Кажется, вирусы только и существуют для того, чтобы приносить человечеству страдания. Впрочем, если бы они все вдруг исчезли, наш мир стал бы совершенно иным — и далеко не лучшим. Для чего нужны вирусы?
На протяжении тысячелетий вирусы унесли огромное количество жизней и заметно изменили населения планеты. Жертвами эпидемии испанского гриппа 1918 года стали от 50 до 100 миллионов человек, и почти 200 миллионов умерли от оспы лишь в XX веке.
Нынешняя пандемия Covid-19 — лишь одна из бесконечной череды смертельных атак вирусов.
Если бы по мановению волшебной палочки можно было сразу и навсегда уничтожить все вирусы, многие люди, прежде всего теперь, очевидно, обрадовались бы. Впрочем, это была бы смертельная ошибка и даже более опасна за любую пандемию.
«Если бы все вирусы вдруг исчезли, мир стал бы прекрасным местом — примерно на полтора дня, а потом мы все умерли бы», — говорит Тони Голдберг, эпидемиолог из Висконсинского университета в Мэдисоне.
«Польза вирусов несомненно преобладает вред»
Подавляющее большинство вирусов не являются патогенными для человека, многие из них играют важную роль в формировании экосистем.
Некоторые вирусы необходимые для существования грибов и растений
Другие отвечают за жизнь отдельных организмов — от грибов и растений до насекомых и людей.
«Это идеальный баланс, — отмечает Сюзанна Лопес Шарретон, вирусолог из Национального автономного университета Мексики. — Без вирусов мы погибли бы».
Многие люди даже не осознают, какую огромную роль имеют вирусы в существовании жизни на Земле, ведь мы обычно сосредоточены на неприятностях, которые они причиняют человечеству.
Представив, каким был бы мир без вирусов, мы сможем лучше понять не только их роль в нашем выживании, но и то, как мало мы пока знаем о них.
Во-первых, ученые даже не знают точно, сколько вирусов вообще существует. В официальных классификациях их — тысячи, но на самом деле их могут быть миллионы.
Без вирусов мир, который мы знаем, прекратил бы свое существование
«Мы знаем так мало, потому что наука преимущественно изучает патогены, то есть возбудителей болезней», — говорит Мэрилин Руссінк, эколог-вирусолог из Университета штата Пенсильвания.
Неизвестно ученым и то, какой именно процент среди всех вирусов опасен для человека. «Если смотреть на большие числа, то статистически процент опасных вирусов приближается к нулю, — отмечает Кертис Саттл, эколог-вирусолог из Университета Британской Колумбии. — Почти все существующие вирусы не болезнетворные для нас».
Поддерживают экосистему
Мы знаем, что фаги или вирусы, которые заражают бактерии, чрезвычайно важны. Это — главные хищники в мире бактерий, отсюда и название «пожиратели».
Микробы и вирусы в океане производят около половины всего кислорода на планете
Фаги регулируют популяцию бактерий в океане и, вероятно, в любой другой экосистеме планеты. Если бы эти вирусы вдруг исчезли, баланс сразу нарушился бы: одни популяции бактерий выросли бы взрывным образом, тогда как другие, не выдержав конкуренции, исчезли бы.
Это стало бы огромной трагедией для океана, где микробы составляют более 90% всего живого материала. Они производят около половины кислорода на планете — процесс, за который отвечают и вирусы.
Около 90% живого материала в океане — микробы
Эти вирусы ежедневно убивают около пятой части всех океанических микробов и около половины всех бактерий в океане. Таким образом вирусы обеспечивают, чтобы планктон, который вырабатывает кислород, имел достаточное количество питательных веществ для быстрого фотосинтеза, в конечном итоге, поддерживая значительную часть жизни на Земле.
«Если бы у нас не было смерти, не было бы и жизни, поскольку оно полностью зависит от переработки материи, — объясняет Саттл. — И вирусы играют в этом главную роль».
Исследователи, которые изучают насекомых-вредителей, также выяснили, что вирусы имеют решающее значение и для контроля популяции видов.
Вирусы имеют решающее значение для контроля популяции разных видов
Если определенный вид начинает слишком размножаться, вирус сдерживает этот процесс.
«Это естественная часть экосистем. Процесс, который называется «убить победителя», распространенный и для многих других видов, в том числе и людей, доказательством чего является пандемии.
Если бы вирусы неожиданно исчезли, конкурентоспособные виды процветали бы в ущерб другим.
«Мы быстро потеряли бы биоразнообразия на планете, — объясняет Саттл. — У нас осталось несколько видов, которые бы захватили все».
Без вирусов биоразнообразия планеты исчезло бы
Некоторым организмам вирусы нужны в прямом смысле, чтобы выжить. Ученые подозревают, например, что вирусы играют важную роль в процессе переваривания пищи у коров, превращая целлюлозу из травы на сахара, которые метаболизируются и с остальными превращаться в массу тела и молоко.
Исследователи также уверены, что вирусы являются неотъемлемой частью здорового мікробіому человека и животных.
«Эти вещи являются пока недостаточно понятными, но мы находим все больше примеров тесного взаимодействия вирусов в различных экосистемах, как у человека, так и в окружающей среде», — отмечает Саттл.
