vaistai.lt

„Virusų genomas – Biblija, kurią perrašome“: išskirtinis profesoriaus interviu (87/0) 

„Virusų genomas – Biblija, kurią perrašome“: išskirtinis profesoriaus interviuPlatus ir įdomus pokalbis su biologijos mokslų daktaru apie virusų sandarą ir veikimą.

Biologijos mokslų daktaras, profesorius Konstantinas Severinovas papasakojo Republic, koks jausmas būti virusu ir kokios strategijos sėkmingiausios, apie virusų kapines mūsų genome, kodėl SARS-CoV-2 evoliucijos mastais tėra „virusėlis“, kaip virusai gali susigyventi su savo šeimininkais ir tapti naudingais, ir kitas mikrobų pasaulyje vykstančias dramas.

– Pradėkime nuo pat pradžių. Kas yra virusas? Kuo virusai skiriasi nuo kitų biologinių objektų?

– Visa gyvybė – ląstelinė. Ląstelė – minimalus gyvybės vienetas, savotiška gyvybės kapsulė, nuo supančio pasaulio atsiribojusi pusiau pralaidžiu apvalkalu, kaip namelis su langais ir durimis. Ląstelėje vyksta įvairūs procesai, iš išorės Saulės šviesos ar maistinių medžiagų pavidalu gaunama energija naudojama ląstelės augimui ir dalijimuisi į dukterines ląsteles. Visi procesai visose ląstelėse – nesvarbu, žmogaus ar mikrobo – vyksta, pagal tam tikras, DNR užkoduotas taisykles ir šis kodas būdingas visai gyvybei.

Virusai – ląstelių parazitai, genetinės programos, naudojančios tokį patį kodą, kaip ir ląstelės, tačiau savarankiškai perdirbti energijos ir kurti gyvybei būtinų molekulių nesugeba.

– Tai yra, virusai nėra gyvi? Kaip bendrai įvyksta užsikrėtimas?

– Virusas – savotiškas „vokelis“ su nukleinine rūgštimi, genetine viruso medžiaga. Virusas gali sąveikauti su atitinkamo tipo – skirtingų tipų virusai taikosi į skirtingas taikinius – ląstelių paviršiuje esančius taikinius. Yra virusų, užkrečiančių žmonių ląsteles, yra užkrečiančių vabzdžius, augalus ir taip toliau. Virusinė dalelė susijungia su jai būdingo tipo ląstele ir įšvirkščia į ją savo genetinę medžiagą. Ląstelė, lig šiol užsiėmusi savo reikalais: augusi, ruošusis dalinimuisi ir panašiai, persitvarko, ir pradeda savo išteklius naudoti naujų viruso kopijų gamybai. Vėliau ląstelė pratrūksta ir paskleidžia kelis šimtus pagamintų dukterinių virusų, genetiškai identiškų ląstelę užkrėtusiajam. Jie užkrečia kaimynines ląsteles, ir procesas prasideda iš naujo. Jis tęsiasi, kol visos ląstelės išmiršta, arba kol atsiranda virusui atsparios ląstelės.

Ar virusai laikytini gyvais?.. Tai kaip kompiuterių virusas – jis egzistuoja tik todėl, kad egzistuoja kompiuteris.

Beje, yra hipotezė, kad gyvybė, Žemėje atsiradusi prieš maždaug 4 milijardus metų, užgimė būtent iš virusų. Tačiau tai – tik hipotezė.

– O kam gamta apskritai sukūrė virusus?

– O kam gamta sukūrė žmones? Gamta niekados nieko nekuria kokiu nors tikslu, biologijai klausimas „dėl ko, kodėl?“ neegzistuoja. Atsakymas visada toks pats – „todėl“. Gyvybės įvairovė randasi vykstant evoliucijai, o ne link kokio tikslo ar kokia apibrėžta kryptimi.

Nėra jokios liniuotės, rodančios, kad kadaise nuo vienaląsčio organizmo prasidėjusi gyvybė pamažėle išsivystė iki mūsų tam, kad atliktų kokią nors užduotį. Vyksta nuolatinis bandymų ir klaidų procesas, kuriame atrenkami geriausiai prisitaikę.

