Карл Циммер - Планета вирусов

• Название: Планета вирусов
• Автор: Карл Циммер
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-222-18829-3

Вирусы - невидимые, но активные участники борьбы за место в биосфере Земли. С их помощью происходит обмен ДНК между биологическими видами, они предоставляют новый генетический материал для эволюции и контролируют рост популяций. Каждое живое существо - от одноклеточных до млекопитающих - испытывает на себе их воздействие. Власть вирусов не ограничивается влиянием на живые организмы; вирусы способны воздействовать на состав почвы, климат, свойства воды в Мировом океане и пресных водоемах Земли. Когда мы рассматриваем эволюционный путь любого микроорганизма, растения или животного, то за каждым шагом эволюции стоят крошечные, но грозные вирусы - настоящие хозяева нашей планеты.

---

Что бы ни находилось в живом заразном флюиде, оно принципиально отличалось от всех известных науке типов живых существ. Оно было не только невообразимо маленьким, но и невероятно живучим. Бейеринк добавлял в отфильтрованную жидкость спирт, но она все равно оставалась заразной. Кипячение также не принесло результатов. Бейеринк погружал пористую бумагу в жидкость, высушивал ее, и через три месяца вода, в которой была вымочена эта бумага, была способна заражать растения.

Бейеринк использовал слово «вирус» для описания загадочного вещества, содержавшегося в живом заразном флюиде. Впервые данное слово было использовано в его современном значении. Однако, в известном смысле, Бейеринк просто использовал его для того, чтобы определить, чем вирусы не являлись. Они не являлись животными, растениями, грибами или бактериями. Чем именно они были, Бейеринк сказать не мог. Он дошел до того предела, которого могла достичь наука XIX века.

Более глубокое изучение вирусов требовало лучшего оборудования и лучших научных достижений. Электронные микроскопы позволили ученым увидеть вирусы такими, какими они и являлись: частицами невероятно малого размера. Для сравнения: вытряхните из солонки одну крупинку соли. Вдоль нее может выстроиться десять клеток кожи. Около сотни бактерий. Если сравнивать их с вирусами, то бактерии просто гиганты. Вдоль одной крупинки соли может выстроиться более тысячи вирусов.

Несмотря на его малый размер, ученые нашли способы вскрыть вирус и заглянуть внутрь. Клетка человеческого тела состоит из миллионов разных молекул, которые она использует для «ощупывания» окружающей среды, ползания туда-сюда, питания, роста, а также для того, чтобы решить, стоит ли делиться на две или пожертвовать собой для благе своих «сестер». Вирусологи обнаружили, что большинство вирусов, которые они исследовали, состояли только из белковой оболочки и нескольких генов. Также им стало известно, что вирусы могут воспроизводить себя, несмотря на бедный набор генов, путем захвата клеток других живых организмов. Они наблюдали, как вирусы вводят в клетку свой генетический материал, заставляя ее производить новые вирусы. В клетку проникает один вирус, а выйти могут тысячи.

Вирусологи получили эти фундаментальные знания к 1950-м годам. Однако вирусология как наука не зашла в тупик. Для начала вирусологи почти ничего не знали о множестве способов, которыми вирусы нас заражают. Они не знали, почему вирус папилломы «выращивает» рога на кроликах и вызывает сотни тысяч случаев рака шейки матки ежегодно. Они не знали, что делает некоторые вирусы смертельно опасными, а другие практически безвредными. Им еще предстояло узнать, как вирусам удается обходить системы защиты своих носителей и эволюционировать быстрее, чем что-либо на планете. В 1950-х ученые не знали, что вирус, который впоследствии назовут ВИЧ, уже перешел от шимпанзе к человеку. Также они не знали, что через тридцать лет он станет самым смертоносным вирусом в истории человечества. Они даже не могли предположить, сколько различных вирусов обитает на нашей планете, не представляли себе, что большая часть генетического разнообразия жизни на Земле может быть обнаружена в генотипе различных вирусов. Они не знали, что вирусы участвуют в процессе выработки кислорода, которым мы дышим, и сохраняют температурный баланс на планете. И, конечно, они не могли догадаться, что геном человека частично сформирован тысячами вирусов, заражавших наших далеких предков. Или, что жизнь, какой мы ее знаем, могла произойти 4 миллиарда лет назад от вирусов.

Теперь ученые знают об этом, точнее, знают что-то об этом. Теперь они осознают, что от Пещеры Кристаллов до человеческого организма вся наша планета — это планета вирусов. Их представления еще нуждаются в доработке, но это только начало. Пусть же оно окажется удачным.

