Вирусология как наука началась 115 лет тому назад. Было установлено, что вирус — живое размножающееся существо, но может образовывать настоящие кристаллы, как обычное неорганическое вещество. Как ему удается жить, будучи кристаллом? И странная специализация: одни вирусы поражают только животных, другие — только растения.

Отличить живое от неживого можно всегда. Живое дышит, питается, размножается, живет и умирает. Классическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого есть постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой».Кроме белков  необходимо наличие нуклеиновой кислоты для сохранения и передачи генетической информации. У вирусов все это есть, однако нет основного признака живого — собственного обмена веществ, да и размножаются вирусы особым образом — за счет клетки, в которую внедряются. А способность вирусов сохраняться в виде типичного вещества неживой природы не дает права отнести вирусы к живой природе. Поэтому вирусы были выделены из мира животных и растений в отдельный третий мир живой природы — мир вирусов. Поскольку вирусы сочетают двойственность свойств живой и неживой природы, это дает им возможность существовать в биосфере везде — как вне живых тканей, так и в клетках организмов и быть могучим инструментом переноса генетической информации в биосфере, обеспечивающим единство всего живого на планете Земля.

Вся биосфера наполнена трансмиссивной (передаваемой) информацией, пишет академик Виталий Кордюм. Она  есть атрибут клетки и второй фактор эволюции. Первый — это бескомпромиссная конкурентная борьба за любое место (и любой ценой) в любой экологической нише. Благодаря информационной трансмиссии любые новшества живого становятся потенциальным достоянием всей биосферы. А в одном из своих крайних вариантов, как патологическое в своем проявлении начало, вирусы являются составляющей другого ключевого процесса в биосфере — контроля численности популяций, а также поддержания жизненного тонуса эволюции. Эта их функция проявляется в том, что особи популяции, виды которых  стали утрачивать некую избыточность жизнеспособности, начинают гибнуть. В результате благодаря вирусам при стабильных длительных условиях, достаточно часто существовавших на Земле в прошлом, живое (в целом) не вырождается и при резких изменениях внешних условий может выдержать их крайние значения за счет мутационного «съедания» резервов функций. Таковой была роль вирусов на протяжении всего времени существования жизни на Земле как основной составляющей информационных потоков в биосфере, определяющей ее стабильность, единство и эволюцию, — одного из контрольных механизмов численности популяций и сохранения избыточности функций.

Демографический взрыв и провоцируемая им антропогенная деятельность, влекущая  загрязнение окружающей среды,  радикально преобразили всю ситуацию. Суть состоит в том, что мгновенно (по меркам истории), появилась новая, альтернативой биосфере самодостаточная антропосфера, которая привела к разрыву контрольных механизмов со стороны биосферы. Однако, начав свое существование в сфере, определяемой действиями, а не биологии, единственный ее представитель — человек — является существом биологическим. В этом плане от контроля биосферы его ограждают искусственно созданные построения антропосферы, которые препятствуют контрольным механизмам биосферы «дотянуться» до вышедшего из повиновения вида, чтобы уничтожить его численную  избыточность, вернув в неугрожающее равновесие или убрать вообще. Однако вызов антропосферы практически мгновенен, и отреагировать эволюционно, как это было всегда, на разрушительные процессы уже нет времени. Ответить на него эволюционно может лишь вирус, который  мультиплицирует и генетически изменяется намного быстрее вызова антропосферы.  Из всего разнообразия биосферы такое присуще исключительно вирусам и микроорганизмам, и они уже включились во взрывообразную эволюцию сами и вовлекают в нее все живое.

Не так давно микроводорослях Черного моря вирусологом Ольгой Степановой из Института биологии южных морей НАН Украины (г. Севастополь) выделено 50 новых уникальных изолятов альговирусов.  Альговирусы  широко используются в создании биотехнологий и генной инженерии благодаря своей способности к лизогении, при которой геном вируса в неинфекционной или модифицированной инфекционной форме передается клетками потомству. Альговирусы играют важную роль в переносе генетического материала с помощью механизмов, обеспечивающих множественное контролируемое разнообразие путем генетической рекомбинации.

