Почему вирус такой умный
Обновлено: 25.04.2024
Могут ли вирусы контролировать наше поведение? Это правда, что этот вопрос звучит так, как будто он был взят из научной фантастики или даже романа ужасов. Но наука, привыкшая задавать гораздо более сложные вопросы, обнаружила, что это реально: вирусы действительно могут изменить наше поведение.
Конечно, вирусы не делают этого прямым способом. Они не захватывают нашу волю или не решают от нашего имени. По правде говоря, они делают это тихо и хитро. Потому что, если есть одна вещь, которую эти заразные, микроскопические существа хотят больше всего, это выжить, размножаться и быть частью сложных экосистем.
Из-за этого один из способов достижения этой жизненно важной цели-изменить поведение существа, которое они используют во имя распространения большего количества вирусных частиц. Итак; многие из симптомов, которые мы испытываем, когда у нас грипп, диарея или даже простая простуда, - это то, что происходит, когда инфекция может распространяться на других здоровых людей.
Например, чихание-это больше, чем естественный механизм, который возникает, чтобы выбросить захватывающие организмы из нашего тела. Это также способ, которым вирусы “прыгают” из одного организма в другой. И, как мы знаем, это стратегия, которая работает для них. Но есть и факты, которые еще более увлекательны (и тревожны) в этом отношении.
Само слово” вирус " уже пугает нас, и в случае нашего текущего контекста, COVID-19, это увеличилось. Как часто говорят люди, наши худшие враги-это именно те враги, которых мы не видим. Эти враги видны только под микроскопом и обладают способностью подрывать наше здоровье.
Однако что представляют эти существа на самом деле? По правде говоря, эти организмы-не что иное, как пакеты генетической информации. Они представляют собой контейнеры для хранения, окруженные привлекательной белковой капсулой.
Их единственная цель-проникнуть в клетки других организмов, чтобы выжить и размножаться. Они не только заражают людей, но и влияют на организмы животных, растения, грибы и даже бактерии.
Из-за этого, когда нас спрашивают, как вирусы могут контролировать наше поведение, первое, что нам нужно понять о них, это то, что они умнее, чем мы думаем.
Конечно, у них нет мозгов, но вирусологи также часто описывают их как чрезвычайно умные существа. Они знают, как попасть в клетку, как сделать клетку уязвимой и преобразовать клетку, чтобы она могла копировать вирусные частицы. Кроме того, как мы уже упоминали выше, они также изменяют поведение существа, в котором они живут. Давайте посмотрим, как эти изменения происходят.
Мы расскажем вам о недавнем исследовании, чтобы выяснить, могут ли вирусы контролировать наше поведение. Это исследование было опубликовано в журнале PLOS. В этом исследовании внимательно изучали тип инфекционного заболевания, который ежегодно уносит жизни 600 000 детей. Это очень высокая цифра, и причина-ротавирус .
Наиболее очевидными симптомами всегда являются рвота и диарея. Считается, что рвота является защитным механизмом, который сам организм развивает против болезни.
Считалось, что рвота происходит из-за связи между мозгом и кишечником, которая возникает для удаления плохой пищи, опасного элемента или другого токсического компонента из организма.
В этом случае серотонин активирует нервную систему, чтобы мозг мог создавать такое поведение и выводить эти вредные элементы из организма.
Это шведские врачи обнаружили в этом исследовании, что ротавирус контролировал механизмы рвоты и диареи, и он делал это с определенной целью: распространять вирусные частицы и заражать других людей.
Могут ли вирусы контролировать наше поведение? Мы видим, что ответ да. Да, они контролируют, и их стратегия заключается в том, чтобы превратить наши симптомы в механизмы заражения, чтобы они могли передаваться другим людям или даже другим хозяевам. Их цель-выжить и размножаться; взять под контроль поведение, такое как чихание, рвота и диарея.
Однако отдел поведенческой вирусологии пошел еще дальше. Исследования, такие как исследования в Каролинском институте в Стокгольме, Швеция, привели к еще большему количеству информации.
