Zašto su virusi potrebni da bi svet funkcionisao

Objavljeno 07/08/2020

Ako bi nestali svi virusi, svet bi bio veoma drugačiji, a promena ne bi nužno bila nabolje. Šta bi se tačno dogodilo?

Čini se kao da virusi postoje isključivo zato da bi izazivali haos u društvu i donosili patnju čovečanstvu.

Tokom prošlih milenijuma, odneli su nebrojene živote, često ubijajući značajan deo svetske populacije – od epidemije gripa 1918. godine, od kog je umrlo između 50 i 100 miliona ljudi, do procenjenih 200 miliona ljudi koji su umrli od velikih boginja samo tokom dvadesetog veka.

Trenutna pandemija Kovida-19 samo je jedan u nizu ponavljajućih i beskrajnih smrtonosnih napada virusa.

Ako bi imali priliku da mahnu čarobnim štapićem i da svi virusi nestanu, većina ljudi bi je verovatno oberučke prihvatila, naročito sada.

Međutim, to bi bila kobna greška – čak smrtonosnija nego što bi ijedan virus mogao da bude.

„Kada bi svi virusi odjednom nestali, svet bi otprilike dan i po bio predivno mesto, a onda bismo svi umrli – to je krajnji ishod“, kaže Toni Goldberg, epidemiolog na Univerzitetu u Medisonu u Viskonsinu.

„Sve neophodne stvari kojima doprinose svetu imaju mnogo veći značaj od loših stvari.“

Nošenje maske je obavezno u zatvorenom prostoru.

Velika većina virusa nije patogena za ljude, a imaju ključne uloge u podupiranju ekosistema. Drugi virusi održavaju zdravlje pojedinih organizama – od gljiva i biljaka, do insekata i ljudi.

„Živimo u stanju balansa, u savršenoj ravnoteži“, a virusi imaju ulogu u tome, kaže Suzana Lopez Čareton, virusolog na Državnom nezavisnom univerzitetu u Meksiku.

„Mislim da bismo bez virusa bili gotovi.“

Ljudi uglavnom nisu svesni kakvu ulogu virusi igraju u održavanju velikog dela živog sveta na Zemlji, jer se uglavnom bavimo samo onima koji čovečanstvu donose nevolje.

Skoro svi virusolozi izučavaju isključivo patogene; tek nedavno je nekoliko neustrašivih istraživača počelo da ispituje viruse koji nas ne ubijaju, već održavaju i nas i planetu u životu.

„To je mala grupa naučnika koji pokušavaju da uspostave fer i uravnotežen način posmatranja sveta virusa, kao i da dokažu da dobri virusi zaista postoje“, kaže Goldberg.

Ono u šta su naučnici sigurni je da bi bez virusa živi svet i planeta na kakvu smo navikli prestali da postoje.

A čak i ako bismo želeli, verovatno bi bilo nemoguće istrebiti svaki virus na Zemlji.

Međutim, zamišljanjem kako bi svet izgledao bez virusa, možemo bolje da razumemo ne samo koliko su ključni za naš opstanak, već i koliko mnogo toga tek treba da naučimo o njima.

Pre svega, istraživači čak ne znaju ni koliko virusa zapravo postoji. Hiljade virusa su formalno klasifikovani, međutim mogli bi da postoje još milioni drugih.

„Otkrili smo samo veoma mali deo, jer se nije ni istraživalo previše“, kaže Merilin Rusink, ekolog koji izučava viruse na Univerzitetu Pen Stejt.

„To su sve predrasude – nauka se uvek bavila samo patogenima.“

Naučnici takođe ne znaju koji procenat od ukupnog broja virusa je problematičan za ljude.

„Ako bismo posmatrali brojčano, statistički bi to bilo blizu nuli“, kaže Kertis Satl, virusolog u oblasti zaštite životne sredine na Univerzitetu Britanske Kolumbije.

„Skoro svi virusi koji postoje nisu patogeni za bilo šta što nam je važno.“

Bolnice u Iraku su prepune, a nova groblja niču u pustinji.

Ključni za ekosisteme

Poznato nam je da su fagi, odnosno virusi koji napadaju bakterije, izuzetno značajni. Njihov naziv potiče od grčke reči „fagein“, koja znači „proždirati“, a oni zaista proždiru.

„Oni predstavljaju glavne predatore u bakterijskom svetu“, kaže Goldberg. „Bez njih bismo bili u velikom problemu.“

Fagi su glavni regulator bakterijske populacije u okeanima, a verovatno i u svim drugim ekosistemima na planeti.

Kada bi virusi iznenada nestali, neke grupe bakterija bi se verovatno namnožile u ogromnom broju, dok bi druge bile nadjačane i potpuno bi prestale da rastu.

To bi bilo naročito problematično u okeanima, u kojima je više od 90% živog sveta mikrobno, po težini.

Ti mikrobi stvaraju otprilike polovinu kiseonika na planeti, što su omogućili virusi.

