Для чого насправді потрібні віруси?

Здається, віруси тільки й існують для того, щоб приносити людству страждання. Втім, якби вони всі раптом зникли, наш світ став би геть іншим – і далеко не кращим. Для чого насправді потрібні віруси?

Упродовж тисячоліть віруси забрали величезну кількість життів і помітно змінили населення планети. Жертвами епідемії іспанського грипу 1918 року стали від 50 до 100 мільйонів людей, і майже 200 мільйонів померли від віспи лише у XX столітті.

Теперішня пандемія Covid-19 – лише одна з нескінченої низки смертельних атак вірусів.

Якби за помахом чарівної палички можна було одразу і назавжди знищити всі віруси, багато людей, насамперед тепер, вочевидь, зраділи б. Втім, це була б смертельна помилка і навіть більш небезпечна за будь-яку пандемію.

“Якби всі віруси раптом зникли, світ став би чудовим місцем – приблизно на півтора дня, а потім ми всі померли б”, – каже Тоні Голдберг, епідеміолог з Вісконсинського університету в Медісоні.

“Користь вірусів безсумнівно переважає шкоду”

Переважна більшість вірусів не є патогенними для людини, багато з них відіграють важливу роль у формуванні екосистем.

Інші відповідають за життя окремих організмів – від грибів і рослин до комах та людей.

“Це ідеальний баланс, – зазначає Сюзана Лопес Шарретон, вірусолог із Національного автономного університету Мексики. – Без вірусів ми загинули б”.

Багато людей навіть не усвідомлюють, яку величезну роль мають віруси в існуванні життя на Землі, адже ми зазвичай зосереджені на неприємностях, які вони заподіюють людству.

Уявивши, яким би був світ без вірусів, ми зможемо краще зрозуміти не тільки їхню роль у нашому виживанні, але і те, як мало ми поки що знаємо про них.

По-перше, вчені навіть не знають точно, скільки вірусів взагалі існує. В офіційних класифікаціях їх – тисячі, але насправді їх можуть бути – мільйони.

 

“Ми знаємо так мало, тому що наука переважно вивчає патогени, тобто збудників хвороб”, – каже Мерилін Руссінк, еколог-вірусолог з Університету штату Пенсильванія.

Невідомо вченим і те, який саме відсоток серед усіх вірусів небезпечний для людини. “Якщо дивитися на великі числа, то статистично відсоток небезпечних вірусів наближається до нуля, – зазначає Кертіс Саттл, еколог-вірусолог з Університету Британської Колумбії. – Майже всі існуючі віруси не хвороботворні для нас”.

Підтримують екосистему

Ми знаємо, що фаги або віруси, які заражають бактерії, є надзвичайно важливими. Це – головні хижаки у світі бактерій, звідси і назва “пожирачі”.

Фаги регулюють популяцію бактерій в океані і, ймовірно, у в будь-якій іншій екосистемі планети. Якби ці віруси раптом зникли, баланс одразу порушився б: одні популяції бактерій зросли б вибуховим чином, тоді як інші, не витримавши конкуренції, зникли б.

Це стало б величезною трагедією для океану, де мікроби складають понад 90% усього живого матеріалу. Вони виробляють близько половини кисню на планеті – процес, за який відповідають і віруси.

 

Ці віруси щодня вбивають близько п’ятої частини всіх океанічних мікробів і близько половини всіх бактерій в океані. Таким чином віруси забезпечують, аби планктон, який виробляє кисень, мав достатню кількість поживних речовин для швидкого фотосинтезу, зрештою, підтримуючи значну частину життя на Землі.

“Якби у нас не було смерті, у нас не було б і життя, оскільки воно повністю залежить від переробки матерії, – пояснює Саттл. – І віруси відіграють в цьому головну роль”.

Дослідники, які вивчають комах-шкідників, також з’ясували, що віруси мають вирішальне значення і для контролю популяції видів.

Якщо певний вид починає надто розмножуватися, вірус стримує цей процес.

“Це природна частина екосистем. Процес, який називається “вбити переможця”, поширений і для багатьох інших видів, зокрема й людей, доказом чого є пандемії.

Якби віруси несподівано зникли, конкурентоспроможні види процвітали б на шкоду іншим.

“Ми швидко втратили б біорізноманіття на планеті, – пояснює Саттл. – У нас залишилося б кілька видів, які б захопили все”.

 

Деяким організмам віруси потрібні у прямому сенсі, щоби вижити. Вчені підозрюють, наприклад, що віруси відіграють важливу роль у процесі перетравлення їжі у корів, перетворюючи целюлозу з трави на цукри, які метаболізуються і з рештою перетворюватися на масу тіла та молоко.

Дослідники також впевнені, що віруси є невід’ємною частиною здорового мікробіому людини і тварин.

“Ці речі є поки що недостатньо зрозумілими, але ми знаходимо дедалі більше прикладів тісної взаємодії вірусів в різних екосистемах, як у людини, так і в навколишньому середовищі”, – зазначає Саттл.