СТАРЫЕ ЗНАКОМЫЕ Необычная простуда Риновирус

Около 3 500 дет назад египетский ученый написал старейший известный трактат о медицине. Среди заболеваний, описанных им в папирусе, получившем название Папирус Эберса, было и реш. Несмотря на столь странное название, его симптомы, такие как кашель и выделения из носа, знакомы каждому. Реш — это обычная простуда.

Некоторые вирусы были открыты человеком недавно. Другие встречаются крайне редко. Но риновирус человека, главная причина возникновения простуды. а также приступов астмы, является нашим старым спутником. Согласно исследованиям, человек проводит около года своей жизни в постели с простудой. Другими словами, риновирус человека является одним из самых «успешных вирусов».

Гиппократ, древнегреческий целитель, считал, что простуда вызывается дисбалансом жидкостей в человеческом теле. Две тысячи лет спустя, в 1920-х, врач Леонард Хилл (Leonard Hill) заявлял, что человек простужается, выходя утром на улицу, при переходе из теплого воздуха в холодный. Первые догадки о настоящей причине возникновения простуды были высказаны немецким микробиологом Вальтером Крузе (Walter Kruse), когда его страдавший насморком ассистент чихнул в емкость с соляным раствором. Крузе и его ассистент очистили полученную жидкость, пропустив ее через фильтр, и закапали эту жидкость в носы 12 своим коллегам. Четверю из них заболели простудой. Позже Крузе проделал то же самое с 36 своими студентами, 15 из них заболели. Крузе сравнил полученные результаты с результатами 35 человек, не получивших таких «капель». Из второй группы только один заболел простудой.

Эксперименты Крузе открыли, что простуда вызывается неким крошечным патогеном. Сначала многие эксперты считали, что это какой-то вид бактерий, однако в 1927 году Альфонс Доше (Alphonse Dochez) досказал, что это исключено. Он отфильтровал слизь людей, больных простудой, так же, как Бейеринг поступил с соком растений, зараженных вирусом табачной мозаики, 30 лет назад, и обнаружил, что жидкость, в которой не было бактерий, заразила людей. Через фильтры Доше могли просочиться только вирусы.

Понадобилось еще 30 лет на то, чтобы ученые выяснили, какие именно вирусы просочились сквозь фильтр. Структура вируса, получившего название риновирус человека (rhino означает нос), невероятно проста — в нем только десять генов. (У нас их 20 тысяч.) И даже такое генетическое «хокку» позволяет риновирусу человека вторгаться в наши тела, обманывать нашу иммунную систему и заражать человека простудой.

Распространяется риновирус посредством насморка. Простуженные люди вытирают носы, так вирус попадает к ним на руки, с них — на дверные ручки и другие поверхности, за которые они берутся. Вирус передается другим людям, касающимся этих поверхностей, проникает в их организм, обычно опять же через нос. Риновирусы могут вторгаться в клетки на внутренней поверхности носа, горла или легких. Они заставляют клетки открывать им «черный ход», через который они проникают дальше. В течение нескольких следующих часов риновирус использует клетки-носители для копирования своей генетической информации и создания белковых оболочек для их защиты. Затем клетка-носитель разрывается и дает жизнь новым вирусам.

Риновирусы поражают относительно небольшое количество клеток и приносят не так много реального вреда. Так почему же заболевание может вызывать такие осложнения? Нам следует винить только себя. Зараженные клетки выпускают специальные молекулы, цитокины, привлекающие клетки иммунной системы. Эти клетки и заставляют нас чувствовать себя так ужасно. Они вызывают воспаление, создающее неприятные ощущения в горле, и выделение слизи вокруг очага воспаления. Чтобы выздороветь после простуды, нам приходится ждать не только, когда иммунная система расправится с вирусом, но и пока она сама не выйдет из возбужденного состояния.

Египетский автор Папируса Эберса писал, что для того, чтобы избавиться от реша, нужно обернуть нос смесью из меда и трав. В Англии XVII века лекарством служила смесь из пороха, яиц, жареного коровьего помета и почечного сала. Леонард Хилл, врач, считавший, что простуда вызывается переменой температуры, советовал принимать по утрам холодный душ.

Сегодня врачи могут мало что противопоставить простуде. Вакцины не существует. Не существует препарата, применение которого приводило бы к уничтожению вируса. Некоторые опыты установили, что прием цинка может замедлить размножение риновируса человека, однако последующие исследования не подтвердили этого.

Как оказалось, некоторые способы лечения простуды могут быть хуже, чем сама болезнь. Родители часто дают своим детям сироп от кашля, хотя исследования показывают, что прием сиропа не ускоряет выздоровление. Вместо этого он имеет широкий спектр побочных эффектов, таких как судороги, учащенное сердцебиение и даже смерть. В 2008 году Food and Drug Administration предупредила, что детям до двух лет, которые чаще всего простужаются, не стоит принимать сироп от кашля.