Pandemie nového koronaviru trvá dva měsíce. Každý se již považuje za odborníka na toto téma. Věděli jste, že virus nemůže být zabit? Nežije, takže může být zlomen, zničen. Virus není bytost, ale spíše látka. Zároveň jsou však viry schopné komunikovat, spolupracovat a maskovat se.
Společenský život virů
Vědci to objevili právě před třemi lety. Jak často se stane, náhodou. Cílem studie bylo otestovat, zda seno bakterie se mohou navzájem varovat před útokem bakteriofágů, zvláštní třídy virů, které selektivně napadají bakterie. Po přidání bakteriofágů do zkumavek sena bacily vědci zaznamenali signály v neznámém molekulárním jazyce. Ale „vyjednávání“o tom nebyly vůbec bakterie, ale viry.
Ukázalo se, že po proniknutí bakterií je viry přinutily syntetizovat a poslat speciální peptidy do sousedních buněk. Tyto krátké proteinové molekuly signalizovaly zbývajícím virům další úspěšný záchyt. Když počet signálních peptidů (a tedy zachycených buněk) dosáhl kritické úrovně, všechny viry, jako by byly na příkaz, se přestaly aktivně dělit a číhaly. Pokud by to nebylo pro tento klamný manévr, bakterie by mohly zorganizovat hromadné odmítnutí nebo úplně zemřít, čímž by virům zbavily příležitost dále je parazitovat. Viry se jasně rozhodly dát své oběti spát a dát jim čas na uzdravení. Peptid, který jim to pomohl, se jmenoval „rozhodčí řízení“(„rozhodnutí“).
Další výzkum ukázal, že viry jsou schopny dělat složitější rozhodnutí. Mohou se obětovat během útoku na imunitní obranu buňky, aby zajistili úspěch druhé nebo třetí vlny útoku. Jsou schopni koordinovaného pohybu z buňky do buňky v transportních váčcích (vesikuly), vyměňují si genový materiál, pomáhají si navzájem maskovat imunitu, spolupracují s jinými kmeny, aby využili svých evolučních výhod.
Je pravděpodobné, že i tyto úžasné příklady jsou jen špičkou ledovce, říká Lan'in Zeng, biofyzik z University of Texas. Nová věda - sociovirologie - by měla studovat latentní společenský život virů. Nemluvíme o tom, že viry mají vědomí, říká jeden z jeho tvůrců, mikrobiolog Sam Diaz-Muñoz. Sociální spojení, komunikační jazyk, kolektivní rozhodnutí, koordinace jednání, vzájemná pomoc a plánování jsou však příznaky inteligentního života.
Propagační video:
Jsou viry zdravé?
Může mít něco, co není ani živým organismem, mysl nebo vědomí? Existuje matematický model, který tuto možnost umožňuje. Je to integrovaná informační teorie vyvinutá italským neurovědcem Giuliem Tononim. Vědomí považuje za poměr množství a kvality informací, který je určen zvláštní měrnou jednotkou - φ (phi). Myšlenka je taková, že mezi zcela nevědomou hmotou (0 φ) a vědomým lidským mozkem (maximum φ) existuje vzestupná řada přechodných stavů. Jakýkoli objekt schopný přijímat, zpracovávat a generovat informace má minimální úroveň φ. Včetně těch rozhodně neživých, jako je teploměr nebo LED. Protože vědí, jak převést teplotu a světlo na data, znamená to, že „informační obsah“je pro ně stejnou základní vlastností,jako hmota a poplatek za elementární částici. V tomto smyslu je virus jasně lepší než mnoho neživých objektů, protože sám je nositelem (genetické) informace.
Vědomí je vyšší úroveň zpracování informací. Tononi tuto integraci nazývá. Integrovaná informace je něco, co kvalitativně překonává jednoduchý součet shromážděných údajů: nejedná se o soubor jednotlivých charakteristik objektu, jako je žlutý, kulatý tvar a teplo, ale o obraz z hořící lampy, která se z nich skládá.
Obecně se uznává, že takové biologické organismy jsou schopné takové integrace. Aby otestovala, zda se neživé předměty dokážou přizpůsobit a získat zkušenosti, vyvinula Tononi společně s týmem neurovědců počítačový model připomínající arkádovou hru pro retro konzoli. Předmětem bylo 300 „animátů“- 12bitových jednotek se základní umělou inteligencí, simulací smyslů a pohybového aparátu. Každý z nich dostal náhodně vygenerované pokyny pro pracovní části těla a každý byl spuštěn do virtuálního bludiště. Čas od času vědci vybrali a zkopírovali animáty, které vykazovaly nejlepší koordinaci. Příští generace zdědila stejný kód od „rodičů“. Jeho velikost se nezměnila, ale do ní byly zavedeny náhodné digitální „mutace“, které by mohly posílit, oslabit nebo doplnit spojení mezi „mozkem“a „končetinami“. V důsledku tohoto přirozeného výběru se po 60 tisících generacích zvýšila účinnost průchodu labyrintu mezi animaty ze 6 na 95%.