Некоторые вирусы могут полностью изменить наше поведение. Раздражительность может привести к таким вещам, как бессонница и гиперактивность, даже радикально изменить поведение человека.
Одним из примеров этого является болезнь Крейтцфельдта-Якоба (болезнь коровьего бешенства), при которой животные страдают от таких проблем, как прогрессирующая деменция, трудности с ходьбой, возбуждение и изменения настроения. Другим примером является вирус болезни Борны, который впервые был замечен у лошадей в 1766 году.
Но это заболевание также затронуло некоторых людей и привело к появлению некоторых клинических симптомов, которые очень похожи на шизофрению. Бешенство, с другой стороны, является еще одним примером того, как вирус может влиять на поведение животного.
В результате, к счастью, наука защищает нас от эффектов, которые вызывают многие из этих вирусов. В остальном, для болезней, от которых у нас еще нет вакцины или мы не разработали защитный механизм, у нас есть чрезвычайно эффективная стратегия: часто мыть руки и гигиена.
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.
Велика вероятность, что даже эти удивительные примеры — лишь вершина айсберга, считает Ланьинь Цзэн, биофизик из Техасского университета. Изучить скрытую социальную жизнь вирусов должна новая наука — социовирусология. 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.
Разумны ли вирусы?
Сознание — более высокий уровень переработки информации. Тонони называет это интеграцией. Интегрированная информация — нечто, качественно превосходящее простую сумму собранных данных: не набор отдельных характеристик предмета типа желтого цвета, округлой формы и теплоты, а составленный из них образ горящей лампы.
У аниматов одно преимущество перед вирусами: они умеют самостоятельно передвигаться. Вирусам приходится перемещаться от носителя к носителю на пассажирских местах в слюне и других физиологических выделениях. Но шансов повысить уровень φ у них больше. Хотя бы потому что вирусные поколения сменяются быстрее. Оказавшись в живой клетке, вирус заставляет ее штамповать до 10 тысяч своих генетических копий в час. Правда, есть еще одно условие: чтобы интегрировать информацию до уровня сознания, нужна сложная система.
Насколько сложной системой можно назвать вирус? Посмотрим на примере нового коронавируса SARS-CoV-2 — виновника нынешней пандемии. По форме он похож на рогатую морскую мину. Снаружи — сферическая оболочка из липидов. Это жиры и жироподобные вещества, которые должны защищать его от механических, физических и химических повреждений; именно они разрушаются от мыла или санитайзера. На оболочке — давшая ему название корона, то есть шиповидные отростки из S-белков, с помощью которых вирус проникает в клетку. Под оболочкой — молекула РНК: короткая цепочка с 29 903 нуклеотидами. (Для сравнения: в нашей ДНК их больше трех миллиардов.) Довольно простая конструкция. Но вирусу и не нужно быть сложным. Главное — стать ключевым компонентом сложной системы.
Чего хотят вирусы?
Но зачем вообще вирусам это надо: жертвовать собой, помогать друг другу, совершенствовать процесс коммуникации? Какова их цель, если они не живые существа?
Как ни странно, ответ имеет прямое отношением к нам. По большому счету вирус – это ген. Первостепенная задача любого гена — максимально копировать себя, чтобы распространиться в пространстве и времени. Но в этом смысле вирус мало чем отличается от наших генов, которые тоже озабочены прежде всего сохранением и тиражированием записанной в них информации. На самом деле сходство даже больше. Мы сами немного вирусы. Примерно на 8%. Столько вирусных генов в составе нашего генома. Откуда они там взялись?
Что реликтовые вирусы делают сейчас? Одни никак себя не проявляют. Или нам так кажется. Другие работают: защищают человеческий эмбрион от инфекций; стимулируют синтез антител в ответ на появление в организме чужеродных молекул. Но в общем миссия вирусов гораздо значительнее.
Как вирусы общаются с нами
Мы оказываем друг на друга эволюционное влияние не просто как факторы среды. Наши клетки непосредственно участвуют в сборке и модификации вирусных РНК. А вирусы напрямую контактируют с генами своих носителей, внедряя свой генетический код в их клетки. Вирус — это один из способов общения наших генов с миром. Иногда этот диалог дает неожиданные результаты.