Морские жители  являются носителями вирусов многих болезней, а употребление в пищу морепродуктов приводит к вспышкам различных тяжелых заболеваний, связанных с водным фактором. Вирус гепатита С начиная с 1989 г. инфицировал уже более 200 млн. человек.

В пионерных исследованиях Ольги Степановой, представленных в ее монографии «Экология аллохтонных (занесенных с суши) и автохтонных (естественные природные вирусы) вирусов Черного моря», имеются данные о загрязнении Черного моря адено- и энтеровирусами (коксаки, полиомиелита, гепатита А).

Антропогенное загрязнение воды и донных осадков и гидробионтов патогенными вирусами влечет за собой освоение ими новых носителей, что значительно расширяет их экологическую нишу и приводит к приобретению новых  свойств. Способность кишечных вирусов не только жить, но и размножаться в организмах простейших свидетельствует о реакции биосферы, заполняющей с суши экологическую нишу гидросферы и гидробионтов патогенными вирусами.

Подобное биогенное загрязнение перенаселенных районов  не только может, но и уже приводит к неблагоприятным последствиям. Среди них — инфицирование вирусами людей, животных и растений, а также более опасные, обусловленные генным тропизмом вирусов с внедрением их в ДНК гидробионтов и человека, приводящие к генетическим изменениям.

Эволюция вирусов и вызываемых ими инфекций происходит во всей биосфере, но главный удар направлен на человечество. Это обусловлено тем, что только человечество перестало подчиняться контрольным механизмам биосферы. Для антропосферы  характерна сомкнутая численность, в которой контакты для эволюционирующих патогенов обеспечиваются коммуникациями, массовым туризмом, глобальным перемещением товарных масс. Только человечество благодаря своей численности является и будет являться в обозримом будущем свободной экологической нишей гигантского масштаба для проникновения, расселения и эволюции всех реальных и потенциальных патогенов.

Эволюция вирусов продолжает ускоряться.  Эволюция патогенов происходит взрывообразно по всей биосфере, где обнаружилась свободная ниша. Но пока контрольные механизмы биосферы еще как-то  сдерживают этот натиск, но на долго ли. Еще одного удвоения численности населения биосфера не выдержит.  К тому же антропосфера  продолжает развиваться по своим еще не познанным законам, а это влечет эпидемии. Иридовирусы, хитридиевые грибы, бактерии и другие микроорганизмы вдруг начали массово поражать амфибий, вызывая синдром больного водоема, а ведь этой группе гидробионтов уже почти полмиллиарда лет. В июне 1995 г. внезапно возникла массовая эпидемия, поразившая коралловые рифы Флориды, которые намного старше амфибий. Возбудителем оказалась новая бактерия, никогда не числившаяся даже в группе потенциальных патогенов, а именно — протеобактерий, и начавшая разрушать кораллы с невероятной скоростью — 2 см в сутки.

Для своего расселения и завоевания экологической ниши вирусу нужна инфекционность  -  заражение по уже существующим каналам и освоение новых.  Эволюция вирусов происходит подавлением иммунитета, что открывает  «входные ворота» для других инфекций, способствуя их эволюции. Вирусы, не относящиеся к ретровирусам,  микоплазмы и бактерии могут быть этиологическими факторами опухолевого процесса. И это выгодно биосфере как одно из направлений эволюции инфекций. Более того, давление антропосферы стремительно загоняет на этот путь патогены. Лекарства, загрязнение окружающей среды, глобальные и локальные войны, экономические кризисы, изменения характера питания, психологические и химические стрессы, перегрузки приводят к резкому увеличению переноса информации в биосфере, что вызывает нестабильность генома (выход  ДНК из клетки, активация латентных вирусов и т.д.), снижает сопротивляемость организмов, приводя к   мутагенезу.  Мутагенез нарушает любые функции, в том числе и внутриклеточный иммунитет.  Вирус  мультиплицирует только в клетке, а ослабление  иммунитета  ведет к ускорению эволюции вирусов. А чем выше мутабельность вируса, тем больше возможностей уйти от иммунной системы хозяина. В последнее время отмечается рост наследственных заболеваний, в который вирусный мутагенез вносит свой вклад.

