Az új koronavírus pandémiája két hónapig folytatódik. Mindenki már szakértőnek tartja magát ebben a témában. Tudta, hogy egy vírust nem lehet megölni? Nem él, tehát csak megtörhető, megsemmisíthető. A vírus nem lény, hanem anyag. Ugyanakkor a vírusok képesek kommunikálni, együttműködni és elrejteni magukat.
A vírusok társadalmi élete
A tudósok ezt csak három évvel ezelőtt fedezték fel. Mint gyakran történik, véletlenül. A vizsgálat célja annak vizsgálata volt, hogy a széna baktériumok képesek-e riasztani egymást a bakteriofágok általi támadás ellen, amely egy speciális vírusosztály, amely szelektíven támadja meg a baktériumokat. A bakteriofágok hozzáadása után a széna bacillus csövekbe a kutatók ismeretlen molekuláris nyelven rögzítették a jeleket. De az erről szóló "tárgyalások" egyáltalán nem baktériumok, hanem vírusok voltak.
Kiderült, hogy a baktériumok behatolása után a vírusok arra kényszerítették őket, hogy szintetizálják és speciális peptideket küldjenek a szomszédos sejtekbe. Ezek a rövid fehérjemolekulák jelezték a vírusok többi részét a következő sikeres elfogásról. Amikor a szignálpeptidek (és ezért az elfogott sejtek) száma elérte a kritikus szintet, az összes vírus, mintha parancsra állt volna, aktívan osztódott és elbukott. Ha nem ez a megtévesztő manőver lenne, a baktériumok kollektív ellenállást szervezhetnek vagy teljesen meghalhatnak, megfosztva a vírusoktól a lehetőséget arra, hogy tovább parazitálják őket. A vírusok egyértelműen úgy döntöttek, hogy áldozataikat aludni hagyják, és időt adnak nekik a gyógyulásra. A peptid, amely segített nekik ezt megtenni, arbitrádumnak (döntés) nevezték.
További kutatások kimutatták, hogy a vírusok bonyolultabb döntéseket hozhatnak. Feláldozhatják magukat egy sejt immunválaszának elleni támadás során, hogy a támadás második vagy harmadik hulláma sikeres legyen. Képesek összehangoltan mozogni sejtről sejtekre a szállító vezikulákban (vezikulumokban), kicserélni a gén anyagot, segítenek egymásnak elfedni az immunitást és együttműködhetnek más törzsekkel evolúciós előnyeik kihasználása érdekében.
Valószínű, hogy még ezek a csodálatos példák is csak a jéghegy csúcsa - mondja Lan'in Zeng, a texasi egyetem biofizikusa. Egy új tudománynak - a szociovirológiának - meg kell vizsgálnia a vírusok látens társadalmi életét. Nem arról beszélünk, hogy a vírusok tudatosak - mondja egyik alkotója, Sam Diaz-Muñoz mikrobiológus. A társadalmi kapcsolatok, a kommunikáció nyelve, a kollektív döntések, a cselekvések összehangolása, a kölcsönös segítségnyújtás és a tervezés az intelligens élet jeleit jelentik.
Promóciós videó:
A vírusok ésszerűek?
Lehetséges-e valami olyan, ami még élő szervezet sem, vagy tudatos? Van egy matematikai modell, amely lehetővé teszi ezt a lehetőséget. Ez egy integrált információelmélet, amelyet az olasz idegtudós kutató, Giulio Tononi fejlesztett ki. A tudatot az információ mennyiségének és minőségének arányának tekinti, amelyet egy speciális mértékegység határoz meg - φ (phi). Az ötlet az, hogy a teljesen tudattalan anyag (0 φ) és a tudatos emberi agy (maximum φ) között egy átmeneti állapotok növekvő sorozata van. Minden információ fogadására, feldolgozására és előállítására képes objektum minimális szintje φ. Beleértve azokat is, amelyek biztosan élettelenek, például hőmérőt vagy LED-et. Mivel tudják, hogyan lehet a hőmérsékletet és a fényt adatokba konvertálni, ez azt jelenti, hogy az "információtartalom" ugyanaz az alapvető tulajdonság számukra,tömegként és töltésként egy elemi részecskéhez. Ebben az értelemben a vírus egyértelműen felülmúlja sok élettelen tárgyat, mivel maga a (genetikai) információ hordozója.