Ti virusi svakog dana ubijaju otprilike 20% svih mikroba u okeanima, kao i otprilike 50% svih okeanskih bakterija.

Trebljenjem mikroba, virusi obezbeđuju da planktoni koji proizvode kiseonik imaju dovoljno hranljivih materija da sprovode fotosintezu velikih razmera, čime u krajnjoj liniji održavaju veliki deo života na Zemlji.

„Ako nema smrti, onda nema ni života, jer život u potpunosti zavisi od obnavljanja materijala“, kaže Satl. „Virusi su izuzetno značajni za to recikliranje materijala.“

Istraživači koji proučavaju insekte štetočine su ustanovili da su virusi od presudne važnosti za držanje pod kontrolom populacija raznih vrsta živih organizama.

Ako populacija određene vrste postane prevelika, „pojaviće se neki virus i uništiti je“, kaže Rusink. „To je veoma prirodna pojava u ekosistemima.“

Ovaj proces, nazvan „ubij pobednika“, uobičajen je i među drugim vrstama, uključujući i našu – što je očigledno iz pandemija.

„Ako neka populacija postane veoma obilna, virusi će se razmnožavati veoma brzo i smanjiti tu populaciju, čime se stvara prostor da sve ostalo živi“, kaže Satl.

Kada bi virusi najednom nestali, snažnije i agresivnije vrste bi verovatno bujale nauštrb svih ostalih.

„Ubrzano bismo izgubili veliki deo biodiverziteta na planeti“, kaže Satl. „Nekoliko vrsta bi sve preuzelo i izguralo sve ostale.“

Neki organizmi zavise od virusa da bi opstali, odnosno da bi stekli neku prednost u takmičarski nastrojenom svetu.

Naučnici pretpostavljaju, primera radi, da virusi imaju važan zadatak u omogućavanju kravama i drugim preživarima da pretvore celulozu iz trave u šećere koji mogu da se metabolišu i na kraju pretvore u telesnu masu i mleko.

Istraživači takođe smatraju da su virusi neophodni za održavanje zdravih mikrobioma u telima ljudi i drugih životinja.

„Ne razumemo to dovoljno dobro, ali pronalazimo sve više i više primera te bliske interakcije u kojoj su virusi ključni deo ekosistema, bilo da je u pitanju naš ljudski ekosistem ili ekosistemi životne sredine“, kaže Satl.

Rusink i njene kolege pronašli su konkretne dokaze koji podržavaju ovo razmišljanje.

U jednoj studiji, ispitivali su gljivu koja se naseljava u tačno određenoj travi u Nacionalnom parku Jeloustoun. Utvrdili su da virus koji zaražava tu gljivu omogućava travi da postane otporna na geotermalne temperature tla.

„Kada su sve troje na istom mestu – virus, gljiva i trava, onda te biljke mogu da rastu i na veoma vrućem tlu“, kaže Rusink. „Gljiva sama po sebi nije dovoljna.“

U jednoj drugoj studiji, Rusink je otkrila da kada se jedan virus prenese putem semenke u halapenjo papričice, to omogućava inficiranim biljkama da odbijaju biljne vaši.

„Biljke koje nemaju taj virus više privlače biljne vaši, tako da je virus zasigurno blagotvoran“, kaže Rusink.

Ona i njene kolege otkrili su da biljke i gljive uobičajeno prenose viruse kroz generacije. Iako još uvek nisu precizno ustanovili funkcije većine tih virusa, pretpostavljaju da oni svakako na neki način pomažu svojim domaćinima.

„U suprotnom, zašto bi ih biljke zadržavale?“, kaže Rusink. Kada bi nestali svi ti virusi sa povoljnim dejstvom, biljke i drugi organizmi koji su im domaćini bi verovatno postali slabiji ili bi čak uginuli.

Porast broja zaraženih na Balkanu: Iskustva Crne Gore i Severne Makedonije

Pružaju zaštitu ljudima

Infekcija određenim benignim virusima može da pomogne čak i ljudima da se zaštite od nekih patogena.

GB virus-C (hepatitis G), čest virus kod ljudi, koji se prenosi putem krvi i predstavlja nepatogenog dalekog srodnika virusa Zapadnog Nila i denga groznice, povezan je sa usporenom progresijom ka SIDA-i kod ljudi koji su HIV-pozitivni.

Naučnici su takođe utvrdili da GB virus-C smanjuje verovatnoću smrtnog ishoda kod ljudi zaraženih ebolom.

Osim toga, herpes čini miševe manje podložnim određenim bakterijskim infekcijama, uključujući buboničnu kugu i listeriju (bakteriju koja izaziva čestu vrstu trovanja hranom).

Ne bi bilo etički da se sa ljudima ponovi isti eksperiment kao sa miševima, tako što bi bili zaraženi herpes virusom, buboničnom kugom i listerijom, ali autori ove studije pretpostavljaju da se rezultati do kojih su došli sa glodarima verovatno odnose i na ljude.