Mes visi gyvename planetoje ir gauname energiją iš Saulės, įvairios gyvybės formos įvairiai ir skirtingu efektyvumu tą energiją panaudoja savęs kūrimui.

Augalai gaudo šviesą tiesiogiai, užsiima fotosinteze, kai kas, pavyzdžiui, žolėdžiai, kurie augalus ėda, kai kas ėda žolėdžius. Bakterijos ėda visus. Kiekvienas turi nuosavą energijos panaudojimo strategiją. Sėkmės kriterijus – kiek galite palikti palikuonių. Visos gyvybės formos būtent tuo ir užsiima. Būti virusu – sėkminga parazito strategija, išvaduojanti nuo būtinybės turėti nuosavą energijos perdirbimo sistemą ir išnaudojanti ląstelės energetinius resursus.

– Kokios sėkmingiausios virusų strategijos?

– Paimkime šeimininko ir parazito sistemą, šiuo atveju, ląstelės ir viruso. Jei parazitui šeimininkas, nešiotojas tėra maisto išteklius, mėsos gabalas, kuriame galima daugintis, tada patogiausia strategija – ateiti, užkrėsti, sunaikinti ir susilaukti kuo daugiau palikuonių. O tai maža ką, šeimininkas, žiū, dar pasimirs kol esate jame. Tai viena strategija. Tačiau problema, kad tikri parazitai, tie patys virusai, be šeimininko egzistuoti negali. Tai yra, nužudęs visus šeimininkus, parazitas žus ir pats. Love-hate relationship. Todėl naudingesnė ilgalaikė strategija – egzistuoti kartu su šeimininku, kažką iš jo gauti ir galbūt kažką duoti mainais. Taip parazitavimas pamažėle gali evoliucionuoti į simbiozę.

Šiaip jau simbiozės pavyzdžių gamtoje daugybė, ne tik virusų ir ląstelių, bet ir pačių ląstelių ar net net visų organizmų tarpusavio santykiuose. Pavyzdžiui, augalai deguonį gamina dėl chloroplastų, kilusių iš fotosintetinančių bakterijų. Tai yra, prieš daug milijonų metų šiuolaikinių augalų protėvių ląstelė priglaudė tokią bakteriją ir dabar ši gyvena jų ląstelių viduje. Nežinome, ar iš pradžių tai buvo parazitizmas, tačiau augalų ląstelės ir chloroplastai labai gerai vienas prie kito prisitaikė. Ir dabar jie vienas kitam reikalingi, vienas nuo kito priklauso.

– Sakėte, kad mūsų virusas evoliucijos požiūriu dar nėra subrendęs. Ką tai reiškia?

– Pradiniai SARS-CoV-2 šeimininkai – šikšnosparniai. ~30% šikšnosparnių užsikrėtę juo ar labai panašiais virusais. Tačiau šikšnosparniams jie, panašu, ne itin trukdo.

Veikiausiai kažkuriuo metu ne itin sėkmingai (mums, ne virusui) susiklostė aplinkybės: vienas iš virusų, pasižymėjęs gebėjimų bent kažkaip gyventi žmoguje, daugintis jo ląstelėse, persidavė netinkamu laiku netinkamoje vietoje atsidūrusiam žmogui. Paskui infekcija persidavė kitam žmogui ir taip toliau.

Tai vyksta nuolat – virusai mumyse evoliucionuoja, epidemijos metu atrenkami sėkmingesni virusai. Juk skirtingi viruso variantai konkuruoja tarpusavyje dėl substrato – dar neužkrėstų žmonių.

Viruso „sėkmingumą“ nustatyti labai sunku, jis priklauso nuo viruso prigimties, jo šeimininko elgesio, aplinkos sąlygų ir taip toliau. Daugiau šansų išplisti globaliai turi ne iš karto šeimininką pakertantis virusas, o tas kurio buvimo šeimininkas nepajus ir suteiks galimybę užkrėsti kitus. Antra vertus, dabar žmonės daug mobilesni, tad daugiau šansų turi ir virusai profesionalūs žudikai.

