Люди привыкли считать себя хищниками высшего звена. Поэтому саблезубых тигров уже давно нет, так же как и мхов в Новой Зеландии. В дополнение длинный список представителей фауны, которые вот-вот исчезнут.
Но коронавирус SARS-CoV-2 показывает, что люди тоже могут стать добычей. Об этом пишет The Economist. Вирусы стали причиной многочисленных современных пандемий: от COVID-19 до ВИЧ/СПИД и вспышки гриппа в 1918-1920 годах. Последний убил больше людей, чем Первая мировая война.
Перед тем колонизация обоих Американских континентов европейцами сопровождалась, а может и стала возможной благодаря эпидемиям оспы, кори и гриппа. Эти болезни приехали вместе с захватчиками и уничтожили многих местных жителей. Однако, воздействие вирусов на жизнь на Земле выходит за рамки современных трагедий единственного вида.
Хотя процесс изучения вирусов начался как наблюдение за странным набором патогенов, недавнее исследование поставило их в центр объяснения целых стратегий генов. Вирусы чрезвычайно разнообразны и вездесущие. И теперь становится очевидным, что они сильно повлияли на эволюцию всех организмов со времен зарождения жизни. Они стали основой слепой, безжалостной силы естественного отбора в наиболее драматической форме. И для одной группы разумных двуногих млекопитающих, которых вирусы помогли создать, они также представляют сложную смесь угроз и возможностей.
The Economist предлагает рассматривать вирусы как набор генетических материалов, который исследует метаболизм другого организма с целью размножения. Это паразиты в абсолютной форме. Они "одалживают" у хозяина все кроме генетического кода. И в этом их суть. Вирусы упрощают саму жизнь до информации и ее воспроизведения. Если распространенность - это цель вирусов, тогда они заняли очень успешную стратегию.
Мир кишит ими. Один из анализов морской воды обнаружил 200 тысяч различных видов вирусов. И вряд ли это исчерпывающий список. Другое исследование допускает, что один литр морской воды может содержать больше 100 миллиардов вирусных частиц. А килограмм сухого грунта - в 10 раз больше. Таким образом, согласно расчетам, количество вирусов на Земле впечатляет. Речь идет о цифре 1031 с 30 нулями после нее. Эта популяция больше, чем может похвастаться любая форма жизни на планете.
Сегодня известно, что вирусы во всех своих вариациях способны атаковать любой организм, который только существует. Одна из причин, почему они стали главным двигателем эволюции, заключается в том, что они контролируют неумолимую и тщательную бойню, при этом мутируя тоже. Это особенно очевидно в океанах, где пятая часть популяции одноклеточного планктона погибает от вирусов ежедневно. С экологической точки зрения, это способствует биологическому разнообразию. Ведь популяции распространенных видов сокращаются, освобождая место для более редких.
Чем больше распространенный организм, тем более вероятно, что появится тип вирусов, которые будут атаковать именно его. Таким образом, распространение видов сдерживается. Эта склонность вирусов устраивать эпидемии служит также мощным стимулом для жертв развивать различия в себе. И эти изменения иногда имеют очень широкие последствия.
Например, одно из объяснений, почему клетка умышленно уничтожить себя, заключается в том, что такое самопожертвование сокращает вирусную нагрузку на другие клетки рядом. Именно поэтому ее гены, скопированные в соседние клетки, имеют больше шансов выжить. Дело в том, что такое альтруистическое самоубийство - это предпосылка, которая позволяет клеткам объединяться в сложные организмы, такие как бобовые, грибы и даже люди.
Другая причина, почему вирусы служат двигателем эволюции, - это их способность быть транспортным механизмом для генетической информации. Некоторые вирусные генотипы интегрируются в клетки хозяина. Таким образом, они передаются потомкам зараженного организма. Примерно 8-25% человеческого генома имеют такое вирусное происхождение.
Но сами вирусы тоже могут стать жертвой поглощения, а их гены находят новое назначение в новом организме. Например, способность млекопитающих вынашивать живое потомство - это следствие того, что вирусный ген был модифицирован, чтобы сделать возможным формирование плаценты. Даже человеческий мозг может быть обязан своим развитием тому, что движение похожих на вирусы элементов в нем создал генетические различия между нейронами в пределах одного организма.
Наиболее захватывающая сторона эволюции заключается в том, что невероятный сложный прогресс может возникнуть из-за длительной, неумолимой и нигилистической конкуренции в пределах организма или между ними. Факт в том, что "слепой часовщик" (возможно, речь идет об одноименной книге Ричарда Докинза об эволюции без вмешательства сверхъестественных сил) наделил нас способностью читать и понимать эти слова - это частично ответ на действия роя крошечных репликаторов, которые продолжаются со времен зарождения жизни на Земле около 4 миллионов лет назад. Это удивительный пример принципа в действии. И вирусы еще не закончили свою работу.
Человеческая уникальное и отчеканенное вирусами сознание открывает новые возможности в борьбе с вирусными угрозами, а также в их эксплуатации. Все начинается с чудом вакцинации, которая защищает от патогенных атак еще до их начала. Благодаря вакцинам, оспы больше не существует. Хотя в 20-м веке она убила около 300 миллионов человек. Полиомиелит однажды тоже исчезнет.
Новые исследования, спровоцированные пандемией COVID-19, повысят способность анализировать царство вирусов, а также выявлять лучшие способы отражать их атаки. Защита от вирусов может выйти на новый уровень.
Еще одно пространство для прогресса связано с инструментами для манипуляции организмами, основанными на понимании природы вирусов и защиты от них. Ранние версии генной инженерии полагались на ферменты под названием эндонуклеазы рестрикции. Они стали молекулярными ножницами, с помощью которых бактерия может разрезать вирусный ген. С их помощью биотехнологи манипулируют генами. Последняя версия этой биотехнологии позволяет редактировать ген букву за буквой. Инструмент носит название crispr. И он предлагает точный противовирусный механизм.
Мир природы не добрый. Существование без вирусов настолько нереально и недостижимо, что о нем даже мечтать бессмысленно. Во всяком случае, чрезвычайное многообразие жизни на Земле зависит от вирусов, которые хоть и стали источником смерти, также порождают богатство и изменения. Удивительна также перспектива построения мира, в котором вирусы станут источником новых знаний для людей и будут убивать меньше, чем когда-либо.