Реакция антропосферы  на угрозу инфекции — это изоляция от биосферы, блокирование ее составляющих, уничтожение того, что проникло. А биосфера реагирует на это, как всегда, приспособительно. Известно, что число вирусов и других микроорганизмов, населяющих человеческий организм, в 100 раз превышает число клеток организма и составляет около 3,5 кг. И в противостоянии биосферы и антропосферы последнее слово в уничтожении человека будет принадлежать микроорганизмам.

Сравнение генома человека с геномом шимпанзе показало, что геномы отличаются всего на 1 %, что связано с различиями в регулировании 100 генов, которые отвечают за метаболизм углеводов, особенно глюкозы. Доказано, что человек получил энергию для развития мозга благодаря изменениям в рационе питания (по сравнению с шимпанзе). Человек перешел  от фруктов к клубням и кореньям, что привело к колонизации организма вирусами почвы-  в геноме человека в большом количестве обнаружены молекулярные останки провирусов и ретровирусов, которые очень давно встроились в геном человека и переходят в его составе из поколения в поколение. Ретровирусы принадлежат к широкой группе генетических элементов, реплицирующихся с помощью обратной транскрипции. При встраивании генома вируса в зародышевую линию клеток вирусная ДНК наследуется как превалирующий признак.

Академик Евгений Свердлов  считает, что к «очеловечиванию» шимпанзе причастны именно ретровирусы, вмешавшиеся в эволюционный процесс. Эндогенные ретровирусы составляют около 3 % ДНК человека. Ретровирусы обладают способностью изменять генетический аппарат клетки хозяина. Так, ДНК, синтезированная на вирусной РНК, внедряется в геном клетки, как бы поставляя лжепрограмму (провирус), которая затем передается по наследству. В итоге происходит более быстрое и радикальное изменение генома, чем при нормальной эволюционной изменчивости.

Наблюдения над социумом приводят к крамольному вопросу: не происходит ли сейчас процесс обратного развития человека в обезьяну ( «процесс шимпанизации») под воздействием ретровирусов, активируемый биосферой, ведь у населения нарушен обмен глюкозы из-за изменения характера питания (число больных сахарным диабетом достигло уже более 100 млн человек).

Одним из путей воздействия биосферы на человека может быть атмосфера - различные гены и их фрагменты присутствуют в воздухе и возможность случайного заражения чужеродным генетическим  материалом вполне реальна через окружающую среду .

Генная инженерия, создание новых рекомбинантных генов, ранее отсутствующих в природе,  прогрессирующее распространение трансгенных или геномодифицированных организмов (организмов с чужеродными генами), используемых в качестве сельскохозяйственных культур и пород, а также в микробиологической промышленности таин потенциальную опасность неконтролируемого распространения новых видов и генов, нарушающих равновесие в биосфере и в живых системах. Еще более серьезную опасность представляют методики манипулирования человеческой наследственностью.

Прогресс в лечении наследственных дефектов без искоренения самих дефектных генов ( что предполагается всей стратегией генной терапии), будет неизбежно приводить к накоплению вредных генов в человеческой популяции и деградации генофонда в будущем. Кроме того, генная терапия создает опасность применения биологического оружия нового поколения. В арсенал этого оружия входят гены, то есть молекулы ДНК, проникающие в организм и кодирующие белковые токсины, белки-репрессоры, подавляющие важнейшие функции человека.

Напечатано в сокращении с  Вирусы биосферы и биотехнологии в жизни и смерти человечества. Газета «Новости медицины и фармации» 18(225) 2007. Вирусы биосферы и биотехнологии в жизни и смерти человечества.  Авторы: А. СОЛОВЬЕВ, д.м.н., профессор, Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького. Разделы: Медицина. Врачи. Общество. Первоисточник здесь

Импакт - экология