Animats mají oproti virům jednu výhodu: mohou se pohybovat nezávisle. Viry se musí pohybovat z nosiče na nosiče v sedadlech pro cestující ve slinách a dalších fyziologických sekrecích. Ale mají více šancí na zvýšení úrovně φ. Jen proto, že virové generace jsou nahrazovány rychleji. Jakmile je virus v živé buňce, nutí ho chrlit až 10 000 genetických kopií za hodinu. Existuje však ještě jedna podmínka: pro integraci informací do úrovně vědomí je zapotřebí složitý systém.
Jak složitý je virus? Podívejme se na příklad nového koronavírusu SARS-CoV-2, viníka současné pandemie. Svým tvarem vypadá jako rohatý mořský důl. Venku - sférický lipidový obal. Jsou to tuky a tukové látky, které je musí chránit před mechanickým, fyzikálním a chemickým poškozením; to jsou oni, kteří jsou ničeni mýdlem nebo dezinfekčním prostředkem. Na obálce je koruna, která jí dala název, tj. Páteřní procesy S-proteinů, pomocí kterých virus vstupuje do buňky. Pod obálkou je molekula RNA: krátký řetězec s 29 903 nukleotidy. (Pro srovnání: v naší DNA je jich více než tři miliardy.) Docela jednoduchá konstrukce. Virus však nemusí být složitý. Hlavní věc je stát se klíčovou součástí komplexního systému.
Science blogger Philip Bouchard porovnává viry se somálskými piráty, kteří unesli obrovského tankera v malé lodi. V podstatě je však virus blíže lehkému počítačovému programu komprimovanému archivátorem. Virus pro zachycenou buňku nepotřebuje celý kontrolní algoritmus. Krátký kód je dostatečný k tomu, aby pro něj fungoval celý operační systém buněk. Pro tento úkol je jeho kód ideálně optimalizován v procesu evoluce. Lze předpokládat, že virus „oživuje“uvnitř buňky pouze tolik, kolik dovolují systémové prostředky. V jednoduchém systému je schopen sdílet a řídit metabolické procesy. V komplexu (jako je naše tělo) - může použít další možnosti, například k dosažení úrovně zpracování informací, která podle Tononiho modelu hraničí s inteligentním životem.
Co chtějí viry?
Ale proč to viry vůbec potřebují: obětujte se, pomáhejte si navzájem, zlepšujte komunikační proces? Jaký je jejich účel, pokud nejsou živými bytostmi?
Kupodivu je odpověď přímo na nás. Obecně je virus gen. Primárním úkolem každého genu je kopírovat se co nejvíce, aby se šířil v prostoru a čase. V tomto smyslu se však virus příliš neliší od našich genů, které se také primárně zabývají uchováváním a replikací informací v nich zaznamenaných. Ve skutečnosti jsou podobnosti ještě větší. Sami jsme trochu virus. Asi o 8%. V našem genomu je tolik virových genů. Odkud přišli?
Existují viry, u nichž je zavedení hostitelské buňky do DNA nezbytnou součástí „životního cyklu“. Jedná se o retroviry, které zahrnují například HIV. Genetická informace v retroviru je kódována v molekule RNA. V buňce virus začíná proces vytváření kopie DNA této molekuly a poté ji vloží do našeho genomu a promění ji v dopravník pro sestavení svých RNA na základě této šablony. Stává se však, že buňka potlačuje syntézu virové RNA. A virus, zabudovaný do DNA, ztrácí schopnost dělit se. V tomto případě se virový genom může stát genetickým předřadníkem, který se přenáší na nové buňky. Věk nejstarších retrovirů, jejichž „fosilní zbytky“se v našem genomu zachovaly, je od 10 do 50 milionů let. Během let evoluce jsme nashromáždili asi 98 tisíc retrovirových prvků, které kdysi infikovaly naše předky. Nyní tvoří 30-50 rodin, které jsou rozděleny do téměř 200 skupin a podskupin. Podle výpočtů genetiků poslední retrovirus, který se stal součástí naší DNA, infikoval lidskou populaci asi před 150 tisíci lety. Pak naši předkové přežili pandemii.
