Вирусы: неотъемлемая часть нас самих
В сезон простуд многие страдают от вирусных инфекций. Но что такое вирус? И можно ли считать его живым?
Вне клетки-хозяина вирион — это микроскопическая частица, состоящая из крошечного фрагмента генетической информации (примерно в 10 000 раз меньше человеческого генома) и белковой или липидной оболочки. Споры о том, являются ли эти частицы живыми, ведутся давно, так как они не соответствуют многим традиционным критериям жизни (способность адаптироваться, размножаться, реагировать на стимулы, использовать энергию).
Для некоторых вирусологов считать вирион «вирусом» — всё равно что называть сперматозоид или неоплодотворённую яйцеклетку «человеком». Вирионы производятся миллионами, многие погибают. Цикл репликации начинается только после того, как вирус свяжется с клеткой-мишенью и проникнет в неё.
Сам вирион часто содержит лишь малую часть молекул, которые вирус способен создавать. Например, вирион норовируса имеет всего три типа белка и один тип РНК. Однако заражённые клетки производят как минимум восемь вирусных белков и четыре типа вирусных РНК.
Симптомы болезни обычно вызывает не сам вирион, а либо гибель заражённых клеток, либо иммунный ответ на них. Поэтому некоторые вирусологи считают вирусом не вирион, а инфицированную клетку.
«Я — вирус»
От зачатия до смерти наши клетки тесно связаны с вирусами. Даже будучи здоровым, человек частично состоит из вирусов, так как в человеческой ДНК присутствуют следы различных вирусов.
Речь идёт о ретровирусах (самый известный пример — ВИЧ). Подобные вирусы заражали наших предков задолго до появления человека. Если ретровирус заражает половые клетки, его ДНК может передаваться потомству. За миллионы лет эти вирусы потеряли способность создавать инфекционные частицы, но в некоторых случаях обрели жизненно важные функции.
Яркий пример — белок Syncytin-1, критически важный для развития плаценты. Изначально это был ретровирусный белок, попавший в ДНК обезьян, предков человека, около 24 млн лет назад. Без этого белка человечество бы вымерло, так как функциональная плацента не смогла бы формироваться.
Такие древние вирусы в нашей ДНК называются эндогенными ретровирусами (ERV). У человека ERV утратили способность создавать инфекционные вирионы, но, например, у свиней они её сохраняют. Это создаёт риски при трансплантации свиных органов, так как в лабораторных условиях такие вирусы могут заражать человеческие клетки.
Размытые границы
Если считать вирусом инфицированную клетку, то вирусы, заражающие нас, более чем на 99,9% состоят из человеческого материала. Им необходимы белки и другие молекулы, закодированные в нашей ДНК, для собственной репликации.
Человеческая клетка несоизмеримо сложнее даже самого крупного вируса, и вирусы используют эту сложность, компенсируя собственную простоту. Им, как и клетке, нужны РНК, белки, липиды и сырьё для их производства. Клетка уже содержит все необходимые компоненты, поэтому вирусу достаточно предоставить свои инструкции (вирусный геном) и позволить клетке сделать основную работу.
Для создания вируса требуется гораздо больше клеточных белков, чем вирусных. Вирусу нужно кодировать лишь те компоненты, которые клетка не может произвести сама. Например, вирусы с липидной мембраной (как вирус гриппа) заимствуют её у клетки-хозяина, добавляя в неё несколько собственных белков.
Именно эта зависимость от клеточных компонентов делает разработку эффективных противовирусных препаратов столь сложной. Как и в случае с лечением рака, трудно отличить заражённую клетку от здоровой. Эффективный препарат должен воздействовать на крошечную «чисто вирусную» часть инфицированной клетки, не повреждая остальное.
Итак, жив ли вирус? Вопрос остаётся открытым и зависит от того, что считать вирусом. Однако ясно одно: вирусы, заражающие нас, можно считать частью человека, а мы — частью вируса.