Пані Руссінк та її колеги виявили твердий доказ цього. В одному з досліджень вони працювали з колонією мікроскопічних грибків, яка живе разом з певним видом трав Єллоустонськом національному парку (біосферний заповідник в США, знаменитий своїм ландшафтом і гейзерами. – Ред.), і виявили: вірус, що заразив гриб , дозволяє траві успішніше витримувати геотермальні температури грунту.

“Коли присутні всі три елементи – вірус, грибки і трава, тоді трави можуть рости на гарячому грунті, – розповідає Руссінк. – Сам по собі грибок без вірусу не здатний зробити таке”.

Захищають людей

Зараження певними доброякісними вірусами допомагає позбутися деяких збудників і людям.

GB-вірус С, який є віддаленим родичем вірусу Західного Нілу та лихоманки денге, уповільнює розвиток СНІДу у ВІЛ-позитивних людей.

Вчені також встановили, що GB-вірус С знижує ризик смерті у людей, заражених Еболою.

Так само герпес робить мишей менш сприйнятливими до певних бактеріальних інфекцій, зокрема бубонної чуми та лістеріозу (харчового отруєння).

Хоча перевірити це шляхом експерименту на людях не можливо через питання етики, дослідники припускають, що організм людини реагував би схожим чином.

 

Попри те, що зараження вірусами герпесу “зазвичай вважають виключно патогенним”, дані свідчать про те, що герпес насправді вступає у “симбіотичний взаємозв’язок” з господарем, надаючи певні переваги імунітету.

Без вірусів ми та багато інших видів були б більш схильні до хвороб.

Віруси також є одними з найбільш перспективних способів лікування деяких захворювань. Фаготерапія, яку активно вивчали у Радянському Союзі ще в 1920-х роках, використовує віруси для боротьби з бактеріальними інфекціями.

Тепер ця галузь досліджень швидко зростає. Адже лікування вірусами є кращим не лише через підвищення стійкості до антибіотиків, але й завдяки можливості точно налаштувати терапевтичний ефект, не знищуючи без розбору всю популяцію бактерій, як це роблять антибіотики.

“Віруси врятували чимало життів, коли антибіотики виявилися недієвими”, – зазначає Саттл.

Онколітичні віруси, які вибірково інфікують та знищують ракові клітини, також дедалі частіше вважають менш токсичним та ефективнішим лікуванням раку.

 

Такі віруси діють “як мікроскопічними керовані ракети, які завдають точкового удару по непотрібних нам клітинах”, – пояснює Голдберг.

“Віруси допоможуть нам створити наступне покоління терапевтичних засобів”, – впевнений учений.

Оскільки віруси постійно розмножуються і мутують, вони містять величезний потенціал генетичних інновацій для інших організмів.

Віруси розмножуються, проникаючи у клітини господаря і захоплюючи їхні інструменти відтворення. Якщо це відбувається у зародковій клітині (яйцеклітині або сперматозоїді), вірусний код може передатися наступному поколінню і інтегруватися постійно.

“Усі організми, які можна заразити вірусами, мають можливість висмоктувати вірусні гени та застосовувати їх на свою користь”, – пояснює Голдберг.

І отже, зникнення вірусів вплине на еволюційний потенціал усього живого на планеті, зокрема і Homo sapiens.

Гени вірусів становлять приблизно 8% геному людини, а геноми ссавців мають в середньому близько 100 тис. залишків генів, які походять від вірусів.

Вірусний код зазвичай залишається інертним фрагментом ДНК, але іноді він надає нові і корисні – навіть дуже важливі – функції.

Наприклад, у 2018 році дві дослідницькі групи окремо зробили захопливе відкриття. Ген вірусного походження кодує білок, який відіграє ключову роль у формуванні довготривалої пам’яті, переміщуючи інформацію між клітинами нервової системи.

 

Утім, найяскравіший приклад стосується еволюції плаценти ссавців та строків експресії генів під час вагітності у жінок.

Здатність людини до народження живого потомства виникла завдяки генетичному коду старовинних ретровірусів, якими наші предки заразилися мільйони років тому.

Як зазначили автори цього відкриття у видання PLOS Biology: “Цілком можливо припустити, що якби не пандемії ретровірусів, яких наші далекі предки зазнали мільйони років тому, вагітність сучасної людини була б геть іншою, а можливо, й взагалі не існувала би”.

Експерти вважають, що такі ключові події можна відстежити у всіх форм багатоклітинного життя. “Вочевидь, багато функцій залишаються невідомими”, – зазначає Саттл.

Зрештою, що більше ми знатимемо про віруси, і не лише патогенні, то краще зможемо застосовувати їх на користь собі.

Крім того, розуміння вірусного різноманіття допоможе нам глибше усвідомити, як функціонує наша планета, її екосистеми та наші тіла.

Як додає Саттл, “для нашої ж власної користі дуже важливо розібратися, що відбувається у тому світі”.

Прочитати оригінал цієї статті англійською мовою ви можете на сайті BBC Future.