Pandemia noului coronavirus continuă timp de două luni. Toată lumea se consideră deja un expert în acest subiect. Știați că un virus nu poate fi ucis? El nu trăiește, deci nu poate fi decât spart, distrus. Virusul nu este o ființă, ci mai degrabă o substanță. În același timp, virușii sunt capabili să comunice, să coopereze și să se deghizeze.
Viața socială a virușilor
Oamenii de știință au descoperit acest lucru în urmă cu doar trei ani. Așa cum se întâmplă des, din întâmplare. Scopul studiului a fost de a testa dacă bacteriile cu fân se pot avertiza reciproc cu privire la atacul bacteriofagilor, o clasă specială de viruși care atacă selectiv bacteriile. După adăugarea bacteriofagilor la tuburile de bacili de fân, cercetătorii au înregistrat semnalele într-un limbaj molecular necunoscut. Dar „negocierile” pe aceasta nu au fost deloc bacterii, ci viruși.
S-a dovedit că, după ce au pătruns în bacterii, virușii i-au obligat să sintetizeze și să trimită peptide speciale celulelor vecine. Aceste molecule scurte de proteine au semnalat restul virusurilor despre următoarea captare de succes. Când numărul de peptide semnal (și, prin urmare, celule capturate) a atins un nivel critic, toți virușii, ca la comandă, s-au oprit din diviziune activă și au lăsat la pământ. Dacă nu ar fi fost această manevră înșelătoare, bacteriile ar putea organiza o rezistență colectivă sau să moară complet, lipsind virușii de posibilitatea de a parazita asupra lor. Virusii au decis în mod clar să-și pună victimele să doarmă și să le acorde timp să se recupereze. Peptida care i-a ajutat să facă acest lucru a fost numită „arbitru” („decizie”).
Cercetări ulterioare au arătat că virușii sunt capabili să ia decizii mai complexe. Se pot sacrifica în timpul unui atac asupra apărării imune a unei celule pentru a asigura succesul celui de-al doilea sau al treilea val al ofensivei. Aceștia sunt capabili să se deplaseze într-o manieră coordonată de la celulă la celulă în vezicule de transport (vezicule), să facă schimb de material genic, să se ajute reciproc să se mascheze de imunitate, să coopereze cu alte tulpini pentru a profita de avantajele lor evolutive.
Este posibil ca chiar și aceste exemple uimitoare să fie doar vârful aisbergului, spune Lan'in Zeng, un biofizic la Universitatea din Texas. O nouă știință - sociovirologia - ar trebui să studieze viața socială latentă a virușilor. Nu vorbim despre faptul că virușii sunt conștienți, spune unul dintre creatorii săi, microbiologul Sam Diaz-Muñoz. Dar conexiunile sociale, limbajul comunicării, deciziile colective, coordonarea acțiunilor, asistența reciprocă și planificarea sunt semne ale vieții inteligente.
Video promotional:
Virusii sunt înțelepți?
Un lucru care nu este chiar un organism viu poate avea mintea sau conștiința? Există un model matematic care permite această posibilitate. Este o teorie informațională integrată dezvoltată de neurologul italian Giulio Tononi. El consideră conștiința ca raportul dintre cantitatea și calitatea informațiilor, care este determinat de o unitate specială de măsură - φ (phi). Ideea este că între materia complet inconștientă (0 φ) și creierul uman conștient (maxim φ) există o serie ascendentă de stări de tranziție. Orice obiect capabil de a primi, prelucra și genera informații are un nivel minim φ. Inclusiv cele cu siguranță neînsuflețite, cum ar fi un termometru sau un LED. Deoarece știu să convertească temperatura și lumina în date, înseamnă că „conținutul de informații” este aceeași proprietate fundamentală pentru ei,ca masă și sarcină pentru o particulă elementară. În acest sens, virusul este clar superior celor mai multe obiecte neînsuflețite, deoarece el însuși este un purtător de informații (genetice).
Conștiința este un nivel mai ridicat de procesare a informațiilor. Tononi numește această integrare. Informația integrată este ceva care depășește calitativ suma simplă a datelor colectate: nu un set de caracteristici individuale ale unui obiect, cum ar fi galbenul, forma rotundă și căldura, ci o imagine a unei lămpi arzătoare formată din ele.
În general, este acceptat faptul că numai organismele biologice sunt capabile de o asemenea integrare. Pentru a testa dacă obiectele neînsuflețite se pot adapta și câștiga experiență, Tononi, împreună cu o echipă de neurostiți, au dezvoltat un model de computer asemănător cu un joc arcade pentru o consolă retro. Subiecții au fost 300 de „animati” - unități de 12 biți cu inteligență artificială de bază, simulare a simțurilor și a aparatului locomotor. Fiecare dintre ei a primit instrucțiuni generate aleatoriu pentru părțile de lucru ale corpului și toată lumea a fost lansată într-un labirint virtual. O dată după timp, cercetătorii au selectat și au copiat animatele care au arătat cea mai bună coordonare. Generația următoare a moștenit același cod de la „părinți”. Mărimea sa nu s-a schimbat, dar au fost introduse „mutații” aleatorii digitale, care ar putea consolida, slăbi sau suplimenta conexiunile dintre „creier” și „membre”. Ca urmare a acestei selecții naturale, după 60 de mii de generații, eficiența trecerii labirintului printre animati a crescut de la 6 la 95%.
