В течение миллиардов лет вирусы играли важную роль в естественной истории земной жизни.
Источник: Гай П. Харрисон
Вы шумная, быстро развивающаяся экосистема, которая никогда не спит. Прямо сейчас – на поверхности вашего тела, в порах, складках и складках кожи, и даже глубоко внутри вас – живут триллионы существ. Некоторые из них только что отправились в поездку без арендной платы, некоторые решительно помогают вам, а некоторые могут причинить вам вред. Куда бы вы ни пошли, уникальное облако окружает вас, когда вы сбрасываете органический туман этих существ. Как и Земля, планета, насыщенная изобилием и разнообразием жизни, вы меньше индивидуальны, чем конгломерат. Ваше личное существование, только смутно обозначенное вашим физическим телом, представляет собой сложную и взаимозависимую коалицию клеток человека, бактерий, грибов, архей и эукариот. Но даже все это далеко от полной картины – и для Земли, и для вас. Что-то еще взаимодействует с вашей экосистемой и всеми остальными. Это вирусы – много-много вирусов. Они глубоко формируют вашу жизнь и мир вокруг вас.
Мы все можем узнать немного больше о вирусах. Эти «вещи» имеют слишком большое значение, чтобы их можно было исключить из чьего-либо мировоззрения, и даже требуют включения, когда дело касается нашего самовосприятия. Я подозреваю, что большинство людей, вероятно, представляют себе несколько вирусов гриппа, скрывающихся на дверной ручке, возможно, пару холодных вирусов, дрейфующих по комнате на клубах воздуха, и это все. Но реальность такова, что мы постоянно плаваем в густом бесконечном море вирусов. Они везде, всегда. Хотя вирусы не могут считаться живыми существами, я уделил им значительное внимание в главе о жизни в своей книге « По крайней мере, знаю это: основополагающая наука для улучшения вашей жизни», потому что они имеют такие длинные и запутанные отношения с жизнью. Я потрясен ими. Они делают так много вещей, о которых большинство людей не знают. Например, вирусы являются настолько мощным и регулирующим присутствием в мире микробов, особенно в океане, что теперь известно, что они оказывают серьезное влияние на глобальный климат.
Их неослабное нападение и деликатное сосуществование с различными формами жизни означает, что вирусы направляют многие ручьи, вихри, течения и реки эволюции. Заражая, изменяя и убивая жизнь, они были неразумными и равнодушными руководителями естественной истории в течение миллиардов лет. Трудно переоценить значение этого. Без вирусов мир природы, который мы знаем и зависим от сегодняшнего дня, не мог бы – не мог бы существовать в чем-то близком к нынешней форме и функциям. Возможно даже, что вообще не было бы здесь никакой жизни, если бы не вирусы. Около 4 миллиардов лет назад они, возможно, были предшественниками первых клеток и служили критическим мостом между не-жизнью и жизнью.
Вирусы – это неэмоциональные и неутомимые наноботы природы. Они могут быть безжизненными пакетами химикатов, но, подобно крошечным Терминаторам, они продолжают приходить и приходить, угоняя и контролируя жизненные формы в своих собственных целях. Их повсеместное присутствие, эффективность и непостижимые цифры легко делают их одной из самых важных природных сил на Земле. Мы живем в их огромной тени каждый момент нашей жизни.
Шок и трепет – обычная реакция людей, когда я делюсь несколькими основными фактами о вирусах. Например, знаете ли вы, что вирусы убивают примерно половину всех морских бактерий за каждые 24 часа? В целом вирусы убивают около 20 процентов всей крупной морской жизни каждый день. Задумайтесь об этом на мгновение: значительное количество многоклеточных форм жизни океана (морские растения, моллюски, желе, членистоногие, рыбы, скаты, млекопитающие) не доживают до следующего дня из-за вирусов. Уровень вирусной инфекции в океане составляет 1024 в секунду. (Визуализируйте 10 с 24 нулями после него). Каждый день, каждую минуту, самая большая и самая важная экосистема Земли переставляется и трансформируется вирусами. Забудьте Посейдона, Нептуна и Аквамена, вирусы правят миром океана.