A tudat az információfeldolgozás magasabb szintje. Tononi ezt az integrációt hívja. Az integrált információ olyan, amely minőségileg meghaladja az összegyűjtött adatok egyszerű összegét: nem egy objektum egyedi tulajdonságainak halmaza, például sárga, kerek alak és meleg, hanem egy ezekből álló égő lámpa képe.
Általánosan elfogadott, hogy csak biológiai organizmusok képesek ilyen integrációra. Annak kipróbálására, hogy az élettelen tárgyak képesek-e alkalmazkodni és tapasztalatokat szerezni, Tononi az idegtudósok csoportjával együtt kifejlesztett egy számítógépes modellt, amely egy arcade játékra emlékeztet egy retro konzolt. A vizsgált alanyok 300 "animáció" voltak - 12 bites egységek alapvető mesterséges intelligenciával, az érzékek és a mozgásszervi berendezés szimulációjával. Mindegyikük véletlenszerűen generált utasításokat kapott a test testrészeire, és mindenkit elindítottak egy virtuális labirintusba. Időről időre a kutatók kiválasztották és lemásolták azokat a animációkat, amelyek a legjobb koordinációt mutatták. A következő generáció ugyanazt a kódot örökölte a "szülők" -től. Mérete nem változott, de véletlenszerű digitális "mutációkat" vezettek be, amelyek megerősíthetik, gyengíthetik vagy kiegészíthetik az "agy" és "végtagok" közötti kapcsolatokat. E természetes szelekció eredményeként 60 ezer generáció után a labirintus áthaladásának hatékonysága az animációk között 6-ról 95% -ra nőtt.
Az animátoroknak egy előnye van a vírusokkal szemben: függetlenül mozoghatnak. A vírusoknak a hordozótól a hordozóig kell mozogniuk az utasülésekben, nyálban és más fiziológiás szekrécióban. De nagyobb esélyük van a φ szint emelésére. Ha csak azért, mert a vírusgenerációk gyorsabban cserélődnek le. Az élő sejtekbe kerülve a vírus arra kényszeríti, hogy óránként akár 10 000 genetikai példányát kinyírja. Van még egy feltétel: az információnak a tudatosság szintjére történő integrálásához komplex rendszerre van szükség.
Mennyire bonyolult a vírus? Nézzük meg az új koronavírus, a SARS-CoV-2 példáját, a jelenlegi világjárvány bűnösét. Alakja olyan, mint egy szarvas tengeri akna. Kívül - gömb alakú lipid héj. Ezek zsírok és zsíros anyagok, amelyek megvédik azt a mechanikai, fizikai és kémiai károktól; ők pusztítják el szappannal vagy fertőtlenítővel. A borítékon a korona adta a nevét, azaz az S-fehérjék gerincszerű folyamatait, amelyek segítségével a vírus belép a sejtbe. A boríték alatt található egy RNS molekula: egy rövid lánc 29 903 nukleotiddal. (Összehasonlításképpen: ezek közül több mint három milliárd van a DNS-ben.) Elég egyszerű szerkezet. De a vírusnak nem kell komplexnek lennie. A lényeg az, hogy egy komplex rendszer kulcsfontosságú elemévé váljanak.
A tudományos blogger, Philip Bouchard összehasonlítja a vírusokat a szomáliai kalózokkal, amelyek egy hatalmas tartályhajót eltérítenek egy kis hajóban. De lényegében a vírus közelebb áll egy könnyű számítógépes programhoz, amelyet egy archiváló tömörített. A vírusnak nincs szüksége a rögzített sejt teljes kontroll algoritmusára. Egy rövid kód elegendő ahhoz, hogy a teljes cella operációs rendszer működjön rajta. Ehhez a feladathoz kódja ideálisan optimalizálva van az evolúció folyamatában. Feltételezhető, hogy a vírus csak annyiban "ébred" a sejt belsejében, amennyit a rendszer erőforrásai lehetővé tesznek. Egy egyszerű rendszerben képes megosztani és irányítani az anyagcserét. Komplexben (mint a testünk) - további lehetőségeket használhat, például olyan információfeldolgozási szint elérésére, amely Tononi modellje szerint az intelligens élettel határos.