История нашей жизни с вирусами рисуется бесконечной войной или гонкой вооружений, пишет антрополог Шарлотта Биве. Этот эпос строится по одной схеме: зарождение инфекции, ее распространения через глобальную сеть контактов и в итоге ее сдерживание или искоренение. Все его сюжеты связаны со смертями, страданиями и страхами. Но есть и другая история.
Например, история о том, как у нас появился нейронный ген Arc. Он необходим для синаптической пластичности — способности нервных клеток формировать и закреплять новые нервные связи. Мышь, у которой отключен этот ген, не способна к обучению и формированию долговременной памяти: отыскав сыр в лабиринте, она уже на следующий день забудет к нему дорогу.
Чтобы изучить происхождение этого гена, ученые выделили белки, которые он производит. Оказалось, что их молекулы самопроизвольно собираются в структуры, напоминающие вирусные капсиды ВИЧ: белковые оболочки, защищающие РНК вируса. Затем выделяются из нейрона в транспортных мембранных пузырьках, сливаются с другим нейроном и выпускают свое содержимое. Воспоминания передаются как вирусная инфекция.
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. Может, вирусы и не обретают сознание благодаря контакту с нашими клетками. Но в обратную сторону это работает. По крайней мере, сработало один раз.
Сегодня весь мир напряженно следит за мутациями коронавируса. И часто информация не обнадеживает: вирус становится все заразнее, все чаще поражает молодых и, по некоторым данным, утяжеляет течение болезни. Что ждать от дальнейших мутаций? Какие эволюционные задачи ставит перед собой вирус? Почему в Индии заболеваемость резко пошла на спад, а в России стремительно растет? Что будет, если мы все уйдем жить в лес? На эти и многие другие вопросы читателей "МК" в ходе онлайн-конференции рассказал специалист в области молекулярной биологии, доктор биологических наук, профессор Сколтеха Константин СЕВЕРИНОВ.
Константин Северинов Фото: Кадр из видео
- В начале пандемии многие ученые предсказывали, что у вируса нет задачи убивать, поэтому он будет мутировать, повышая свою заразность, но снижая агрессивность. В итоге мы видим, что новые мутации типа Дельта не только передаются значительно легче, но и приводят к более тяжелому течению болезни. Почему?
- Не думаю, что есть данные о том, что новые штаммы утяжеляют течение заболевания. Просто вирусы используют организмы людей как резервуар для селекции новых, более приспособленных вариантов. Такая селекция, позволяющая живым организмам выживать - основной тезис дарвиновской теории эволюции. Многие еще не переболели, и вирусу есть, где развернуться. Поэтому те варианты вируса, которые быстрее заражают, получают преимущества и вытесняют другие варианты. Их заразность повышается, но повышение тяжести совершенно неочевидно. Вариант Дельта в несколько раз более заразен, чем его предок из Уханя и чем линии ЮАР и Британия. Эволюция вирусов - естественный процесс, и он прекратится, когда большая часть переболеет или привьется.
- Сегодня некоторые эксперты озвучивают теорию, что растянутая во времени вакцинация лишь способствует еще большей мутации штаммов. Так ли это?
- Мне кажется, это типичный случай перекладывания с больной с головы на здоровую. Если провести массовую и быструю вакцинацию, вирусу не останется места, и не остается людей, которых он может заразить. В странах, где вакцинация неполная, вирус может заражать не вакцинированных, и при их заражении появляются новые варианты вируса, которые могут попадать в прослойку вакцинированных, но в большинстве случаев это не приводит ни к чему. Чаще вирусы мутируют в невакцинированных, при этом могут появляться штаммы, способные преодолевать иммунитет вакцинированных. И тогда происходит сдвоенный эволюционный процесс – вирус приобретает изменчивость на невакцинированных и оттачивает свои свойства на получивших прививку.
- Еще недавно Индия была в топе новостей – заболеваемость там росла колоссальными темпами. Сейчас, несмотря на низкие темпы вакцинации, она также резко падает. Почему так?
