Pandemik coronavirus baru berterusan selama dua bulan. Semua orang sudah menganggap dirinya pakar dalam topik ini. Adakah anda tahu bahawa virus tidak dapat dibunuh? Dia tidak hidup, jadi dia hanya boleh patah, musnah. Virus ini bukan makhluk, melainkan zat. Tetapi pada masa yang sama, virus dapat berkomunikasi, bekerjasama dan menyamar.
Kehidupan sosial virus
Para saintis menemui ini hanya tiga tahun yang lalu. Seperti yang sering berlaku, secara tidak sengaja. Tujuan kajian ini adalah untuk menguji apakah bakteria jerami dapat saling mengingatkan akan serangan bakteriofag, kelas khas virus yang menyerang bakteria secara selektif. Setelah menambahkan bakteriofag ke tiub basil rumput kering, para penyelidik mencatatkan isyarat dalam bahasa molekul yang tidak diketahui. Tetapi "perundingan" itu sama sekali bukan bakteria, tetapi virus.
Ternyata setelah menembusi bakteria, virus memaksa mereka untuk mensintesis dan mengirim peptida khas ke sel yang berdekatan. Molekul protein pendek ini memberi isyarat kepada virus lain mengenai penangkapan seterusnya yang berjaya. Apabila bilangan peptida isyarat (dan oleh itu sel yang ditangkap) mencapai tahap kritikal, semua virus, seolah-olah dalam perintah, berhenti secara aktif membelah dan mengintai. Sekiranya bukan kerana manuver yang menipu ini, bakteria dapat mengatur penolakan kolektif atau mati sepenuhnya, sehingga virus tidak berpeluang untuk melakukan parasit kepada mereka lebih jauh. Virus dengan jelas telah memutuskan untuk menidurkan mangsa mereka dan memberi mereka masa untuk pulih. Peptida yang menolong mereka melakukan ini dinamakan "arbitrium" ("keputusan").
Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan bahawa virus mampu membuat keputusan yang lebih kompleks. Mereka dapat mengorbankan diri ketika menyerang pertahanan imun sel untuk memastikan kejayaan gelombang kedua atau ketiga serangan. Mereka dapat bergerak secara terkoordinasi dari sel ke sel dalam vesikel pengangkutan (vesikel), bertukar bahan gen, saling membantu menutupi kekebalan tubuh, dan bekerjasama dengan jenis lain untuk memanfaatkan kelebihan evolusi mereka.
Kemungkinan bahawa contoh yang menakjubkan ini hanyalah puncak gunung es, kata Lan'in Zeng, ahli biofisik di University of Texas. Ilmu baru - sosiovirologi - harus mengkaji kehidupan sosial virus yang terpendam. Kami tidak membincangkan fakta bahawa virus sedar, kata salah seorang penciptanya, ahli mikrobiologi Sam Diaz-Muñoz. Tetapi hubungan sosial, bahasa komunikasi, keputusan kolektif, penyelarasan tindakan, saling membantu dan merancang adalah tanda-tanda kehidupan yang cerdas.
Video promosi:
Adakah virus waras?
Bolehkah sesuatu yang bukan organisma hidup mempunyai fikiran atau kesedaran? Terdapat model matematik yang memungkinkan kemungkinan ini. Ini adalah teori maklumat bersepadu yang dikembangkan oleh ahli sains saraf Itali Giulio Tononi. Dia menganggap kesedaran sebagai nisbah kuantiti dan kualiti maklumat, yang ditentukan oleh unit pengukuran khas - φ (phi). Ideanya adalah bahawa antara jirim yang tidak sedarkan diri (0 φ) dan otak manusia yang sedar (maksimum φ) terdapat siri keadaan peralihan menaik. Mana-mana objek yang mampu menerima, memproses dan menghasilkan maklumat mempunyai tahap minimum φ. Termasuk yang pasti mati, seperti termometer atau LED. Oleh kerana mereka tahu bagaimana menukar suhu dan cahaya menjadi data, ini bermaksud "kandungan maklumat" adalah harta asas yang sama bagi mereka,sebagai jisim dan cas untuk zarah unsur. Dalam pengertian ini, virus ini jelas lebih unggul daripada banyak benda mati, kerana ia sendiri adalah pembawa (genetik) maklumat.