Mit akarnak a vírusok?
De miért van szükség egyáltalán a vírusokra: feláldozzák magukat, segítenek egymásnak, javítják a kommunikációs folyamatot? Mi a célja, ha nem élő lények?
Furcsa módon a válasz közvetlenül hozzánk kapcsolódik. Általában véve a vírus egy gén. Bármely gén elsődleges feladata, hogy a lehető legnagyobb mértékben lemásolja magát annak érdekében, hogy elterjedjen a térben és az időben. De ebben az értelemben a vírus nem sokban különbözik a génjektől, amelyek elsősorban a bennük rögzített információk megőrzésével és replikációjával foglalkoznak. Valójában a hasonlóságok még nagyobbak. Mi egy kicsit vírus vagyunk. Körülbelül 8% -kal. Olyan sok vírusgén van a genomunkban. Honnan jöttek onnan?
Vannak olyan vírusok, amelyekben a gazdasejt bejuttatása a DNS-be az "életciklus" szükséges része. Ezek retrovírusok, amelyek magukban foglalják például a HIV-t. A retrovírus genetikai információit egy RNS-molekula kódolja. A sejt belsejében a vírus megkezdi a molekula DNS-másolatának elkészítését, majd beilleszti azt genomunkba, és szállítószappanossá teszi az RNS-ek ezen sablon alapján történő összeállításához. De úgy történik, hogy a sejt elnyomja a vírus RNS szintézisét. És a vírus, amely beágyazódik a DNS-be, elveszíti az osztódási képességét. Ebben az esetben a vírusgenom genetikai ballasztmá válhat, amelyet új sejtekre adnak át. A legrégebbi retrovírusok, amelyeknek „fosszilis maradványait” megőrizték a genomunkban, kora 10-50 millió év. Az evolúció évei alatt körülbelül 98 ezer retrovírus elemet halmoztunk fel, amelyek egyszer megfertőzték őseinket. Most 30-50 családot alkotnak, amelyeket majdnem 200 csoportra és alcsoportra osztanak. A genetikusok számításai szerint az utolsó olyan retrovírus, amely a DNS-ékké válhatott, körülbelül 150 ezer évvel ezelőtt fertőzte meg az emberi populációt. Ezután őseink túlélték a világjárványt.
Mit csinálnak most a relikvírusok? Egyesek semmilyen módon nem mutatják meg magukat. Vagy úgy tűnik számunkra. Mások dolgoznak: megvédik az emberi embriót a fertőzésektől; serkenti az ellenanyagok szintézisét, idegen molekulák megjelenésének hatására a testben. De általában a vírusok küldetése sokkal jelentősebb.
Hogyan kommunikálnak a vírusok velünk
A mikrobióma egészségre gyakorolt hatásáról szóló új tudományos adatok megjelenésével kezdtük felismerni, hogy a baktériumok nemcsak károsak, hanem hasznosak is, és sok esetben létfontosságúak. A következő lépés - írja Joshua Lederberg a Fertőzés története című cikkben - a vírusok elpusztításának szokásának megszüntetése. Valójában gyakran betegséget és halált okoznak nekünk, de létezésük célja nem az élet pusztítása, hanem az evolúció.
Mint a bakteriofágok példájában, a gazdaszervezet összes sejtének elpusztulása általában a vírus vereségét jelenti. A hiperaggresszív törzsek, amelyek túl gyorsan elpusztítják vagy immobilizálják gazdagságukat, elveszítik a szabad terjedési képességüket, és az evolúció zsákutcává válnak. Ehelyett a „barátságosabb” törzsek esélyt kapnak a gének szaporodására. „Ahogy a vírusok új környezetben fejlődnek, általában nem okoznak komoly szövődményeket. Ez jótékony hatással van a gazdaszervezetre és maga a vírusra is”- mondja Jonathan Epstein New York-i epidemiológus.