Госпожа Руссінк и ее коллеги обнаружили твердое доказательство этого. В одном из исследований они работали с колонией микроскопических грибков, которая живет вместе с определенным видом трав Єллоустонськом национальном парке (биосферный заповедник в США, знаменитый своим ландшафтом и гейзерами. — Ред.), и обнаружили: вирус, заразивший гриб , позволяет траве успешнее выдерживать геотермальные температуры почвы.
«Когда присутствуют все три элемента — вирус, грибки и трава, тогда травы могут расти на горячем грунте, — рассказывает Руссінк. — Сам по себе грибок без вируса не способен сделать такое».
В Национальном парке Йеллоустоун некоторые травы имею высокую термостойкость именно благодаря вирусу
Защищают людей
Заражение некоторыми доброкачественными вирусами помогает избавиться от некоторых возбудителей и людям.
GB-вирус С, который является отдаленным родственником вируса Западного Нила и лихорадки денге, замедляет развитие Спида у ВИЧ-положительных людей.
Ученые также установили, что GB-вирус С снижает риск смерти у людей, зараженных Еболою.
Так же герпес делает мышей менее восприимчивыми к определенным бактериальных инфекций, в частности бубонной чумы и листериоза (пищевого отравления).
Хотя проверить это путем эксперимента на людях не возможно через вопрос этики, исследователи предполагают, что организм человека реагировал бы похожим образом.
Герпес делает мышей и, возможно, людей менее восприимчивыми к определенным бактериальных инфекций
Несмотря на то, что заражение вирусами герпеса «обычно считают исключительно патогенным», данные свидетельствуют о том, что герпес на самом деле вступает в «симбиотическая взаимосвязь» с хозяином, предоставляя определенные преимущества иммунитета.
Без вирусов мы и много других видов были бы более склонны к болезням.
Вирусы также являются одними из наиболее перспективных способов лечения некоторых заболеваний. Фаготерапия, которую активно изучали в Советском Союзе еще в 1920-х годах, использует вирусы для борьбы с бактериальными инфекциями.
Теперь эта область исследований быстро растет. Ведь лечение вирусами является лучшим не только через повышение устойчивости к антибиотикам, но и благодаря возможности точно настроить терапевтический эффект, не уничтожая без разбора всю популяцию бактерий, как это делают антибиотики.
«Вирусы спасли немало жизней, когда антибиотики оказались недейственными», — отмечает Саттл.
Онколітичні вирусы, которые избирательно инфицируют и уничтожают раковые клетки, также все чаще считают менее токсичным и более эффективным лечением рака.
Процент патогенных вирусов, как SARS-CoV-2 на фото, очень малый
Такие вирусы действуют «как микроскопическими управляемые ракеты, которые наносят точечный удар по ненужным нам клетках», — поясняет Голдберг.
«Вирусы помогут нам создать следующее поколение терапевтических средств», — уверен ученый.
Поскольку вирусы постоянно размножаются и мутируют, они содержат огромный потенциал генетических инноваций для других организмов.
Вирусы размножаются, проникая в клетки хозяина и захватывая их инструменты воспроизведения. Если это происходит в зародышевой клетке (яйцеклетке или сперматозоиде), вирусный код может передаться следующему поколению и интегрироваться постоянно.
«Все организмы, которые можно заразить вирусами, имеют возможность высасывать вирусные гены и применять их в свою пользу», — поясняет Голдберг.
Введение новой ДНК в геном является основным способом эволюции
И следовательно, исчезновение вирусов повлияет на эволюционный потенциал всего живого на планете, в том числе и Homo sapiens.
Гены вирусов составляют примерно 8% генома человека, а геномы млекопитающих имеют в среднем около 100 тыс. остатков генов, которые происходят от вирусов.
Вирусный код обычно остается инертным фрагментом ДНК, но иногда он дает новые и полезные — даже очень важные — функции.
Например, в 2018 году две исследовательские группы отдельно сделали увлекательное открытие. Ген вирусного происхождения кодирует белок, который играет ключевую роль в формировании долговременной памяти, перемещая информацию между клетками нервной системы.
Если бы не пандемии ретровирусов, которые понесли наши предки, течение беременности у современного человека был бы совсем другим
Впрочем, самый яркий пример касается эволюции плаценты млекопитающих и сроков экспрессии генов при беременности у женщин.
Способность человека к рождению живого потомства возникла благодаря генетическому коду старинных ретровирусов, которыми наши предки заразились миллионы лет назад.
Как отметили авторы этого открытия в издание PLOS Biology: «Вполне возможно предположить, что если бы не пандемии ретровирусов, которых наши далекие предки подверглись миллионы лет назад, беременность современного человека была бы совершенно другой, а возможно, и вообще не существовала бы».
Эксперты считают, что такие ключевые события можно отследить в всех форм багатоклітинного жизни. «Очевидно, многие функции остаются неизвестными», — отмечает Саттл.
В конце концов, чем больше мы будем знать о вирусах, и не только патогенные, то лучше сможем применять их на пользу себе.
Кроме того, понимание вирусного разнообразие поможет нам глубже осознать, как функционирует наша планета, ее экосистемы и наши тела.
Как добавляет Саттл, «для нашей же собственной пользы очень важно разобраться, что происходит в том мире».
Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.
Хотите поделиться с нами своими жизненными историями? Напишите о себе на адрес questions.ukrainian@bbc.co.uk и наши журналисты с вами свяжутся.
Хотите получать главное в мессенджер? Подписывайтесь на наш Telegram или Viber!
—