Их разнообразие не менее потрясающе. На сегодняшний день ученые определили и назвали около 5000 различных видов вирусов, но, по оценкам, в настоящее время существует много миллионов типов вирусов. Если бы мы когда-нибудь объявили, что вирусы соответствуют определению жизни, то вирусы мгновенно стали бы самой распространенной формой жизни на этой планете – безусловно. Например, пара фунтов навоза с морского дна может содержать более миллиона различных видов вирусов. Вас впечатляет, что когда-то жили около 100 миллиардов человек? Вы можете найти столько отдельных вирусов в одном литре морской воды. Вирусов так много, что, если бы они были размером с жука или паука среднего размера, они покрыли бы весь мир слоем толщиной в много миль. В океане в 10 миллионов раз больше вирусов, чем во всей известной вселенной! Понятно, что их план игры работает.
Вирусы чрезвычайно малы, конечно. Отдельный вирус практически ничего не весит. Их общий вес, однако, может быть удивительным. Например, все океанские вирусы вместе весят более 75 миллионов синих китов. Возможно, еще более удивительно, если бы вы поместили все морские вирусы вплотную в прямую линию (при средней длине 100 нанометров), они бы достигли 10 миллионов световых лет, простираясь за пределы ближайших 60 галактик. И это даже не включает наземные и воздушные вирусы.
Люди и вирусы имеют такие древние и запутанные отношения, что я иногда не решаюсь называть вирусы «ими». Мы можем рассматривать вирусы как чужеземных нарушителей, но факты указывают на нечто совсем иное. Отдельные вирусы не только на вашей коже и внутри вашего тела. Их шаги тоже по всему твоему геному. Приблизительно от 5 до 8 процентов генетического материала, обнаруженного в геноме человека, получены из вирусов. Да, ваш личный генетический код включает в себя безошибочные свидетельства тех древних захватчиков, которые остались. Это захватывающий факт, чтобы созерцать; у всех нас есть существенные остатки от вирусных фондов.
Свидетельства ясно и убедительно свидетельствуют о том, что вирусы были нашими оригинальными и постоянными спутниками на протяжении огромных отрезков времени. Я могу себе представить, насколько странным и тревожным это должно быть для тех, кого уже беспокоит наше близкое родство с обезьянами (98,7% разделяют ДНК с бонобо). А теперь мы тоже должны услышать о вирусных двоюродных братьях? Насмешка, сопровождаемая отклонением одеяла, может быть соблазнительной. Но имейте в виду, что большая часть зрелого и честного мыслителя принимает реальность, как свидетельствуют факты, независимо от того, насколько странным или неожиданным она может оказаться. Постарайтесь вспомнить, что реальность не заботилась о наших чувствах. Если все сделано правильно, наука никогда не заботится о наших предрассудках, надеждах или предположениях. Вот почему наука работает и была более продуктивной и надежной, чем все остальное, что у нас есть.
Учитывая их важность, не странно ли, что вирусы продолжают игнорироваться или, в лучшем случае, плохо понимаются публикой? В конце концов, можно подумать, что эти странные вещи повсюду внутри нас и внутри нас побудят всех узнать о них как можно больше. Никто не может утверждать, что знает человечество или жизнь вообще без некоторого надлежащего понимания вирусов. Однако, к сожалению, реальность такова, что большинство людей мало думают о вирусах, кроме страха перед болезнью. И даже эта общая проблема часто запутана и неточна.
В 2016 году Национальный научный фонд опубликовал результаты своего международного исследования в области общих научных знаний, и среди его выводов было открытие, что многие люди, похоже, считают, что вирусы, бактерии, археи и другие микробы – это одно и то же, по сути, просто «микробы». Например, почти половина американских взрослых, 45 процентов, даже не знают, что антибиотики действуют на некоторые виды бактерий, но не на вирусы. 54% европейцев этого не знают, а 72% японцев и 82% россиян этого не знают. Кстати, вирусы и бактерии не похожи друг на друга. Бактерии являются практически нашими близнецами по сравнению с вирусами.