- Если посмотреть на инфекционные волны во всех странах, то всегда был резкий подъем, причем, часто, когда его никто не ждал, а потом ситуация приходила в условную норму. Наша страна была исключением – при нашей "норме" в 10 тысяч заболевших в день очень много. Но спад происходит по естественным причинам: при сильном развитии эпидемии люди начинают дистанцироваться и соблюдать противоэпидемические меры, часто сами того не сознавая, а государство идет на новые ограничения.
- Высказываются версии, что в Индии причиной мог быть массовый профилактический прием одного ветеринарного средства с недоказанной против коронавируса эффективностью. В социальных сетях России уже сформированы секты поклонников этого препарата…
- Даже не знаю, о чем речь. Лекарств с противовирусной эффективностью от коронавируса не существует. Но наверняка есть люди, которые верят в имбирь, чагу, лимон и другие странные вещи. Бывший президент США Трамп верил в волшебную силу отбеливателя хлорекса.
- Почему у нас такое странное отношение к коронавирусу. В метро собираться можно, а на улице на фестивале нельзя?
- Я не знаю. Было бы полезно, чтобы власти объясняли свои действия. Но если подумать, то можно понять, почему это так. Если ввести жесткие ограничения на проезд в метро, город встанет и люди прекратят работать. А большие фестивали, пусть и под открытым небом, которые создают скученность и способствуют распространению инфекции, при всем уважении, не обязательны для того, чтобы экономика работала.
- Почему некоторые люди болеют очень тяжело, а у кого-то находят антитела, хотя никаких симптомов заболевания не было?
- Это - общий вопрос, никак не связанный с коронавирусом. Это зависит от особенностей иммунитета каждого конкретного человека и особенностей генетики, которые делают людей устойчивыми к тем или иным болезням. Все очень индивидуально, включая не только генетику и образ жизни, но и роль случая. Ведь один получает небольшую дозу вируса, а другой – много.
- В начале пандемии были попытки определения генов, которые отвечают за тяжелое течение ковида, но с тех пор об этом ничего не слышно. Определены ди такие гены?
- Утверждения о том, что якобы есть генетические причины, которые влияют на тяжесть течения ковида, не имеют отношения к реальности. Однако некоторые люди способны быстро мобилизовать систему производства антител, что может помочь в борьбе с болезнью. Антитела у разных людей могут вырабатываться индивидуально.
- От чего зависит способность к выработке антител организмом?
- Например, сегодня есть понимание, что после применения действующих вакцин уровень антител повышается на какое-то время, а потом понижается. Но это не значит, что иммунитета нет Для подавляющего большинства неважно, есть антитела или нет – важно, чтобы вакцина предотвращала заболевание. Однако вопрос длительности защитного действия вакцин пока остается открытым. Четких научных данных на эту тему нет, и бессмысленно их требовать. Вакцины официально применятся 6-7 месяцев, и говорить, например, что они дадут иммунитет на два года, невозможно. Меряться антителами интересно, но бессмысленно.
- Тогда можно то же самое сказать и о переболевших? Длительность их иммунитета тоже неизвестна?
- Да. После заболевания уровень антител часто ниже, чем после вакцины. Однако четкой статистики в нашей стране по частоте повторных заболеваний на самом деле нет. Есть только ощущение, на уровне данных из реальной жизни. Но, несмотря на то, что многие пишут, что переболели дважды, на самом деле частота риска повторно заболеть невысока. И в группе риска, прежде всего, непривитые и люди, которые еще не болели.
- В мире мутации гриппа появляются раз в 5-10 лет, а коронавирус за 2 года выдал 4 разных варианта. Почему?
- Новые версии гриппа возникают каждый год, и именно поэтому каждый год модифицируется вакцина. Но коронавирус в целом мутирует меньше, чем вирус гриппа. Тем не менее в условиях пандемии, когда он стремительно распространяется по популяции, идет естественный процесс отбора новых приспособленных, более заразных вариантов, поэтому возникают альфы, беты, гаммы и пр. И это не заговор, а естественный процесс.
- В Индии была большая смертность. Есть ли зависимость уязвимости к коронавирусу от национальности?
