Kas notiktu ar visu dzīvo uz Zemes, ja vairs nebūtu vīrusu? (1)

"Tā ir neliela zinātnieku skola, kas cenšas sniegt taisnīgu un līdzsvarotu priekšstatu par vīrusu pasauli un parādīt, ka pastāv arī labie vīrusi," saka Goldbergs.

Zinātniekiem noteikti ir skaidrs, ka bez vīrusiem dzīvība un planēta beigtu pastāvēt tādā veidolā, kā mēs to šobrīd redzam. Pat, ja cilvēce ļoti vēlētos iznīcināt katru vīrusu uz Zemes, tas nebūtu iespējams. Taču iedomājoties, kāda būtu pasaule bez vīrusiem, mēs varētu labāk saprast ne tikai to, cik neatņemami tie ir mūsu izdzīvošanai, bet arī to, cik daudz mums vēl par šiem vīrusiem jāmācās. 

Iesākumam - zinātnieki nezina, cik daudz vīrusu vispār pastāv. Tūkstošiem vīrusu ir oficiāli klasificēti, taču pastāvēt varētu vēl miljoniem citu vīrusu. "Mēs esam atklājuši tikai nelielu daļu [vīrusu], jo cilvēki nav tos daudz pētījuši," saka Merilina Rossinka, vīrusu ekoloģe Pennas Štata universtiātē. "Zinātne vienmēr bijusi saistīta ar patogēniem," viņa turpina.

Zinātniekiem arī nav zināms, cik procentu no visiem vīrusiem ir cilvēkiem kaitīgi.

"Ja skatāmies skaitliski, tas statistiski būtu tuvu nullei," saka Britu Kolumbijas universitātes vides virusologs Kērtiss Satls. "Gandrīz visi vīrusi nav patogēni lietām, kas mums rūp," Satls turpina.

Ekosistēmu "atslēga"

Mēs zinām, ka fāgi vai vīrusi, kas inficē baktērijas, ir ārkārtīgi svarīgi. Viņu vārds cēlies no grieķu valodas vārda phagein, kas nozīmē "apēst" - un viņi tiešām aprij. "Viņi ir pasaulē galvenie baktēriju "plēsēji". Bez viņiem mēs būtu pamatīgās nepatikšanās," saka Goldbergs.

Fāgi ir galvenais okeāna baktēriju populācijas regulators un, iespējams, arī visās pārējās planētas ekosistēmās. Ja vīrusi pēkšņi pazustu, dažas baktēriju populācijas, iespējams, eksplodētu; citas populācijas tikmēr varētu pavisam pārtraukt izaugsmi. 

Tas būtu īpaši problemātiski okeānā, kur mikrobi veido vairāk nekā 90% no visu dzīvo organismu skaita. Šie mikrobi ražo aptuveni pusi no planētas skābekļa - šo procesu veicina vīrusi.

Šie vīrusi katru dienu iznīcina apmēram 20% no visiem okeāna mikrobiem un apmēram 50% no visām okeāna baktērijām. Iznīcinot mikrobus, vīrusi nodrošina to, ka skābekli ražojošajam planktonam ir pietiekami daudz barības vielu, lai veiktu fotosintēzi, kas galu galā uztur dzīvību lielākajai daļai organismu uz Zemes.

"Ja mums nav nāves, tad mums nav dzīvības, jo dzīvība ir pilnībā atkarīga no pārstrādātajiem materiāliem. Vīrusi ir ļoti svarīgi pārstrādes ziņā," saka Satls.

Pētnieki, kas pēta kaitēkļus, atklājuši, ka vīrusi ir kritiski svarīgi sugu populācijas kontrolei. Ja kādai sugai ir pārpopulācija, tad "atnāks vīruss un tos iznīcinās. Tā ir ļoti dabiska ekosistēmu sastāvdaļa," saka Rossinka. 

Šis process, ko sauc par "nogalināt uzvarētāju", ir izplatīts arī daudzās citās sugās, ieskatot mūs pašus, par ko liecina pandēmiju esamība. "Kad populācijas kļūst ļoti "lielas", vīrusi mēdz ļoti ātri savairoties un sagraut šo pārpopulāciju, radot vietu dzīvošanai visam pārējam dzīvajam," saka Satls. Ja vīrusi pēkšņi pazustu, vadošās sugas, iespējams, uzplauktu, kaitējot citām.

"Mēs ātri zaudētu daudz no planētas bioloģiskās daudzveidības," saka Satls. "Mums būtu tikai dažas sugas, kas pārņemtu vai padzītu visu pārējo."

Daži organismi arī atkarīgi no vīrusiem, lai spētu izdzīvot. Zinātniekiem ir teorija, ka vīrusi palīdz govīm un citiem augēdājiem pārvērst celulozi no zāles cukuros, ko var metabolizēt un pārvērst par ķermeņa masu un pienu.

Tāpat pētnieki uzskata, ka vīrusi ir svarīgi veselīgu mikrobiomu uzturēšanai cilvēku un daudzu dzīvnieku organismā.

"Šīs lietas nav labi izprastas, bet mēs atrodam arvien vairāk šo ciešo vīrusu mijiedarbības piemērus, jo tie ir būtiska ekosistēmas daļa, neatkarīgi no tā, vai tā ir cilvēka ekosistēma vai apkārtējā vide," sacīja Satls.