Co právě dělají relikvové viry? Někteří se nijak nevykazují. Nebo se nám to zdá. Ostatní pracují: chrání lidské embryo před infekcemi; stimulují syntézu protilátek v reakci na výskyt cizích molekul v těle. Obecně je však poslání virů mnohem významnější.
Jak s námi viry komunikují
Se vznikem nových vědeckých údajů o účinku mikrobiomu na naše zdraví jsme si začali uvědomovat, že bakterie jsou nejen škodlivé, ale také užitečné, a v mnoha případech jsou životně důležité. Dalším krokem, píše Joshua Lederberg v The History of Infection, by mělo být zlomit zvyk démonizovat viry. Opravdu nám často přinášejí nemoc a smrt, ale účelem jejich existence není ničení života, ale evoluce.
Stejně jako v případě bakteriofágů smrt všech buněk hostitelského organismu obvykle znamená porážku viru. Hyperaggresivní kmeny, které zabíjejí nebo imobilizují své hostitele příliš rychle, ztrácejí schopnost volně se šířit a stát se slepými konci vývoje. Místo toho více „přátelských“kmenů dostane šanci znásobit své geny. „Jak se viry vyvíjejí v novém prostředí, obvykle přestávají způsobovat vážné komplikace. To je dobré pro hostitelský organismus i pro samotný virus, “říká newyorský epidemiolog Jonathan Epstein.
Nový koronavirus je tak agresivní, protože teprve nedávno zlomil mezidruhovou bariéru. Podle imunobiologa Akiko Iwasaki z Yale University, „Když viry poprvé vstoupí do lidského těla, nechápe, co se děje.“Jsou jako animáti první generace ve virtuálním bludišti. Ale nejsme o nic lepší. Když je náš imunitní systém konfrontován s neznámým virem, může se vymknout kontrole a reagovat na hrozbu „bouří cytokinů“- zbytečně silným zánětem, který ničí vlastní tkáně těla. (Toto nadměrné imunitní působení způsobuje mnoho úmrtí během španělské pandemie chřipky.) Abychom žili v lásce a harmonii se čtyřmi lidskými koronaviry, které nám způsobují neškodné „nachlazení“(OC43, HKU1, NL63 a HCoV-229E), museli jsme přizpůsobit se jim a jim - nám.
Vyvíjíme na sebe evoluční vliv nejen jako faktory prostředí. Naše buňky jsou přímo zapojeny do sestavování a modifikace virových RNA. A viry jsou v přímém kontaktu s geny svých nosičů a do svých buněk vnášejí svůj genetický kód. Virus je jedním ze způsobů, jak naše geny komunikují se světem. Tento dialog někdy poskytuje neočekávané výsledky.
Vznik placenty - struktury, která spojuje plod s tělem matky - se stal klíčovým momentem ve vývoji savců. Je obtížné si představit, že synticinový protein požadovaný pro jeho tvorbu je kódován genem, který není ničím jiným než „domestikovaným“retrovirem. Ve starověku byl synteticin použit virem k ničení buněk živých organismů.
Příběh našeho života s viry je nakreslen nekonečnou válkou nebo závodem ve zbrojení, píše antropolog Charlotte Bivet. Tato epická epocha je postavena podle jednoho schématu: původ infekce, její šíření prostřednictvím globální sítě kontaktů a v důsledku toho její omezení nebo eradikace. Všechny jeho spiknutí jsou spojeny se smrtí, utrpením a strachem. Ale je tu další příběh.
Například příběh o tom, jak jsme získali neurální gen Arc. Je to nezbytné pro synaptickou plasticitu - schopnost nervových buněk vytvářet a opravovat nová nervová spojení. Myš, u které je tento gen deaktivován, není schopna se učit a formovat dlouhodobou paměť: Jakmile sýr našel v bludišti, zapomněla na něj hned další den.
Vědci izolovali proteiny, které produkují, aby studovali původ tohoto genu. Ukázalo se, že jejich molekuly se spontánně shromažďují do struktur, které se podobají virovým kapsidům HIV: proteinové obálky, které chrání RNA viru. Poté jsou uvolňovány z neuronu v vezikuly transportní membrány, sloučí se s jiným neuronem a uvolní jejich obsah. Vzpomínky se přenášejí jako virová infekce.
Před 350–400 miliony let vstoupil do savčího organismu retrovirus, jehož kontakt vedl k vytvoření Arc. Nyní tento virus podobný gen pomáhá našim neuronům provádět vyšší mentální funkce. Je možné, že viry nezískají vědomí díky kontaktu s našimi buňkami. Ale v opačném směru to funguje. Alespoň to fungovalo jednou.
Autor: Sergey Pankov