Az új koronavírus annyira agresszív, mert csak a közelmúltban lépett át a fajok közötti akadályon. Azikoo Iwasaki, a Yale Egyetem immunobiológusa szerint "Amikor a vírusok először kerülnek az emberi testbe, nem értik, mi folyik." Olyanok, mint egy első generációs animátorok egy virtuális labirintusban. De nem vagyunk jobbok. Ismeretlen vírussal szemben immunrendszerünk szintén kiszabadulhat az ellenőrzéstől, és reagálhat a fenyegetésre egy "citokinvihar" - szükségtelenül erős gyulladás, amely elpusztítja a test saját szöveteit. (Ez az immunitás túlzott reagálása okoz sok halált az 1918-as spanyol influenzajárvány során.) Ahhoz, hogy szeretetben és harmóniában éljünk a négy emberi koronavírussal, amelyek ártalmatlan "megfázást" okoznak (OC43, HKU1, NL63 és HCoV-229E), alkalmazkodjanak hozzájuk, és velük - hozzánk.
Nemcsak a környezeti tényezők, hanem evolúciós hatást gyakorolunk egymásra. Sejtjeink közvetlenül részt vesznek a vírusos RNS-ek összeállításában és módosításában. És a vírusok közvetlen kapcsolatban vannak hordozóik géneivel, genetikai kódot vezetve a sejtekbe. A vírus az egyik módja annak, hogy génjeink kommunikáljanak a világgal. Időnként ez a párbeszéd váratlan eredményeket hoz.
A méhlepény kialakulása - a magzat és az anya testének összekötő struktúrája - kulcsfontosságú pillanat lett az emlősök evolúciójában. Nehéz elképzelni, hogy a kialakulásához szükséges szinicinfehérjét olyan gén kódolja, amely nem más, mint egy "háziasított" retrovírus. Az ókorban a vírus szinicint használt az élő szervezetek sejtjeinek megsemmisítésére.
A vírusokkal kapcsolatos életünk történetét egy végtelen háború vagy fegyverkezési verseny rajzolja - írja Charlotte Bivet antropológus. Ez az epika egy séma szerint épül fel: a fertőzés eredete, terjedése a kapcsolatok globális hálózatán keresztül, és ennek eredményeként megfékezése vagy felszámolása. Minden telek halálhoz, szenvedéshez és félelemhez kapcsolódik. De van egy másik történet.
Például a történet arról, hogy miként kaptunk az Arc neurális gént. Szüksége van a szinaptikus plaszticitáshoz - az idegsejtek azon képességéhez, hogy új idegkapcsolatokat képezzenek és rögzítsenek. Az a egér, amelyben ez a gén le van tiltva, nem képes megtanulni és hosszú távú emlékezetet kialakítani: ha a sajtot a labirintusban találja, akkor a következő napon elfelejti a hozzá vezető utat.
A gén eredetének tanulmányozására a tudósok elkülönítették az általa előállított fehérjéket. Kiderült, hogy molekuláik spontán módon olyan szerkezetekbe halmozódnak, amelyek hasonlítanak a HIV víruskapszidjeire: olyan fehérjeburokokra, amelyek megvédik a vírus RNS-ét. Ezután felszabadulnak a neuronból a szállító membrán vezikulákban, egyesülnek egy másik neuronnal és felszabadítják tartalmuk. A memóriák úgy terjednek, mint egy vírusfertőzés.
350-400 millió évvel ezelőtt egy retrovírus belépett az emlősökbe, amelyekkel érintkezésbe íve alakult ki. Ez a vírusszerű gén segíti az idegsejteinket a magasabb mentális funkciók végrehajtásában. Lehet, hogy a vírusok sejtekkel való érintkezés útján nem szereznek tudatosságot. De ellentétes irányban működik. Legalább egyszer működött.
Szerző: Szergej Pankov