История вируса длинна, сложна и, конечно, далека от завершения. Учитывая, насколько они жесткие и странные, вполне вероятно, что вирусы могли появиться где-то, кроме Земли. Помимо этого, у нас на Земле более чем достаточно основанных на фактических данных знаний, чтобы понять, что они являются мощным присутствием. Даже шум и искорка нашей экстравагантной цивилизации немного тускнеют в ярком свете того, что вирусы помогли построить вокруг нас и внутри нас. Чем больше о них узнаешь, тем больше удивляешься, является ли наш вид простым наблюдателем здесь, на Планетном Вирусе. Это наверняка: если мы хотим лучше понять себя и всех наших соседей, мы должны знать вирусы.
Рекомендации
Гай П. Харрисон, по крайней мере, знать это: основные науки, чтобы улучшить вашу жизнь , Книги Прометея, 2018.
Калифорнийский университет в Беркли, «От прокариот до эукариот», «Понимание эволюции», https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0/ endosymbiosis_03 (по состоянию на 15 февраля 2018 г.).
Рон Сендер, Шай Фукс и Рон Мило, «Пересмотренные оценки количества человеческих и бактериальных клеток в организме», PLOS, 19 августа 2016 г., https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002533 (доступно 30 сентября 2017 г.)
Джон Трэвис, «Весь мир в фаге», Science News, 7 июля 2003 г., https://www.sciencenews.org/article/all-worlds-phage
Эрин Олдей, «100 триллионов хороших бактерий зовут тело человека домой», SFGate, 5 июля 2012 г., http://www.sfgate.com/health/article/100-trillion-good -bacteria-call-human-body-home -3683153.php (по состоянию на 2 октября 2017 г.).
Дэвид Энард, Le Cai, Карина Гвеннап и Дмитрий А. Петров, «Вирусы являются доминирующим фактором адаптации белка у млекопитающих», eLife 5 (2016), https://doi.org/10.7554/eLife.12469 (доступ 3 ноября , 2017).
Карин Мёллинг, «Являются ли вирусы нашими старшими предками?» EMBO Reports 13, no. 12 (декабрь 2012 года): 1033, https://doi.org/10.1038/embor.2012.173 (по состоянию на 15 марта 2018 года); P. Forterre, «Происхождение вирусов и их возможные роли в основных эволюционных переходах», Virus Research 117, no. 1 (апрель 2006 г.): 5–16, https://doi.org/ 10.1016 / j.virusres.2006.01.010 (по состоянию на 15 марта 2018 г.).
Эмидио Скарпеллини, Джанлука Ианироб и др. «Микробиота и вирома кишечника человека: возможные терапевтические последствия», «Пищеварительная и печеночная болезнь» 47, нет. 12 (декабрь 2015 г.): 1007–12, https://doi.org/10.1016/j. dld.2015.07.008 (по состоянию на 15 марта 2018 года).
Р. Белшоу, В. Перейра, А. Кацуракис и др. «Долгосрочная реинфекция человеческого генома эндогенными ретровирусами», Труды Национальной академии наук, 101, no. 14 (апрель 2004 г.): 4894–99, https: // doi.org/10.1073/pnas.0307800101 (по состоянию на 3 ноября 2017 г.).
Джулия Halo Wildschutte, Захари Х. Уильямс, Meagan Montesion, Рави П. Субраманян, Джеффри М. Кидд и Джон М. Коффин, «Обнаружение нефиксированных эндогенных ретровирусных вставок в различных популяциях человека», Труды Национальной академии наук 113 нет 16 (19 апреля 2016 г.), https: // doi .org / 10.1073 / pnas.1602336113 (по состоянию на 3 ноября 2017 г.).
Э.Б. Чуонг, Н.К. Элде и К. Фешотт, «Регулятивная эволюция врожденного иммунитета через ко-вариант эндогенных ретровирусов», Science 351, no. 6277 (2016): 1083, https://doi.org/10.1126/science.aad5497 (по состоянию на 3 ноября 2017 г.).