– Ar būna simbiozių su virusais?

– Be abejo. Be to, virusai užsiima profesionaliu genų gabenimu tarp skirtingų organizmų, kas, žiūrint evoliuciškai, sukelia inovacijas, naujas gyvybės formas. Mes visi – placentiniai gyvūnai. Tai štai, baltymas, būtinas placentos veikimui – virusinės kilmės. Šis žinduolių atsiradimą lėmęs evoliucinis išradimas, veikiausiai susijęs su tuo, kad kažkoks labai tolimas visų placentinių gyvūnų protėvis pasigavo šį baltymą iš viruso, giminingo ŽIV virusui. Ir šis baltymas pradėtas naudoti naujai funkcijai atlikti.

Šiaip jau, pusę mūsų genomo, sudaryto iš maždaug 25 tūkstančiai genų, aprašančių, kas mes tokie ir ko reikia žmogui pagaminti, sudaro vadinamoji nekoduojanti DNR. Didžioji jos dalis – senovinių virusų sekos, esančios mūsų genome nežinia kam. Tai tikros virusų kapinės. Kai kurie iš ten palaidotų virusų gali „prisikelti“, ir sukelti tam tikrus onkologinius susirgimus, kai kurie gal reikalingi kam nors ar jų prisireiks kada nors ateityje.

– Ar galima tada iš viso kalbėti apie kokį nors virusą, jeigu jie visą laiką kinta?
 
– O ar galima kalbėti apie konkretų žmogų, jei visi žmonės skirtingi, o kiekvienas konkretus žmogus visą laiką kintą? Žmogaus genomas nuskaitytas prieš 20 metų, tam buvo panaudota $3,6 mlrd. ir 10 metų darbo. Kyla klausimas, kieno tai genomas: jūsų, mano, ar kieno kito? Vienas iš pirmųjų žmogaus genomų – mokslininko ir verslininko, organizavusio žmogaus genomo nustatymo projektą – Craigo Venterio. Tačiau kaip susijęs jo genomas su mūsų?

Žmogaus genome – 6 milijardai DNR „raidžių“, ir skirtingų žmonių genomai skiriasi „rašybos klaidomis“, mutacijomis, pasitaikančiomis maždaug 1-os raidės iš 1000 dažniu. Tad, palyginę jūsų ir mano genomą, rastume 6 milijonus mutacijų, atsitiktine tvarka išsibarsčiusių po mūsų „genetinius tekstus“. Jos didžia dalimi lemia mūsų individualumą. Virusų istorija panaši. Nėra kažkokios vienos to ar kito viruso genomo sekos, yra labai artimų vienas kitam sekų rinkinys. Mes jį apibrėžiame kaip rūšį, nors klasikiniu požiūriu, rūšies apibrėžimas virusams netinka.

Rūšis yra populiacija, kurios atstovai gali tarpusavyje kryžmintis ir susilaukti vaisingų palikuonių. Tokiems padarams, kaip mes, toks apibrėžimas tinkamas, o štai virusams ne, mat jie savo nukleininės rūgšties, DNR ar RNR, atkarpomis gali mainytis su visiškai negiminingais virusais, su savo šeimininkais, savo šeimininkų parazitais ir taip toliau. Tai – horizontali genų pernaša, dėl kurios kartais randasi įdomios kombinacijos, genetinės inovacijos, tačiau dažniausiai, aišku, visiška nesąmonė, negyvybingi virusai.

– Ar yra naudingų virusų?

– Nelygu, ką vadinate nauda. Pavyzdžiui, yra bakterija, sukelianti difteriją. Anksčiau, kol nebuvo antibiotikų, difterija buvo siaubinga liga. Tai štai, pati savaime, ši bakterija yra labai miela. Tačiau pradėjusi gaminti difterijos toksiną, tampa pabaisa. Ji taip elgiasi ne dėl to, kad yra pati bloga, o dėl to, kad joje įsitaiso virusas. Šio viruso DNR yra difterijos toksino genas, suteikiantis bakterijai – jos „požiūriu“ – naudingą savybę. Mums tokia bakterijos laimė, akivaizdu, kenkia.