Animatele au un avantaj față de viruși: se pot deplasa independent. Virusii trebuie să se mute de la un operator de transport la un transportator pe scaunele pasagerilor în salivă și alte secreții fiziologice. Dar au mai multe șanse să crească nivelul de φ. Doar pentru că generațiile virale sunt înlocuite mai repede. Odată ajuns într-o celulă vie, virusul îl obligă să elimine până la 10.000 de copii genetice pe oră. Cu toate acestea, mai există o condiție: pentru a integra informațiile la nivelul conștiinței, este nevoie de un sistem complex.
Cât de complex este un virus? Să analizăm exemplul noului coronavirus SARS-CoV-2, vinovatul actualului pandemic. În formă, arată ca o mină cu coarne. În exterior - o coajă lipidică sferică. Acestea sunt grăsimi și substanțe asemănătoare grăsimilor care trebuie să-l protejeze de deteriorarea mecanică, fizică și chimică; sunt aceia care sunt distruși de săpun sau igienizare. Pe plic se află coroana care i-a dat numele, adică procese asemănătoare coloanei vertebrale ale proteinelor S, cu ajutorul cărora virusul intră în celulă. Sub plic se află o moleculă de ARN: un lanț scurt cu 29.903 nucleotide. (Pentru comparație: există mai mult de trei miliarde dintre ele în ADN-ul nostru.) O construcție simplă. Dar un virus nu trebuie să fie complex. Principalul lucru este de a deveni o componentă cheie a unui sistem complex.
Bloggerul științific Philip Bouchard compară virușii cu pirații somaliști deturnând un tanc imens într-o barcă minusculă. Dar, în esență, virusul este mai aproape de un program computerizat ușor comprimat de un arhivar. Virusul nu are nevoie de întregul algoritm de control pentru celula capturată. Un cod scurt este suficient pentru ca întregul sistem de operare celular să funcționeze pentru el. Pentru această sarcină, codul său este optimizat în mod ideal în procesul de evoluție. Se poate presupune că virusul „revigorează” în interiorul celulei doar atât cât permit resursele sistemului. Într-un sistem simplu, este capabil să partajeze și să controleze procesele metabolice. Într-un complex (precum corpul nostru) - poate folosi opțiuni suplimentare, de exemplu, pentru a atinge un nivel de procesare a informațiilor care, conform modelului lui Tononi, se limitează la viața inteligentă.
Ce vor virușii?
Dar de ce au nevoie virusurile deloc: se sacrifică, se ajută reciproc, îmbunătățesc procesul de comunicare? Care este scopul lor dacă nu sunt ființe vii?
Ciudat, răspunsul este direct legat de noi. În mare, un virus este o genă. Sarcina principală a oricărei gene este să se copieze cât mai mult pentru a se răspândi în spațiu și timp. Dar, în acest sens, virusul nu este cu mult diferit de genele noastre, care sunt preocupate în primul rând de conservarea și replicarea informațiilor înregistrate în ele. De fapt, asemănările sunt și mai mari. Noi suntem un pic un virus. Cu aproximativ 8%. Există atât de multe gene virale în genomul nostru. Unde au venit de acolo?
Există viruși pentru care introducerea unei celule gazdă în ADN este o parte necesară a „ciclului de viață”. Acestea sunt retrovirusuri, care includ, de exemplu, HIV. Informațiile genetice dintr-un retrovirus sunt codate într-o moleculă de ARN. În interiorul celulei, virusul începe procesul de a face o copie ADN a acestei molecule, apoi o introduce în genomul nostru, transformându-l într-un transportor pentru asamblarea ARN-urilor sale pe baza acestui șablon. Dar se întâmplă astfel încât celula să suprime sinteza ARN viral. Iar virusul, încorporat în ADN-ul său, pierde capacitatea de a se diviza. În acest caz, genomul viral poate deveni un balast genetic care este transmis noilor celule. Epoca celor mai vechi retrovirusuri, ale căror „rămășițe fosile” au fost păstrate în genomul nostru, este de la 10 la 50 de milioane de ani. De-a lungul anilor de evoluție, am acumulat aproximativ 98 de mii de elemente retrovirale care au infectat odinioară strămoșii noștri. Acum alcătuiesc 30-50 de familii, care sunt subdivizate în aproape 200 de grupuri și subgrupuri. Conform calculelor geneticienilor, ultimul retrovirus care a reușit să devină parte din ADN-ul nostru a infectat populația umană în urmă cu aproximativ 150 de mii de ani. Atunci strămoșii noștri au supraviețuit unei pandemii.
