Вирустар туралы 20 қызықты дерек – тірі де, өлі де болып саналмайтын оғаш агенттер

XIX ғасырдың соңына дейін тірі мен өлі арасындағы шекара ғалымдарға айқын әрі еңсерілмейтін болып көрінді — ғылым ешбір үйреншікті санатқа сыймайтын нысандармен бетпе-бет келгенге дейін. Бактериялар, саңырауқұлақтар және қарапайымдылар алуан түрлі болғанымен, өмірдің ортақ заңдарына бағынды — өздігінен қоректеніп, өсіп, көбейе алды. Вирустар бұл үйлесімді көріністі бұзып, түбегейлі өзгеше құрылымдарды көрсетті — олар бөгде жасушаның ішінде ғана тірі ағза сияқты әрекет етеді, ал одан тыс жерде инертті химиялық кешендер күйінде болады. Ондаған жылдар бойы жүргізілген зерттеулер осы құпия агенттер арқылы өмірдің пайда болуы, эволюция және биологиялық ақпараттың табиғаты туралы күтпеген жаңалықтарға жол ашты. Вирустар әлемі алғаш ашылған сәтте елестетілгеннен әлдеқайда бай, сан алуан әрі Жердегі тіршіліктің сақталуы үшін маңызды болып шықты.