Дэвид Энард, Ле Кай и др. «Вирусы являются доминирующим фактором адаптации белка у млекопитающих», eLife 5 (2016), https://elifesciences.org/ article / 12469 (по состоянию на 18 января 2018 г.). 31. Карл Циммер, Планета Вирусов (Чикаго: Университет Чикагской Прессы, 2011)
Кертис А. Саттл, «Вирусы: раскрытие величайшего биоразнообразия на Земле», Genome 56 (2013), doi.org/10.1139/gen-2013-0152 (доступ 21 марта 2018 года).
Кертис А. Саттл, «Вирусы в море», Nature 437, 15 сентября 2005 г., с. 356–61, https://doi.org/10.1038/nature04160 (по состоянию на 21 марта 2018 г.).
Дэвид Энард, Ле Кай и др. «Вирусы являются доминирующим фактором адаптации белка у млекопитающих», eLife 5 (2016), https://elifesciences.org/ article / 12469 (по состоянию на 18 января 2018 г.).
Карл Циммер, Планета Вирусов (Чикаго: Университет Чикагской Прессы, 2011).
Джессика Макдональд, «Вирусы океана могут оказывать влияние на климат Земли», Science, 17 июня 2016 г., https://doi.org/10.1126/science.aag0620 (по состоянию на 21 марта 2018 г.).
Р. Белшоу, В. Перейра, А. Кацуракис и др. «Долгосрочная реинфекция человеческого генома эндогенными ретровирусами», Труды Национальной академии наук, 101, no. 14 (апрель 2004 г.): 4894–99, https: // doi .org / 10.1073 / pnas.0307800101 (по состоянию на 3 ноября 2017 г.).
Arshan Nasir, Kyung Mo Kim и Gustavo Caetano-Anollés, «Гигантские вирусы, сосуществовали с клеточными предками и представляют отличную супергруппу вместе с Superkingdoms Archaea, Bacteria и Eukarya», BMC Evolutionary Biology 12, no. 1 (2012): 156, https://doi.org/10.1186/1471 -2148-12-156.
Arshan Nasir и Gustavo Caetano-Anollés, «Филогеномное исследование данных о происхождении и эволюции вирусов на основе данных», Science Advances 1, no. 8 (сентябрь 2015 г.): e1500527, https://doi.org/10.1126/sciadv.1500527.
Национальный научный фонд «Общественные знания о науке и технологиях», «Индикаторы науки и техники 2016» (Вашингтон, округ Колумбия: Национальный научный совет, 2016 г.), https://www.nsf.gov/statistics/2016/nsb20161/#/report/ глава 7 / public-Knowledge-About-St (по состоянию на 9 ноября 2017 года).
Иллинойский университет в Урбане-Шампейн, «Исследование добавляет доказательства того, что вирусы живы», ScienceDaily, 25 сентября 2015 г., www.sciencedaily.com/ Releases / 2015/09 / 150925142658.htm (по состоянию на 29 декабря 2017 г.).
Карл Зиммер, «Древние вирусы похоронены в вашей ДНК», New York Times, 4 октября 2017 года, https://www.nytimes.com/2017/10/04/science/ancient -viruses-dna-genome.html ( Доступ 4 октября 2017 года).
Джеймс Ф. Медоу и др., «Люди различаются по своему личному микробному облаку», PeerJ 3 (2015): e1258, PMC, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ Articles / PMC4582947 / (доступ к ним 30 декабря 2017 г.)
Расник К. Сингх, Синь-Вэнь Чан и др. «Влияние диеты на кишечный микробиом и влияние на здоровье человека», Журнал трансляционной медицины 15, № 3, с. 1 (8 апреля 2017 г.): 73, https://doi.org/10.1186/s12967 -017-1175-y (по состоянию на 17 января 2018 г.).
«Твои микробы, твое здоровье», Science 342, no. 6165 (20 декабря 2013 г.): 1440–41, https://doi.org/10.1126/ science.342.6165.1440-b (по состоянию на 17 января 2018 г.).