Kalbant apie tiesioginę naudai žmonėms, tai virusai naudojami vakcinavimui. Žodis „vakcina“ kilo nuo lotyniško „vacca“ (karvė). Kodėl karvė? Nes XVIII amžiuje gyvenęs anglų chirurgas Edvardas Dženeris išsiaiškino, kad visiems aplink sergant raupais, melžėjos likdavo sveikos. Todėl, kad jos „vakcinuodavosi“ nuo karvių (karvės irgi serga raupais, tačiau karvių raupų virusas žmonėms nebaisus). Dėl karvių raupų viruso sukeltos vakcinacijos mums susidaro imunitetas, gelbstintis nuo iš tiesų baisaus žmonių raupų viruso.

Molekulinėje biologijoje virusai plačiai naudojami – genų inžinerijai, rekombinantinei DNR kurti, šiuolaikiniams vaistams ir taip toliau.

– Ar galima sakyti, kad pandemija – atsitiktinumas?

– Viena vertus, bet kokia konkreti pandemija – atsitiktinumas, tačiau iš kitos pusės, jos neišvengiamos, jos kils visada. Negalime paveikti virusų ir bakterijų, kurios gali rastis „iš niekur“ ir įgyti naujas savybes. Ne mes juos išradome, jie planetoje buvo gerokai anksčiau nei mes ir gyvuos dar ilgai po mūsų. Kol yra gyvybė, bus ir parazitai, o būtent, virusai.

Tai kaip ruletė, juk evoliucija neturi tikslo. Kai kurie patogeno (dabartinės pandemijos atveju – viruso) variantai atsitiktinai įgyja naujas savybes. Tiesiog taip išpuolė, kad nesenas dabar po Žemę klajojančio viruso protėvis atsitiktinai peršoko ant žmonių. Svarbu suprasti, kad tai atsitiktinis procesas. Ne už kokias nors nuodėmes ir ne todėl, kad šis virusas, tūnodamas kur nors šikšnosparniais knibždančioje oloje, stenėjo, kaupėsi, po paskui išėjo ir visiems pakenkė.

Planetos gyvybės istorija – didžiąja dalimi virusų ir ląstelinių organizmų ginklavimosi varžybų istorija. Virusai „sugalvoja“ (o iš tiesų – atsitiktinai įgyja) priemones atakai, o ląstelės „sugalvoja“ apsaugos priemones arba žūva. Taip atsiranda įvairiausios įdomios inovacijos, kai kurias iš jų galime panaudoti mes.

– Kokias, pavyzdžiui?

– Pavyzdžiui, CRISPR, genų redagavimo technologija. Ji pagrįsta molekuline mašinerija, kurią bakterijos naudoja, kovodamos prieš jas užkrečiančius virusus.

Bakterijos, kurios turi CRISPR, gali paimti virusinės DNR gabalėlius ir išsaugoti juos specialioje savo DNR vietoje – atminties lokuse. Į DNR įrašyti prisiminimai apie virusą perduodami ląstelės palikuoniams. Ląstelėje yra specialus baltymas Cas9 – funkciškai tai yra žirklės, galinčios perkirpti DNR. Šios žirklės užprogramuojamos prisiminimais apie virusą. Ląstelei užsikrėtus virusu, apie kurio DNR atsiminimai išsaugoti, žirklės tą DNR sukarpo – ląstelė išgelbėta.

– Superagentai mumyse…

 

Parengta pagal:
«Вирусный геном – это Библия, которую мы переписываем»

Informacija iš:

technologijos.lt

Image: FreeDigitalPhotos.net







Komentarai (Viso žinučių: 0)


Atsakyti
Vardas:Svečias
Pavadinimas:
Komentaras:


Įrašykite patvirtinimo kodą

Powered by AkoComment 3.0


vaistai.lt pasilieka teisę pašalinti tuos skaitytojų komentarus, kurie yra nekultūringi, nesusiję su tema, pasirašyti kito asmens vardu, pažeidžia įstatymus, reklamuoja, kursto nelegalius veiksmus.

Į viršų
 

    

Ieškomiausių TOP 5




Naudingos nuorodos