Kesedaran adalah tahap pemprosesan maklumat yang lebih tinggi. Tononi memanggil integrasi ini. Maklumat bersepadu adalah sesuatu yang secara kualitatif lebih unggul daripada jumlah data yang dikumpulkan secara sederhana: bukan sekumpulan ciri individu objek seperti kuning, bentuk bulat dan kehangatan, tetapi gambar lampu terbakar yang terdiri daripada mereka.
Umumnya diterima bahawa hanya organisma biologi yang mampu melakukan penyatuan tersebut. Untuk menguji sama ada benda mati dapat menyesuaikan diri dan memperoleh pengalaman, Tononi, bersama dengan pasukan ahli sains saraf, mengembangkan model komputer yang menyerupai permainan arcade untuk konsol retro. Subjeknya adalah 300 "animat" - unit 12-bit dengan kecerdasan buatan asas, simulasi pancaindera dan alat lokomotor. Masing-masing diberikan arahan yang dihasilkan secara rawak untuk bahagian tubuh yang berfungsi dan semua orang dilancarkan ke labirin maya. Dari masa ke masa, para penyelidik memilih dan menyalin animasi yang menunjukkan koordinasi terbaik. Generasi seterusnya mewarisi kod yang sama dari "ibu bapa". Ukurannya tidak berubah, tetapi "mutasi" digital rawak diperkenalkan ke dalamnya, yang dapat memperkuat, melemahkan, atau menambah hubungan antara "otak" dan "anggota badan."Hasil daripada pemilihan semula jadi ini, setelah 60 ribu generasi, kecekapan laluan labirin di kalangan animasi meningkat dari 6 hingga 95%.
Haiwan mempunyai satu kelebihan berbanding virus: mereka boleh bergerak secara bebas. Virus harus berpindah dari pembawa ke pembawa di tempat duduk penumpang dalam air liur dan rembesan fisiologi lain. Tetapi mereka mempunyai lebih banyak peluang untuk meningkatkan tahap φ. Kalaulah kerana generasi viral diganti lebih cepat. Sekali di sel hidup, virus memaksanya mengeluarkan sehingga 10.000 salinan genetiknya setiap jam. Namun, ada satu syarat lagi: untuk mengintegrasikan maklumat ke tahap kesedaran, sistem yang kompleks diperlukan.
Sejauh mana kompleksnya virus? Mari kita lihat contoh SARS-CoV-2 coronavirus baru, penyebab wabak ini. Dalam bentuknya, ia kelihatan seperti lombong laut bertanduk. Di luar - cangkang lipid sfera. Ini adalah lemak dan bahan seperti lemak yang mesti melindunginya dari kerosakan mekanikal, fizikal dan kimia; merekalah yang dihancurkan oleh sabun atau pembersih. Di sampul surat terdapat mahkota yang memberikan namanya, iaitu proses S-protein seperti tulang belakang, dengan bantuan virus masuk ke dalam sel. Di bawah sampul surat terdapat molekul RNA: rantai pendek dengan 29,903 nukleotida. (Sebagai perbandingan: terdapat lebih daripada tiga bilion daripadanya dalam DNA kita.) Cukup sederhana. Tetapi virus tidak perlu kompleks. Perkara utama adalah menjadi komponen utama sistem yang kompleks.
Blogger sains Philip Bouchard membandingkan virus dengan lanun Somalia yang merampas kapal tangki besar di sebuah kapal kecil. Tetapi pada dasarnya, virus ini lebih dekat dengan program komputer ringan yang dimampatkan oleh archiver. Virus ini tidak memerlukan keseluruhan algoritma kawalan untuk sel yang ditangkap. Kod pendek cukup untuk menjadikan keseluruhan sistem operasi sel berfungsi untuknya. Untuk tugas ini, kodnya dioptimumkan dengan ideal dalam proses evolusi. Dapat diandaikan bahawa virus "menghidupkan kembali" di dalam sel hanya sebanyak yang diizinkan oleh sumber sistem. Dalam sistem yang sederhana, dia dapat berkongsi dan mengawal proses metabolik. Di kompleks (seperti badan kita) - ia dapat menggunakan pilihan tambahan, misalnya, untuk mencapai tahap pemprosesan maklumat yang, menurut model Tononi, berbatasan dengan kehidupan pintar.
