Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Стратегии выживания вирусов

Среди нескольких тысяч известных науке вирусов есть и очень патогенные, и почти безопасные, невероятно заразные и почти не передающиеся другим хозяевам, архаичные и совсем новые,но все они сохранились в эволюции, а значит, их устройство оказалось удачным. Как мутируют вирусы и как это связано с их стратегией выживания, ПостНауке рассказал вирусолог Леонид Марголис.Стратегии вирусовВирусологи измеряют у вирусов три основных показателя: вирулентность, патогенность и контагиозность. Вирулентность это способность конкретного вируса заразить организм. Она определяется тем, сколько нужно вирусных частиц для заражения организма. Вирулентность является мерой патогенности, которая, в свою очередь, определяется потенциальной возможностью вируса вызывать заболевание, если все условия ему благоприятствуют, то есть наносить организму вред. Наконец, контагиозность этособственнозаразность. Она определяется тем, скольких человек можетзаразить, если он является носителем вируса. Конечно, все эти параметры зависят не только от вируса, но и от свойств хозяина: хороший ли у него иммунитет, есть ли другие заболевания и так далее. То есть это не неизменная константа для вируса.Все эти параметры определяют стратегии выживания вирусов. С эволюционной точки зрения успешной стратегией можно назвать ту, при которой генетический материал продолжает передаваться все дальше и дальше. Конечно, речь идет не о сознательной стратегии такой у вируса быть не может, а об эволюционно сформированной.Вирус иммунодефицита человека имеет низкую контагиозность: им невозможно заразиться, если он попадет на кожу или в дыхательные пути. Он передается только через кровь или половым путем,причем в последнем случае ВИЧ по своей способности заражать не сравнится с гораздо менее одиозными вирусами вроде гриппа или ветрянки. Зато он может оставаться в организме десятилетиями, длительное время оставаясь незамеченным, и за это время передаваться большому количеству новых хозяев. За счет такой стратегии эпидемия ВИЧ продолжается уже десятилетия, и конца ей не видно.Несмотря на это, такая стратегия не гарантирует успешности, потому что существует множество лекарств, блокирующих репликацию и передачу вируса иммунодефицита. Получается, что, хоть он и остается в человеке надолго, он не выполняет задачу передачи своего генетического материала.Другая стратегия основана на очень быстрой передаче вируса. Ее суть для вируса состоит в том, чтобы как можно быстрее размножиться внутри одного хозяина, а когда его ресурсы исчерпаются и он умрет, перебраться к следующему. Так делает вирус кори это заболевание очень заразно (индекс контагиозности приближается к 90%) и одновременно с этим очень опасно, особенно для маленьких детей. До широкого распространения вакцинации от кори, то есть до середины XX века, эпидемии кори случались каждые два-три года, унося более двух миллионов жизней. Но и эта стратегия оказалась неидеальной: человечество изобрело вакцину от кори в 1963 году, после чего заболеваемость и смертность от нее снизились в десятки раз.Бывают и вовсе неудачные примеры стратегии. Например, вирус Эбола убивает человека так быстро, что тот чаще всего не успевает никого заразить: показатели летальности в разное время составляли от 25до 90%. Поэтому эпидемии этого заболевания довольно локальны. Обычно они заканчиваются тем, что в зараженной деревне умирает все население, но дальше эпидемия не идет.Но есть вирусы, которые умеют сочетать обе стратегии: ускоренную передачу и относительно низкую смертность носителей. Так поступают вирусы гриппа. Они высоко контагиозны, а их вирионы отличаются агрессивностью и исключительной скоростью размножения. При этом у большинства людей симптомы гриппа проходят за неделю даже без специального лечения. Но вирусу это уже неважно, потому что за это время вы успеете заразить своих домашних, коллег и соседей в метро, дав гриппу возможность и дальше распространять свой генетический материал.Вирус ветряной оспы, пожалуй, в этом сочетании стратегий достиг совершенства. Относящаяся к герпес-вирусам ветряная оспа, или ветрянка, по контагиозности обгоняет даже корь: больной ветрянкой заражает всех тех, кто с ним контактировал (если они не болели ранее). Как и вирус иммунодефицита, вирус ветрянки остается в нервных клетках носителя на всю жизнь, в некоторых случаях вызывая опоясывающий лишай спустя много лет. Но и сама ветрянка, и опоясывающий лишай у большинства заболевших проходят в легкой форме, а смертельные случаи очень редки меньше 0,1 на 100 000 заболевших. Все это позволило вирусу ветряной оспы передавать свой генетический материал все дальше и дальше.