- Нет никакой зависимости от национальности или генетики. И в Индии далеко не самая высокая смертность. Даже во времена "лучшие" там умирало 4 тысяч человек в день на полмиллиона зараженных, это меньше 1 процента. Для сравнения: в России, если принять на веру официальные данные, смертность 2-3%, иногда больше, 3,5%.
- Одни врачи говорят, что этот вирус напрягает только дыхательную систему, другие - что в опасности все органы. Чего бояться?
- Вирус имеет системное действие, но с точки зрения конкретного человека не ясно, где именно произойдет тяжелое поражение. Чаще оно происходит в легких, но может поразить и сосуды, и сердце, и печень. Поэтом важно предотвратить тяжелое заболевание, то есть, использовать все средства защиты от заражения.
- Правда ли, что детям этот вирус совершенно не страшен?
По имеющейся статистике, дети болеют легче. Считается, что у них меньше рецепторов, с которыми вирус связывается, как ключ с замком. Исходно тяжелее всего болели пожилые. Но, хотя дети болеют тяжело крайне редко, они являются разносчиками болезни.
- Если я уеду в лес на два-три года, есть шанс, что я не заболею?
- Хороший вопрос Если бы мы все договоримся, все 7 миллиардов человек, и спрячемся каждый в свой домик, исключим контакты друг с другом на месяц-два, эпидемия безусловно сойдет на нет. Единственный путь передачи вируса - от человека к человеку, и если его не будет, игра закончится.
- Мы с женой спим нос к носу, много находимся вместе. У нее антитела 120+, а у меня 0. Такое возможно?
- Если такое произошло, это может означать все, что угодно Ваша жена могла переболеть бессимптомно, а вы не заразились. У жены могут быть антитела не к SarsCov2, а к родственным вирусам. Может, она даже вакцинировалась втайне от вас.
- Какова вероятность того, что вирус и его мутации рукотворны?
- Это гипотеза, которую нельзя исключить, но и нельзя доказать. Если вы спрашиваете, мог ли некий Доктор Зло создать этот вирус намеренно, ответ - точно нет. Ученые еще не знают достаточно о вирусах и их взаимодействии с клетками, чтобы создать такое прекрасное произведение. Возможно ли, что он просто убежал их лаборатории, где велись опыты по изучению коронавирусов животных? Это возможно. Но чтобы доказать это, требуется полный доступ к реагентам, холодильникам и пр. в лаборатории в Ухане, а также возможность пообщаться с работающими там людьми, которые не побоятся сказать, что там произошло. Что реально только в случае полной потери суверенитета Китаем.
Также возможно, что вирус возник естественным путем эволюции, которая способна на все, что угодно.
- В чем, на ваш взгляд, секрет успеха Китая в борьбе с пандемией?
- Там очень много вакцинируются, но это явно не причина. Эпидемия пошла там на спад очень быстро. Хотя мы вообще точно не знаем, что там сейчас. Возможно, драконовские меры, которые нам и не снились, сработали.
На днях министр здравоохранения Михаил Мурашко предупредил о возможности новой волны COVID-19 уже в мае. Скорее всего, ее вызовет кто-нибудь из представителей семейства "Омикрон", которое продолжает пополняться новыми подвидами.
По данным Роспотребнадзора, сейчас абсолютное большинство (90%) случаев инфицирования вызвано "Омикроном" BA.2, также известного как "Стелс-Омикрон". И хотя считается, что при всей его высокой заразности особой "злости" в нем нет, опыт других стран показывает, что это не совсем верно. К тому же появилась научная работа, доказывающая, что в непривитой популяции "Стелс-Омикрон" вызывает не меньшую смертность, чем предыдущие варианты коронавируса.
В последние дни ежесуточный прирост количества заболевших в стране составляет 9-11 тысяч человек (по данным на 18 апреля — 9,4 тысячи). Самая высокая заболеваемость на сегодня — в Санкт-Петербурге (вчера там официально заболело 629 человек); Москва — на втором месте (497 человек).