Apa yang dikehendaki oleh virus?
Tetapi mengapa virus sangat memerlukannya: mengorbankan diri, saling menolong, memperbaiki proses komunikasi? Apa tujuan mereka jika mereka bukan makhluk hidup?
Anehnya, jawapannya ada kaitan langsung dengan kami. Pada umumnya, virus adalah gen. Tugas utama mana-mana gen adalah menyalin dirinya sebanyak mungkin agar dapat tersebar di ruang dan waktu. Tetapi dalam pengertian ini, virus ini tidak jauh berbeza dengan gen kita, yang juga berkaitan terutamanya dengan pemeliharaan dan replikasi maklumat yang tercatat di dalamnya. Sebenarnya, persamaannya lebih besar. Kita sendiri sedikit virus. Lebih kurang 8%. Terdapat begitu banyak gen virus dalam genom kita. Dari mana mereka datang?
Terdapat virus di mana pengenalan sel inang ke dalam DNA adalah bahagian penting dari "kitaran hidup". Ini adalah retrovirus, yang merangkumi, misalnya, HIV. Maklumat genetik dalam retrovirus dikodkan dalam molekul RNA. Di dalam sel, virus memulakan proses pembuatan salinan DNA molekul ini, dan kemudian memasukkannya ke dalam genom kita, mengubahnya menjadi penghantar untuk memasang RNA-nya berdasarkan templat ini. Tetapi kebetulan sel itu menekan sintesis RNA virus. Dan virus, yang tertanam dalam DNAnya, kehilangan kemampuan untuk membelah. Dalam kes ini, genom virus boleh menjadi pemberat genetik yang disalurkan ke sel baru. Usia retrovirus tertua, yang "sisa fosil" telah dipelihara dalam genom kita, adalah dari 10 hingga 50 juta tahun. Selama bertahun-tahun evolusi, kami telah mengumpulkan sekitar 98 ribu unsur retroviral yang pernah menjangkiti nenek moyang kita. Sekarang mereka membentuk 30-50 keluarga, yang terbahagi kepada hampir 200 kumpulan dan subkumpulan. Menurut perhitungan ahli genetik, retrovirus terakhir yang berjaya menjadi sebahagian daripada DNA kita menjangkiti populasi manusia kira-kira 150 ribu tahun yang lalu. Kemudian nenek moyang kita terselamat dari wabak penyakit.
Apakah yang sedang dilakukan oleh virus peninggalan sekarang? Ada yang tidak menunjukkan diri mereka dengan cara apa pun. Atau begitulah menurut kami. Yang lain berfungsi: melindungi embrio manusia dari jangkitan; merangsang sintesis antibodi sebagai tindak balas terhadap penampilan molekul asing di dalam badan. Tetapi secara umum, misi virus jauh lebih ketara.
Bagaimana virus berkomunikasi dengan kami
Dengan munculnya data saintifik baru mengenai pengaruh mikrobioma terhadap kesihatan kita, kita mulai menyedari bahawa bakteria tidak hanya berbahaya, tetapi juga berguna, dan dalam banyak kes sangat penting. Langkah seterusnya, menulis Joshua Lederberg dalam The History of Infections, adalah untuk menghentikan kebiasaan virus jahat. Mereka benar-benar sering membawa kita penyakit dan kematian, tetapi tujuan keberadaan mereka bukanlah kehancuran hidup, tetapi evolusi.
