, ponieważ dopiero zaczynają szukać. Ostatecznie jednak, im więcej dowiadujemy się o wszystkich wirusach, nie tylko patogenach, tym lepiej będziemy mogli kontrolować niektóre wirusy na dobre i rozwijać obronę przed innymi, co może doprowadzić do kolejnej pandemii.

Co więcej, poznanie bogactwa różnorodności wirusowej pomoże nam głębiej zrozumieć, jak działa nasza planeta, nasze ekosystemy i nasze ciała. Jak mówi Suttle: „Musimy inwestować, aby zrozumieć, co się tam dzieje, tylko dla naszego własnego dobra”.

Artykuł ukazał się po raz pierwszy na: https://www.bbc.com/future/article/20200617-what-if-all-viruses-disappeared

Zostaw komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.