Существуют разные стратегии выживания, но задача у всех у них одна выжить и размножиться. И в самом глобальном смысле их можно разделить на два сорта: успешные и неуспешные. И если успешных вирусов мы знаем довольно много, то неуспешные просто не сохранились до наших дней.Вирусная гонка вооруженийБитва вирус иммунитет это постоянная гонка вооружений. Поэтому успешность любой вирусной стратегии связана со скоростью размножения и мутаций, чтобы постоянно придумывать все новые способы обмануть иммунитет.Один вирион за один цикл репликации может производить миллионы вирусов-потомков. Казалось бы, это должно означать, что мутации не должны быть особенно заметны,тем болеечто большинство из них никак себя не проявляет. Но если сбой оказался выгодным, то мутанты быстро превосходят числом предыдущую вариацию вируса и просто ее вытесняют.Одним из лучших маскировщиков считается вирус гриппа. Помимо обычных мутаций, он способен к рекомбинации геномов разных штаммов: когда два сходных штамма заражают одну и ту же клетку, они могут перетасовывать свои гены. Так появляются более вирулентные штаммы. Именно поэтому вакцины от гриппа, которые появляются чуть ли не каждый год, не очень эффективны: иммунитет, выработанный к старому штамму, бесполезен против более нового.Наиболее выигрышная стратегия, как это ни печально, оказалась у вируса иммунодефицита. Помимо того, что он убивает далеко не сразу, он еще и очень быстро мутирует. ВИЧ должен быть занесен в Книгу рекордов Гиннесса. Скорость его мутаций значительно опережает даже вирусы гриппа.Это связано с двумя факторами. ВИЧ невероятно быстро размножается. Кроме того, в репликации вируса иммунодефицита постоянно возникают ошибки: новые копии вируса ВИЧ не повторяют оригинальные РНК. Так у него устроен этот обычно очень точный механизм. Если бы мы с такой же точностью перепечатывали пушкинское Я помню чудное мгновенье, то уже в следующей копии никто бы не понял, что за стихотворение послужило оригиналом. За счет этого иммунная система человека не успевает подстроиться и понять, с чем же ей бороться. Дополнительно это усложняется тем, что ВИЧ, так же как и грипп, способен к рекомбинации с другими субтипами вируса.
Коэволюция с вирусамиПостоянная изменчивость вирусов приводит к тому, что остальные организмы тоже эволюционируют под их влиянием. Если образуется популяция, неустойчивая к какому-нибудь вирусу, она просто отбраковывается, и остаются только устойчивые к нему особи.Но нельзя забывать, что это коэволюция, направленная не только на попытки друг друга уничтожить. В конце концов, вирусу невыгодно убивать хозяина. Поэтому мы можем наблюдать такую эволюционную тенденцию: многие вирусы, которые считались смертельными в XVIXVII веках, ослабевают и теряют свою патогенность. Вполне возможно, что через несколько столетий ВИЧ тоже перестанет быть таким опасным, а коронавирус являться угрозой уже через пару лет. Но для таких изменений требуется определенное время. Тем не менееэволюция так или иначе приведет отношения вирусов и их хозяев к симбиозу или хотя бы взаимовыгодному сосуществованию.Как это будет выглядеть? Примеры уже есть. Вирусологам известны восемь типов герпес-вирусов, большинство из них далеко не безвредны: они вызывают лейкоз, опухоли саркомы Капоши, гепатит, а также передающийся половым путем генитальный герпес. Но есть два типа вируса герпеса, которые становятся патогенными, только если у зараженного человека падает иммунитет. Все остальное время они никак себя не проявляют.Казалось бы, это противоречит механизмам эволюции, которые обычно отбраковывают ненужные элементы системы. Получается, что эти вирусы для чего-то нужны. Наиболее правдоподобная гипотеза заключается в том, что они будоражат иммунную систему и не дают ей уснуть. Получается, что все эти мутации в конечном счете ведут к образованию равновесия для взаимной выгоды. Для людей, животных, бактерий и вирусов важно выживание. И мы, к общему удовлетворению, достигли со многими из патогенов такой степени симбиоза и сосуществования, что оказались в ситуации, выгодной для всех. Именно это позволило эволюции отобрать такие вирусы, такие бактерии и таких нас.Дополнительная литератураhttps://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/measlesКорьhttps://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ebola-virus-diseaseБолезнь, вызванная вирусом Эболаhttps://www.who.int/wer/2014/wer8925.pdf?ua=1Varicella and herpes zoster vaccines: WHo position paper, June 2014https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2627633/Recombination in HIV: an important viral evolutionary strategyhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3538396/Human Herpesviruses 6, 7, and 8 From a Dermatologic Perspective
Источник: postnauka.ru
К списку статей
Опубликовано: 17.06.2020 20:10:56
0

Сейчас читают

Комментариев (0)
Имя
Электронная почта

Краткая история будущего

Категории

Последние комментарии

© 2006-2020, umnikizdes.ru