Kodėl egzistuoja virusai?

Virusai pastaruoju metu įkyrėjo iki kaklo – noromis nenoromis kyla klausimas – ar yra iš jų kokia nors, nesikeikiant, nauda? Tapo smalsu, kodėl virusai egzistuoja iš viso, ir iš kur jie radosi.

Tad, skirkime kelias minutes pakalbėti apie virusus. Ne liūdnai pagarsėjusį SARS-CoV-2 pastaruosius porą metų jaukiantį mūsų gyvenimus, o virusus kaip agentus, egzistuojančius mūsų planetos gyvybės fone.

Nors kartais jie glumina ir kelia neviltį, iš tiesų virusai išties būna įspūdingi, teigia juos tyrinėjantys mokslininkai. Virusas – apvalkalo gaubiama genų grupelė, galinti sparčiai evoliucionuoti, kad išvengtų ląstelės gynybos, – yra kaip nuolat prisitaikantis robotas, sukurtas atlikti tik vieną dalyką — kurti savo paties kopijas.

Kitaip nei visos likusios gyvybės formos, virusas nepalaiko savęs, jis nesudarytas iš ląstelių, ir jis neauga. Jis nieko neima iš aplinkos, tiesiog kitų gyvų organizmų ląstelės tampa besidalinančių virusų buveine.

Tikriausiai identifikavome tik menką dalį egzistuojančių virusų — ir niekas nežino, iš kur jie atsirado. „Pasiūlytos kelios teorijos, aiškinančios, kad virusai atsiradimo anksčiau už ląsteles, ar tik po to,“ Popular Mechanics sako Rhode Island universiteto virusologas imunologas Alanas Rothmanas.

Rothmanas tiria žmonių imunitetą ir virusinių susirgimų patogenezę (tai yra, kaip ligos vystosi) jai ilgiau nei 30 metų.

Tai vištos ir kiaušinio klausimas. Nors virusai turi juos palaikančią struktūrą, Rothmano mano, kad jų elgesį lemiantys genetiniai komponentai tikriausiai radosi pirmiau. Kodėl? „Struktūrą lemianti dalis būtų beprasmė, jei nebūtų ląstelių,“ sako jis.

Žmonės jau seniai nesutaria: ar virusai yra gyvi? Bet anot Rothmano, klausimas, ar virusai yra tikra gyvybės forma, nėra tinkamas. „Vertinu jį veikiau kaip įdomų klausimą ir savotišką mintinį pratimą,“ sako mokslininkas.

Tai nėra praktinis klausimas, nes žmonės tebebando suprasti, kas yra pati gyvybė, paaiškina jis. „Tad, sakyčiau, dauguma žmonių sutartų, kad virusų nederėtų vadinti gyvenančiais ar bent jau gyvais, bet jie yra gyvybės dalis. Jie mus daug ko pamoko apie gyvenimą.“

Šio užkrato yra visur. Mūsų kūnai suteikia prieglobstį daugybei virusų. Dauguma iš jų – visiškai nekenksmingi.

Tiesą sakant, mūsų kūnų bakterijos turi nuosavus virusus, vadinamus bakteriofagus. „Kiekviena gyvybės atšaka turi savo virusus,“ paaiškina Rothmanas. Ir yra virusai, kurie netgi gali užkrėsti kitus virusus. Buvo atrastas bent vienas toks atvejis, sako jis.

Trumpučiuose virusų genomuose išties yra daug informacijos. „Tai savotiškas šveicariškas peiliukas, tas ypač pasakytina apie mažus virusus,“ pastebi Rothmanas.

„Savo baltymus jie privalo naudoti viskam. Tad, juose turi būti vienas baltymas, atliekantis mažiausiai penkias funkcijas, ir mes tebeaptinkame naujas jų funkcijas. Žinote, tai viena iš linksmesnių virusologijos dalių.“

Pavyzdžiui, uodų platinamas Dengės virusas, sukeliantis stiprią karštinę, bėrimą, raumenų ir sąnarių skausmus, gamina dešimt skirtingų baltymų. (Tuo tarpu mes, žmonės, gaminame dešimtis tūkstančių skirtingų, unikalią funkciją atliekančių baltymų.)