По данным Роспотребнадзора, сегодня 90% заболеваемости коронавирусом в стране вызвано вариантом "Стелс-Омикрон". Считается, что он протекает легче, однако это не совсем так. Недавно появилась научная работа, которая показала, что в непривитой популяции этот вариант коронавируса убивает пожилых так же, как ранние варианты.
Еще одна серьезная проблема связана с тем, что даже после очень легкого и бессимптомного течения "Омикрон" возникает серьезный постковидный синдром. Чаще всего он проявляется в виде тромбозов, астении, упадка сил вплоть до полной нетрудоспособности и инвалидности, что встречается у молодых и прежде полных сил людей. Что делать с этой армией пациентов, врачи до конца не знают: никаких протоколов лечения до сих пор не разработано, и четкого понимания, как облегчать симптомы и помогать людям, нет. По данным медиков, каждый пятый (!) столкнувшийся с постковидом теряет работоспособность.
Профессор кафедры госпитальной терапии №21 Сеченовского университета Сергей Яковлев недавно заявил, что применение моноклональных антител и стероидных гормонов при ковид вызывает серьезное угнетение иммунитета: "Считаю, что надо брать у пациента согласие, от чего он хочет умереть: от цитокинового шторма или поздней бактериальной суперинфекции".
Тем временем еще один подвариант "Омикрона" – "Омикрон-ХЕ" - начинает шествие по миру. Его количество в Великобритании начало резко расти. Пока известно лишь то, что он представляет собой гибрид вариантов BA.1 и BA.2, и может быть наиболее заразной из ранее обнаруженных версий COVID-19. ВОЗ заявила, что XE примерно на 10% более заразен, чем BA.2, но эти данные требуют дополнительных исследований.
Сможет ли новый вариант вызвать очередную волну (по экспертным оценкам, волны будут накатывать каждые 7-8 месяцев), пока сказать сложно. Однако многие эксперты называют именно май наиболее подходящим временем для нового подъема в России. К сожалению, практика показывает, что иммунитет у переболевших "Омикроном" сохраняется ненадолго, к тому же другие варианты вируса к нему вообще нечувствительны. Поэтому специалисты советуют вести себя предельно аккуратно и соблюдать защитные меры, которые нам уже очень хорошо знакомы.
Ученые до сих пор размышляют от том, следует ли вирусы считать живыми существами. С одной стороны, они безусловно умеют воспроизводиться. Могут эволюционировать, подвергаются естественному отбору и изменяются со временем. Да, для всего этого им нужны чужие клетки. Но весь существует множество и других паразитических форм жизни.
Но с другой стороны, вирусам, похоже, не хватает процесса, который мы связываем с жизнью. Они не умеют делать самые базовые вещи – самостоятельно использовать какие-то источники энергии. И даже если у них каким-то образом разовьется подобная способность – они ничего не смогут сделать с энергией, которую собрали.
Структура вируса – не что иное, как цепь ДНК или РНК, окруженная оболочкой, которую называют капсид. Это молекулы, предназначенные для того, чтобы помочь вирусу зацепиться за клетки хозяина. И ввести в них свой генетический материал. Вирусы не имеют никаких ферментов, которые могли бы обеспечить химическую активность любой нормальной клетки. Они существуют только для того, чтобы внедрить свой генетический код в код других организмов. И все. И они очень, очень успешны в этом. Настолько, что мы используем их тактику, чтобы сделать возможным редактирование генов и генную терапию.
В течение миллиардов лет эволюции до 80% генома человека было подвержено влиянию вирусов. И что интересно, одно из этих изменений, возможно, позволило человеку обрести разум.
Как вирусный ген помогает нам думать
Насколько важны вирусы для эволюции на земле и за ее пределами?
Если существует несколько алгоритмов появления разума, это может означать, что осознающие себя, любопытные, умные инопланетные существа могут быть намного более распространенными, чем мы думали. Их нейроны, застрявшие в эволюционной колее, могут получить помощь от вирусов, которые нашли способ распространения в любых клетках…
Житель планеты Земля!
Оставь чуть ниже свой комментарий. Его увидят тысячи людей. И обязательно поделись статьей в социальных сетях. Это очень поможет развитию проекта. Большое спасибо!
Читайте также: