Користь вірусів в організмі людини
Через безліч мікроорганізмів у їхньому тілі людина є екосистемою, а не індивідом. І оскільки цю екосистему потрібно ретельно вивчати, для неї існує нова дисципліна - медична екологія. Вона в основному стурбована впливом мікроорганізмів на здоров'я. Хоча вчені добре уявляють користь бактерій, вони дуже мало знають про переваги вірусів-резидентів, які разом називають вірубіотою.
Віруси утворюють найбільшу і найрізноманітнішу групу мікроорганізмів. Один грам калу містить до мільярда вірусів, але лише сто мільйонів бактерій. Амбівалентність вірусів та деяких їх властивостей ускладнює опис. Віруси ні постійно викликають хвороби, ні завжди і скрізь нешкідливі, що робить різницю між другом та ворогом набагато складнішим, ніж з бактеріями або грибами. Крім того, результат вірусної інфекції залежить від стану здоров'я та імунного статусу ураженої людини. Тим не менше, той факт, що вісім відсотків геному людини має вірусне походження, свідчить про те, що між людиною та вірусами існувала і є тривала і плідна співіснування.
Вірусна спільнота в організмі людини
Чому оцінити ці переваги набагато складніше, ніж переваги бактерій та грибків? Ерік Делварт з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско відповідає на це питання в поточному номері журналу The Scientist. Віруси мають ряд особливостей, які роблять їх проблемними конкурентами. Сюди входить той факт, що віруси повинні заражати живі клітини, оскільки, маючи в своєму багажі небагато генів, вони не можуть зіткнутися з повним життєвим циклом і не можуть перекласти гени в самі білки.
Отже, вірусне співтовариство в людському організмі складається з чотирьох груп: віруси, які атакують клітини людини, віруси, які атакують бактерії та грибки в організмі, рослинні віруси, які потрапляють у кишечник з їжею, та вірусна ДНК, яка трапляється в В ході еволюції в геномі людини. Ось чому вірусне суспільство в організмі набагато складніше і багатошарові саме по собі, ніж світ бактерій і грибів. Інфекція клітин людини завжди викликає вроджену імунну систему на місці події та викликає підсвідоме запалення.
Постійно відкриваються нові віруси
Віруси також важче виявити, ніж інші мікроорганізми. Їх можна вирощувати лише з працею, якщо взагалі, і немає спеціального рибного гачка для швидкого виявлення. Натомість бактерії можна швидко ідентифікувати за їх специфічною рибосомною РНК.
Однак в останні роки були розроблені потужні методи, за допомогою яких послідовності вірусних генів можна зчитувати з великої кількості мікробної ДНК. За допомогою цих методів у людському організмі постійно виявляються вірусні гени і, отже, нові віруси. Деякі належать до відомих сімей вірусів, інші - абсолютно нові. Скотт Хендлі з Медичної школи Вашингтонського університету в Сент-Луїсі нещодавно в журналі Genome Medicine висловив припущення, що близько 320 000 вірусів ссавців все ще чекають на виявлення (doi: 10.1186/s13073-016-0287-y).
Делварт на прикладі анеловірусу визначив, наскільки важко визначити потенційну користь вірусу. Анелловірусна інфекція - найпоширеніша на сьогоднішній день інфекція. Всі заражені цими вірусами, пише Дельварт, усі без винятку. Поки що немає ознак того, що ці віруси шкідливі, але той факт, що їх концентрація зростає, коли імунна система слабка, свідчить про те, що вони знаходяться під контролем імунної системи. Отже, збільшення кількості вірусу може призвести до проблем зі здоров’ям, але його повсюдне поширення також свідчить про те, що, мабуть, мала місце успішна коеволюція.
Небезпечні мутації
Віруси також відрізняються від бактерій тим, що вони можуть пройти фазу стійкості або латентності. Завдяки наполегливості інфекція тліє на низькому рівні. Під час латентності віруси інтегруються в геном клітини господаря і більше не розмножуються. Однак їх можна відновити в будь-який час. Ось чому віруси іноді зникають, а потім знову з’являються на місці події. В даний час не ясно, чи корисні віруси через гострі або хронічні інфекції. Для цього спочатку слід провести довгострокові дослідження, в яких знову і знову обстежуються одні і ті ж люди.
Віруси також належать до біологічних одиниць, які змінюються найшвидше. Жоден інший організм не може відповідати швидкості мутації вірусів. Порівняно нешкідливий представник може швидко стати вірусом-вбивцею. Наприклад, цей страх резонує з кожною хвилею грипу.
Буквально кілька днів тому вчені, що працюють з Джеремі Лубаном з Медичної школи Університету Массачусетсу у Вустері, повідомили, що вірус Ебола, ймовірно, став більш небезпечним через нову мутацію. Нещодавно виявлена мутація гарантує, що вірус Ебола краще стикується з клітинами людини. Це може пояснити, чому кількість загиблих внаслідок епідемії Ебола в Африці два роки тому була вищою, ніж будь-коли раніше (“Клітина”, doi: 10.1016/j.cell.2016.10.014). Сім відомих пухлинних вірусів також є дуже амбівалентною групою. Хоча велика кількість людей інфікована цими пухлинними вірусами, дуже мало людей страждають на рак.
Користь вірусів
Якою може бути конкретна користь вірусів, що мешкають в організмі? Дельварт згадує кілька можливостей. Є деякі докази того, що хронічні вірусні інфекції є навчальним табором для імунної системи. Імовірно, безліч нешкідливих вірусів готують захист від серйозних вірусних інфекцій. Вони також можуть заважати імунній системі обертатися проти власних клітин організму через відсутність проблем. Новонароджені, які отримують віруси через своїх матерів, ймовірно, будуть вакциновані цими вірусами і краще підготовлені до інших вірусних інфекцій. Віруси бактерій, так звані бактеріофаги, здається, контролюють баланс між бактеріями, що має наслідки для здоров'я та хвороб.
Деякі віруси також забезпечують захист від патогенних вірусів. Одним із прикладів є пегівірус С. Цей вірус пом’якшує наслідки ВІЛ-інфекції. Хворі на ВІЛ з інфекцією пегівірусу С живуть довше, ніж хворі на ВІЛ, без цієї коінфекції. Оскільки віруси також надають перевагу клітинам, які швидко діляться, вони можуть допомогти імунній системі очистити ракові клітини. Це підтверджується тим фактом, що після вірусних інфекцій іноді спостерігаються спонтанні ремісії при раку. Також цілком ймовірно, що віруси та бактеріофаги оподатковують новий генетичний матеріал і розширюють та змінюють генофонд. Адже майже десята частина геному людини має вірусне походження.