Iako se celoživotna infekcija herpes virusima „uobičajeno smatra isključivo patogenom“, oni navode da podaci koje su otkrili pokazuju da herpes zapravo stvara „simbiotsku vezu“ sa domaćinom i da njegovom imunitetu donosi korist.

Bez virusa, mi i mnoge druge vrste bismo možda bili podložniji drugim bolestima. Virusi su takođe među terapijskim agensima koji najviše obećavaju u lečenju određenih oboljenja.

Kod terapije fagima, koja je pažljivo istraživana u Sovjetskom Savezu još od dvadesetih godina dvadesetog veka, koriste se virusi protiv bakterijskih infekcija.

Danas je to polje koje se ubrzano razvija – ne samo zbog sve veće rezistentnosti na antibiotike, već i zbog mogućnosti da se terapija precizno prilagodi tako da uništava tačno određene vrste bakterija, umesto da bez razlike istrebi čitave populacije bakterija u našim organizmima, kao što to čine antibiotici.

„Veliki broj života je spašen upotrebom virusa kada su antibiotici bili neuspešni“, kaže Satl.

Onkolitični virusi, koji selektivno inficiraju i uništavaju ćelije raka, takođe se sve više istražuju kao manje toksična i efikasnija terapija za rak.

Bilo da napadaju štetne bakterije ili ćelije raka, virusi koji se koriste terapijski ponašaju se „kao mali mikroskopski projektili sa navođenjem, koji dođu i raznose one ćelije koje ne želimo“, kaže Goldberg.

„Virusi su nam potrebni za čitav niz razvojnih projekata u oblasti istraživanja i tehnologije, koji će nas odvesti do sledeće generacije terapijskih sredstava.“

Zbog toga što se neprekidno repliciraju i mutiraju, virusi takođe predstavljaju ogromno skladište potencijala za genetske inovacije, koje mogu da se upotrebe za druge organizme.

Virusi se razmnožavaju tako što ulaze u ćelije domaćina i otimaju njihove alate za repliciranje. Ako se to desi u germinativnoj ćeliji (jajnoj ćeliji ili spermatozoidu), virusni genetski kod može da se prenese na narednu generaciju i da ostane trajno integrisan.

„Svi organizmi koji mogu da se zaraze virusima imaju mogućnost da preuzmu virusne gene i da ih upotrebe u svoju korist“, kaže Goldberg.

„Ubacivanje nove DNK u genome je veoma značajan način evolucije.“

Nestanak virusa, drugim rečima, uticao bi na evolutivni potencijal sveg živog sveta na planeti, uključujući i homosapijensa.

Procenjuje se da virusni elementi čine oko 8% ljudskog genoma, dok otprilike 100.000 ostataka gena koji potiču od virusa začinjava genome sisara uopšte.

Virusni genetski kod se najčešće javlja kao inertan deo DNK, ali u nekim slučajevima prenosi nove i korisne, čak i neophodne, funkcije.

Primera radi, dva nezavisna tima istraživača su 2018. godine došla do zapanjujućeg otkrića.

Gen virusnog porekla čini kod za protein koji ima ključnu ulogu u nastanku dugoročnog pamćenja, tako što pomera informacije između ćelija nervnog sistema.

Pseći dnevnik izolacije: Priča jedne Zoi

Najupečatljiviji primer se, pak, odnosi na evoluciju placente kod sisara i na vremensku odrednicu genske ekspresije tokom ljudske trudnoće.

Dokazi pokazuju da sposobnost za rađanje živorođene dece dugujemo deliću genetskog koda koji je prisvojen od prastarih retrovirusa koji su inficirali naše pretke pre više od 130 miliona godina.

Autori tog otkrića iz 2018. godine su u naučnom žurnalu „PLOS bajolodži“ naveli:

„Primamljivo je spekulisati koliko bi drugačija bila ljudska trudnoća – možda čak ne bi ni bila moguća, da nije bilo vekovnih pandemija retrovirusa koji su napadali naše evolutivne pretke.“

Stručnjaci smatraju da se takvi genetski potpisi javljaju u svim oblicima višećelijskog života. „Mnoge funkcije su nam verovatno još uvek nepoznate“, kaže Satl.

Naučnici su tek počeli da otkrivaju načine na koje virusi pomažu u održavanju života, jer su i tek počeli da tragaju za njima.

Međutim, u krajnjoj liniji, što više budemo naučili o svim virusima, ne samo o onim patogenim, to ćemo biti bolje opremljeni da određene viruse upotrebimo za pozitivne namene, kao i da razvijemo odbranu protiv drugih virusa, koji bi mogli da dovedu do sledeće pandemije.

Štaviše, učenje o bogatstvu virusnog diverziteta će nam pomoći da dostignemo dublje razumevanje načina na koji naša planeta, ekosistemi, pa čak i naša sopstvena tela, funkcionišu.

Prema Satlovim rečima: „Moramo da uložimo napor da pokušamo da ustanovimo šta sve postoji, čisto radi sopstvene dobrobiti.“