Trys Dengė viruso baltymai sudaro patį virusą, o likę septyni tvarko kitas viruso funkcijas, tokias, kaip užkrėstos ląstelės struktūros keitimas, viruso RNR kopijavimas, ir visų užimtos ląstelės pasipriešinimo pastangų išjungimas.

Tad, privalo atlikti dvi ar tris skirtingas funkcijas. „Jie sujungia nieko bendro neturinčių fermentų funkcijas. Tai tiesiog neįtikėtina mašina,“ pažymi Rothmanas.

Tokia elegantiška daugaveika – šaunu, bet kitas faktas apie virusus yra išties gniaužiantis kvapą: nors kai kurių virusų ypatybės sukelia ligas ir mirtį, šiems atrodytų paprastiems genų gabalėliams turime dėkoti už gyvybės formavimąsi.

Virusai iš tiesų galingai patvirtina evoliucijos esmę — kad kiekviena gyvybės rūšis, ir patys virusai, nuolat kinta, reaguodami į kitus gyvosios ir negyvosios aplinkos pokyčius. Kai kurios mūsų evoliucines savybes kilo iš retrovirusų, kurie yra tipas virusų, kurių genai įsiterpia į mūsų DNR ir perduodami ateities kartoms.

„Pažvelgus į žmogaus genomą, nemenka jo dalį sudaro inkorporuoti retrovirusai,“ Popular Mechanics sako Rebecca Dutch, Kentucky universiteto medicinos koledže tyrinėjanti žmogaus respiratorinius virusus, tokius kaip COVID-19. Nors daugumos šių paveldėtų virusų genų mūsų kūnai nenaudoja, kai kurie iš jų mūsų rūšį pakeitė fundamentaliai.

Prieš maždaug 160 milijonų metų, maži ir pūkuoti visų dabartinių žinduolių protėviai dėjo kiaušinius. Per daugelį generacijų simbiotinis retrovirusas jų dauginimąsi pakeitė taip, kad žinduoliams išsivystė gebėjimas palikuonis auginti savo kūnuose – gyvavedystė.

Anksčiau gyvūnai negalėjo atskirti savo kraujotakos sistemos nuo jų viduje augančio organizmo. Bet viruso genas, tikriausiai kartu su kelių skirtingų retrovirusų genais, tapo instrumentu, suteikusiu galimybę vystytis placentai, motinos organui, atskiriančiam jos kūną nuo vaisiaus.

Šis genas tikriausiai perimtas iš retroviruso, kuriame šis koduoja baltymą, sukeliantį viruso ir ląstelės susijungimą, sako Dutch. „Užuot sujungęs virusą su ląstele, jis sujungia placentos ląsteles,“ paaiškina ji.

Šis pokytis įžiebė revoliuciją, leidusią proto žinduoliams atskirti savo kūnus nuo palikuonių kūnų, išlaikant atliekų pašalinimo ir deguonies bei visų vaisiaus poreikių tenkinimo galimybę. „Iš esmės, viruso turėtą galimybę pritaikėme savo reikmėms,“ sako Dutch.

Dabar tai tapo mūsų genomo dalimi, supakuota gene, susijusiame su spermatozoido ir kiaušinėlio susiliejimu. „Taigi, tokių atvejų yra. Iš viruso perimtos dalys tampa esmine mūsų pačių dalimi. Tai nuostabu,“ pastebi Dutch. Tad, gal virusų paplitimas neturėtų mūsų taip neraminti.

Virusai gali apversti pasaulį aukštyn kojomis – ir sėkmingai tai daro. Bet jie taip pat padarė mus tuo, kuo esame. Nors išsiaiškinti virusų paslaptis neužteks daugelio tyrėjų kartų, mokslininkai neabejoja: šie keisti kompanionai visuomet liks gyvybės dalimi.

Šaltinis: http://technologijos.lt/