Ce fac virusurile relicve acum? Unii nu se arată în niciun fel. Sau așa ni se pare. Alții funcționează: protejează embrionul uman de infecții; stimulează sinteza anticorpilor ca răspuns la apariția moleculelor străine în organism. Dar, în general, misiunea virușilor este mult mai semnificativă.
Cum comunică virusurile cu noi
Odată cu apariția de noi date științifice privind influența microbiomului asupra sănătății noastre, am început să ne dăm seama că bacteriile nu numai că sunt dăunătoare, dar sunt utile și, în multe cazuri, sunt vitale. Următorul pas, scrie Joshua Lederberg în Istoria infecțiilor, ar trebui să fie să rupă obiceiul demonizării virușilor. Chiar ne aduc adesea boală și moarte, dar scopul existenței lor nu este distrugerea vieții, ci evoluția.
Ca și în cazul bacteriofagilor, decesul tuturor celulelor organismului gazdă înseamnă de obicei înfrângere pentru virus. Tulpinile hiperagresive care își omoară sau imobilizează gazdele își pierd prea repede capacitatea de a se răspândi liber și de a deveni ramuri de evoluție. În schimb, tulpinile mai „prietenoase” au șansa de a-și multiplica genele. „Pe măsură ce virușii evoluează într-un mediu nou, de obicei încetează să provoace complicații grave. Acest lucru este bun pentru organismul gazdă și pentru virusul în sine”, spune epidemiologul din New York, Jonathan Epstein.
Noul coronavirus este atât de agresiv, deoarece a rupt recent bariera dintre interspecie. Potrivit imunobiologului Akiko Iwasaki, de la Universitatea Yale, „Când viruții intră pentru prima dată în corpul uman, ei nu înțeleg ce se întâmplă”. Sunt ca niște animati de primă generație într-un labirint virtual. Dar nu suntem mai buni. Când se confruntă cu un virus necunoscut, sistemul nostru imunitar poate de asemenea să scape de sub control și să răspundă amenințării cu o „furtună de citokine” - o inflamație inutilă puternică, care distruge țesuturile organismului. (Această suprareacție a imunității este cea care provoacă multe decese în timpul pandemiei de gripă spaniolă din 1918.) Pentru a trăi în dragoste și armonie cu cele patru coronavirusuri umane care ne provoacă „răceli” inofensive (OC43, HKU1, NL63 și HCoV-229E), a trebuit să adaptați-vă la ei și la ei - la noi.
Ne exercităm o influență evolutivă unul asupra celuilalt nu doar ca factori de mediu. Celulele noastre sunt direct implicate în asamblarea și modificarea ARN-urilor virale. Iar virușii sunt în contact direct cu genele purtătorilor lor, introducând codul genetic în celulele lor. Virusul este unul dintre modurile în care genele noastre comunică cu lumea. Uneori, acest dialog dă rezultate neașteptate.
Apariția placentei - structura care leagă fătul cu corpul mamei - a devenit un moment cheie în evoluția mamiferelor. Este dificil de imaginat că proteina sintetică necesară pentru formarea sa este codificată de o genă care nu este altceva decât un retrovirus „domesticit”. În cele mai vechi timpuri, sinticina era folosită de un virus pentru a distruge celulele organismelor vii.
Povestea vieții noastre cu viruși este desenată de un război nesfârșit sau o cursă de arme, scrie antropologul Charlotte Bivet. Această epopee este construită după o schemă: originea infecției, răspândirea ei printr-o rețea globală de contacte și, ca urmare, reținerea sau eradicarea acesteia. Toate comploturile sale sunt asociate cu moartea, suferința și frica. Dar există o altă poveste.
De exemplu, povestea despre cum am obținut gena neurală Arc. Este necesară plasticitatea sinaptică - capacitatea celulelor nervoase de a forma și fixa noi conexiuni nervoase. Un mouse în care această genă este dezactivată nu este capabil să învețe și să formeze memorie pe termen lung: după ce a găsit brânză în labirint, va uita calea spre ea chiar a doua zi.
Pentru a studia originile acestei gene, oamenii de știință au izolat proteinele pe care le produce. S-a dovedit că moleculele lor se reunesc spontan în structuri asemănătoare cu capsulele virale HIV: membrane proteice care protejează ARN-ul virusului. Apoi sunt eliberați de neuron în veziculele membranei de transport, se contopesc cu un alt neuron și își eliberează conținutul. Amintirile sunt transmise ca o infecție virală.
În urmă cu 350-400 de milioane de ani, un retrovirus a intrat în organismul mamiferilor, contact cu care a dus la formarea Arcului. Acum, această genă asemănătoare virusului ajută neuronii noștri să îndeplinească funcții mentale superioare. Se poate ca virusurile să nu capete conștiință prin contactul cu celulele noastre. Dar în sens invers, funcționează. Cel puțin a funcționat o singură dată.
Autor: Sergey Pankov