Seperti dalam contoh bakteriofag, kematian semua sel organisma inang biasanya bermaksud kekalahan terhadap virus. Strain hiperagresif yang membunuh atau melumpuhkan host mereka terlalu cepat kehilangan keupayaan mereka untuk menyebar dengan bebas dan menjadi cabang evolusi yang buntu. Sebaliknya, strain yang lebih "ramah" mendapat peluang untuk memperbanyak gen mereka. "Ketika virus berkembang di lingkungan baru, mereka biasanya berhenti menyebabkan komplikasi serius. Ini baik untuk organisma inang dan virus itu sendiri,”kata ahli epidemiologi New York, Jonathan Epstein.
Coronavirus baru begitu agresif kerana baru-baru ini memecahkan halangan interspesies. Menurut ahli imunobiologi Akiko Iwasaki dari Universiti Yale, "Ketika virus pertama kali memasuki tubuh manusia, mereka tidak memahami apa yang sedang berlaku." Mereka seperti animasi generasi pertama dalam labirin maya. Tetapi kita tidak lebih baik. Ketika berhadapan dengan virus yang tidak diketahui, sistem kekebalan tubuh kita juga dapat keluar dari kendali dan menanggapi ancaman tersebut dengan "ribut sitokin" - keradangan yang tidak perlu kuat yang memusnahkan tisu tubuh sendiri. (Justru reaksi imuniti yang berlebihan inilah yang menyebabkan banyak kematian semasa wabak selesema Sepanyol tahun 1918.) menyesuaikan diri dengan mereka, dan kepada mereka - kepada kita.
Kami memberi pengaruh evolusi satu sama lain bukan hanya sebagai faktor persekitaran. Sel-sel kita terlibat secara langsung dalam pemasangan dan pengubahsuaian RNA virus. Dan virus bersentuhan langsung dengan gen pembawa mereka, memasukkan kod genetik mereka ke dalam sel mereka. Virus adalah salah satu cara gen kita berkomunikasi dengan dunia. Kadang kala dialog ini memberikan hasil yang tidak dijangka.
Kemunculan plasenta - struktur yang menghubungkan janin dengan tubuh ibu - telah menjadi momen penting dalam evolusi mamalia. Sukar untuk membayangkan bahawa protein sintisin yang diperlukan untuk pembentukannya dikodekan oleh gen yang tidak lebih daripada retrovirus "dijinakkan". Pada zaman kuno, sintetik digunakan oleh virus untuk memusnahkan sel-sel organisma hidup.
Kisah hidup kita dengan virus digambarkan oleh perang yang tidak berkesudahan atau perlumbaan senjata, tulis antropolog Charlotte Bivet. Epik ini dibina mengikut satu skema: asal jangkitan, penyebarannya melalui rangkaian kenalan global dan, sebagai akibatnya, penahanan atau pembasmiannya. Semua tipu daya dikaitkan dengan kematian, penderitaan dan ketakutan. Tetapi ada kisah lain.
Contohnya, kisah bagaimana kita mendapat gen saraf saraf. Ini diperlukan untuk keplastikan sinaptik - kemampuan sel saraf untuk membentuk dan memperbaiki sambungan saraf baru. Seekor tikus di mana gen ini dilumpuhkan tidak mampu belajar dan membentuk ingatan jangka panjang: setelah menemui keju di labirin, ia akan melupakan jalan keesokan harinya.
Untuk mengkaji asal usul gen ini, saintis telah mengasingkan protein yang dihasilkannya. Ternyata molekul mereka secara spontan berkumpul menjadi struktur yang menyerupai kapsid virus HIV: sampul protein yang melindungi RNA virus. Kemudian mereka dilepaskan dari neuron di vesikel membran pengangkutan, bergabung dengan neuron lain dan melepaskan kandungannya. Kenangan disebarkan seperti jangkitan virus.
350-400 juta tahun yang lalu, sebuah retrovirus memasuki organisme mamalia, yang bersentuhan dengan itu menyebabkan pembentukan Arc. Kini, gen seperti virus ini membantu neuron kita menjalankan fungsi mental yang lebih tinggi. Mungkin virus tidak mendapat kesedaran melalui hubungan dengan sel kita. Tetapi ke arah yang bertentangan, ia berfungsi. Sekurang-kurangnya ia berfungsi sekali.
Pengarang: Sergey Pankov