Rossinka un viņas kolēģi atklājuši pierādījumus, kas to pierāda. Vienā no pētījumiem viņi apskatīja sēni, kas kolonizē specifisku zāli Jeloustounas Nacionālajā parkā.

Zinātnieki konstatēja, ka vīruss, kurš inficējis sēni, ļāva tai kļūt iecietīgākai pret ģeotermālo augsnes temperatūru. 

"Kad ir visi trīs - sēne, vīruss un augs, tad augi var augt ļoti karstās augsnēs. Viena pati sēne to nevar izdarīt," skaidroja Rossinka.

Citā pētījumā Rossinka atklāja, ka vīruss, kas skāris halapenjo piparu sēklas, citiem augiem ļauj atbaidīt laputi.

Rossinkas komanda atklājusi, ka augi un sēnes bieži pārnes vīrusus vairākās paaudzēs. Lai gan tas nav pierādīts līdz galam, zinātnieki uzskata, ka vīrusi kaut kādā veidā palīdz organismam, kurā tas ieperinājies.

Cilvēku aizsardzība

Dažu labdabīgu vīrusu infekcija var pat palīdzēt novērst dažādus patogēnus cilvēku organismā.

GB vīruss C ir bieži sastopams jaundzimuša cilvēka asinīs, kas ir nepatogēns un līdzīgs Rietumnīlas vīrusam un Denges drudzim. Tas spēj aizkavēt AIDS izplatību HIV pozitīviem cilvēkiem.

Zinātnieki arī pierādījuši, ka GB vīruss C cilvēkiem, kuri inficējušies ar ebolas vīrusu, neļauj tik ātri nomirt.

Tāpat herpes padara peles mazāk jutīgas pret konkrētām bakteriālām infekcijām, piemēram, buboņu mēri vai listēriju. Inficēt cilvēku ar kādu no šīm infekcijām būtu neētiski, taču pētījuma autoriem ir aizdomas, ka atklātie pierādījumi grauzējos varētu būt līdzīgi pētījumos ar cilvēkiem.

Vīrusi ir arī vieni no daudzsološākajiem terapeitiskajiem līdzekļiem dažādu hronisku slimību ārstēšanā. Fāgu terapijai bija nozīmīga loma pētniecībai Padomju Savienībā līdz pat 1920. gadiem. Tajā izmantoja vīrusus, lai ārstētu bakteriālās infekcijas.

Mūsdienās medicīnas nozarei jāattīstās ļoti strauji, jo ir palielinājusies organisma noturība pret antibiotikām. Tāpat ir iespējams precizēt ārstēšanu, lai iznīcinātu konkrētas baktēriju sugas.

"Ir izglābtas neskaitāmas dzīvības ar vīrusu palīdzību tad, kad antibiotikas nespēja to izdarīt," stāstīja Satls.

Onkoloģiskie vīrusi jeb tie, kuri selektīvi inficē un iznīcina vēža šūnas, arvien vairāk tie tiek uzskatīti par mazāk toksiskiem un efektīvākiem vēža ārstēšanā.  

Goldbergs norāda, ka "vīrusus ir nepieciešams pētīt, lai cilvēce pēc iespējas ātrāk sasniegtu terapijas nākamajā paaudzē".

Vīrusu izzušana iespaidotu visu dzīvo radību evolūcijas potenciālu uz Zemes

Tā kā vīrusi konstanti mutē, tiem ir plaša ģenētiskā krātuve, kurā jauninājumus var izviest citi organismi. 

"Visiem organismiem, kurus vīruss var inficēt, ir iespēja "izsūkt" tā gēnus un izmantot tos savā labā. Jaunu DNS ievietošana genomos ir nozīmīgs evolūcijas veids," skaidroja Goldbergs.

Vīrusa elementi veido aptuveni 8% no cilvēka kopējā genoma. Zīdītāju genomos ir aptuveni 100 000 dažādas vīrusu gēnu paliekas.

Vīrusa kods bieži izpaužas kā inertas DNS daļas, taču reizēm tas mēdz radīt organismā jaunas un būtiskas funkcijas. 2018. gadā zinātnieki atklāja, ka kāds vīrusa izcelsmes gēns līdzinās proteīnam, kam ir būtiska nozīme atmiņas veidošanā ilgtermiņā. Gēns pārvieto informāciju starp šūnām nervu sistēmā.

Visspilgtākais piemērs ir saistīts ar zīdītāju placentas evolūciju un gēnu izpaušanos grūtniecības laikā. Pierādījumi liecina, ka cilvēka spēja piedzimt ir atkarīga no ģenētiskā koda, kas līdzinājies retrovīrusiem, kuri inficēja mūsu priekštečus pirms vairāk nekā 130 miljoniem gadu.

Eksperti uzskata, ka šādas gēnu īpatnības veidojas visu daudzšūnu organismos. Satls norādīja, ka pastāvot iespēja, ka joprojām daudzas gēnu funkcijas nemaz neesot atklātas.

Zinātnieki salīdzinoši nesen sākuši pētīt, kā vīrusi atvieglo cilvēku dzīvi. Jo vairāk cilvēki spēs iegūt informāciju par dažādiem vīrusiem, ne tikai patogēniem, jo vairāk tos spēs izmantot cilvēces labā. Savukārt tas var palīdzēt novērst nākamo pandēmiju.

Turklāt, plašāka vīrusu izpēte ieviesīs lielāku skaidrību par to, kā kopumā darbojas mūsu planēta, tās ekosistēma un paši organismi, vēsta BBC.