1. Вирустар классикалық өлшемдер бойынша тірі ағзаларға жатқызылмайды. Олардың өз метаболизмі жоқ, иесі болатын жасушасыз өсе де, бөліне де алмайды және сыртқы тітіркендіргіштерге дербес жауап бермейді. Сонымен қатар вирустар генетикалық ақпаратты сақтайды, эволюцияланады және өзін-өзі көбейте алады — бұл олардың мәртебесі туралы мәселені биологиядағы ең күрделі философиялық тақырыптардың біріне айналдырады.
2. Алғашқы вирус 1892 жылы орыс ғалымы Дмитрий Ивановский тарапынан ашылды. Темекі мозаикасы ауруын зерттей отырып, ол қоздырғыштың бактерияларды ұстап қалатын фарфор сүзгілерінен өтетінін анықтады. 1898 жылы нидерландтық микробиолог Мартин Бейеринк бұл нәтижелерді тәуелсіз түрде растады және «contagium vivum fluidum» — «тірі жұқпалы сұйықтық» деген терминді енгізді.
3. Вирустардың өлшемі бактериялардан бірнеше рет кіші. Көптеген вирус бөлшектерінің диаметрі жиырмадан үш жүз нанометрге дейін жетеді — бұл бір бактериялық жасушаның ішінде мыңдаған вириондар сыя алатынын білдіреді. Ең ұсақ белгілі вирустар көлемі жағынан ірі ақуыз молекулаларымен шамалас.
4. Вирион — жасушадан тыс жеке вирус бөлшегі — ішінде генетикалық материалы бар ақуыз қабықшадан тұрады. Капсид деп аталатын ақуызды қаптама икосаэдр, спираль немесе күрделі асимметриялық пішінде болуы мүмкін. Кейбір вирустар одан бөлек жасушадан шыққанда иесінің липидті қабықшасын иемденіп, сыртынан қосымша қабатпен қапталады.
5. Вирустардың генетикалық материалы ДНҚ да, РНҚ да болуы мүмкін. Бұл — ерекше қасиет, өйткені барлық жасушалық тіршілік формалары ақпаратты сақтау үшін ДНҚ-ны, ал тасымалдаушы ретінде РНҚ-ны пайдаланады. РНҚ-вирустар — соның ішінде тұмау, ВИЧ және коронавирустар — ДНҚ бар вирустарға қарағанда әлдеқайда тез мутацияланады, себебі РНҚ көшіру механизмі қателерді түзету жүйесіне ие емес.
6. Вирустар — Жердегі ең көп таралған биологиялық нысандар. Бір миллилитр теңіз суында оннан жүз миллионға дейін вирион болады, ал ғаламшардағы жалпы вирус бөлшектерінің саны онның отыз бірінші дәрежесімен бағаланады — бұл бақыланатын Ғаламдағы жұлдыздар санынан да артық. Егер барлық осы бөлшектерді тізбекке орналастырса, ол жүз миллион жарық жылына созылар еді.
7. Адам геномының шамамен сегіз пайызы вирус тектес тізбектерден тұрады. Миллиондаған жылдар бойы ретровирустар өз гендерін біздің ата-бабаларымыздың ДНҚ-сына енгізіп отырды — және осы кірістірулердің бір бөлігі бейтараптандырылып қана қоймай, «үйретілген». Сүтқоректілерде плацентаның дамуы үшін аса маңызды кейбір ақуыздар дәл көне вирустардың гендері арқылы кодталады.
8. Бактериофагтар — бактерияларды зақымдайтын вирустар — табиғаттағы олардың басты жаулары. Күн сайын фагтар Әлемдік мұхиттағы барлық бактериялардың шамамен жартысын жояды және микробтық популяциялар санын реттеуде негізгі рөл атқарады. Антибиотикке төзімділіктің жаһандық дағдарысы жағдайында фагтық терапияға деген қызығушылық балама емдеу тәсілі ретінде қарқынды өсіп келеді.
9. ВИЧ иммундық жүйенің жұмысын өзгертіп, оны жоюға тиіс жасушаларды зақымдайды. Адам иммун тапшылығы вирусы иммундық жауаптың негізгі үйлестірушілері — Т-хелперлерге шабуыл жасап, оларды өзінің көбею фабрикасына айналдырады. Бұл стратегиялық тұрғыдан күрделі механизм ВИЧ-пен күресті қазіргі вирусологиядағы ең қиын міндеттердің біріне айналдырады.
10. Тұмау вирусы антигендік ығысуға қабілетті — геномының түбегейлі қайта құрылуына. Екі түрлі тұмау штаммы бір жасушаны қатар жұқтырған кезде олардың генетикалық сегменттері араласып, мүлде жаңа нұсқа түзілуі мүмкін. Дәл осындай оқиға 1918 жылғы пандемияға себеп болды, ол елу миллионнан жүз миллионға дейін адамның өмірін қиып, Бірінші дүниежүзілік соғыстан да көп шығын әкелді.
11. Вирусология туралы қалыптасқан түсінікті бұзатын алып вирустар бар. 2003 жылы ашылған мимивирус көлемі жағынан кейбір бактериялардан да үлкен және мыңнан астам генге ие — бұл «кәдімгі» вирустардан әлдеқайда көп. Кейбір алып вирустардың ақуыз синтезіне арналған өз гендері бар және тіпті өздерін жұқтыратын «вирус-паразиттер» — вирофагтар кездеседі.
12. Бірқатар гипотезаларға сәйкес, вирустар Жердегі өмірдің пайда болуында шешуші рөл атқарған. «РНҚ әлемі» теориясы алғашқы өзін-өзі көбейтетін молекулалар қазіргі РНҚ-вирустарға ұқсас болған деп болжайды — олар ақпарат сақтап, реакцияларды катализдей алған. Осы тұжырымдамада вирустар өмірдің паразиттері емес, оның ең ежелгі алғышарттары болуы мүмкін.
13. Кейбір вирустар ұзақ жылдар бойы латентті күйде сақталады. Желшешек вирусы алғашқы жұқтырудан кейін жүйке ганглийлерінде ондаған жылдар бойы еш белгісіз қалады. Иммунитет әлсірегенде ол белсеніп, белдемелі теміреткі түрінде көрінуі мүмкін — кейде иесімен алғашқы кездесуден елу жыл өткен соң да.
14. Шешек — адамзат күш-жігерімен ресми түрде жойылған жалғыз вирустық ауру. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының жаһандық вакцинация бағдарламасы 1980 жылы табиғи шешек вирусының табиғи ортада толық жойылғаны туралы мәлімдемемен аяқталды. Бүгінде тірі үлгілер ресми түрде тек екі зертханада — АҚШ-тағы Атлантада және Ресейдегі Новосібірде — сақталады.
15. Адам папиллома вирусы онкологиялық аурулардың басты себептерінің бірі болып табылады. ВПЧ-ның кейбір штаммдары жатыр мойны обырын, ауыз-жұтқыншақ обырын және басқа да қатерлі ісіктерді туғызады — бұл вирус инфекциясы мен қатерлі ісік арасындағы тікелей байланыстың алғаш дәлелденген жағдайы. Осы вирусқа қарсы вакцинаны жасау және кеңінен қолдану мұндай аурулардың едәуір бөлігін болдырмауға мүмкіндік береді.
16. Құтыру вирусы жұқтырылған жануардың мінез-құлқын өз мүддесіне қарай өзгертеді. Нейротропты агент агрессия мен қорқынышты бақылайтын ми құрылымдарын зақымдап, иесін басқа жануарларды тістеуге мәжбүрлейді және осылайша өзінің таралуын қамтамасыз етеді. Бұл «иесін басқару» құбылысы вирустардың өмір сүру стратегиясының ең таңғаларлық мысалдарының бірі болып саналады.
17. COVID-19 пандемиясы түбегейлі жаңа вакцина технологияларының дамуын жеделдетті. SARS-CoV-2 коронавирусына қарсы мРНҚ-вакциналар бір жылдан аз уақыт ішінде жасалып, мақұлданды — бұл матрицалық РНҚ бойынша ондаған жылдық зерттеулердің нәтижесі. Бұл платформа қатерлі ісікке, ВИЧ-ке және бұрын мұндай тәсілге көнбейді деп есептелген көптеген ауруларға қарсы вакциналар жасауға мүмкіндік береді.
18. Мұхиттағы вирустар жыл сайын суға орасан зор мөлшерде органикалық зат бөледі. Бактерияларды жоя отырып, теңіз фагтары жасушаларды бұзып, олардың құрамын қоршаған ортаға шығарады — «вирустық ілмек» деп аталатын бұл үдеріс көптеген теңіз ағзалары үшін қорек көзіне айналады. Вирустық белсенділік болмағанда, мұхиттағы көміртек пен азоттың биогеохимиялық циклдері мүлде басқаша жұмыс істер еді.
19. Вирустар гендік инженерия мен медицинада құрал ретінде қолданылады. Өзгертілген аденоассоциацияланған вирустар тұқым қуалайтын аурулары бар пациенттердің жасушаларына терапиялық гендерді жеткізетін «тасымалдаушылар» қызметін атқарады. Дәл осындай вирус векторлары негізінде туа біткен соқырлық пен бұлшықет атрофиясын емдеуге арналған алғашқы мақұлданған гендік терапия препараттары жасалды.
20. Сипатталған вирус түрлерінің саны шын мәнінде бар түрлердің мардымсыз бөлігін ғана құрайды. 2023 жылға дейін ресми түрде шамамен он мың түр жіктелген, ал болжамды жалпы саны триллионнан асады. Топырақтан, судан немесе ішектен алынған үлгілердегі барлық ДНҚ-ны секвенирлеуге негізделген метагеномдық зерттеулер жыл сайын мыңдаған мүлде жаңа вирус тізбектерін ашады, олардың көпшілігі бұрын белгілі ешбір нысанға ұқсамайды.

Вирустар — өмірдің табиғаты, эволюция және биологиялық алуан түрліліктің шекаралары туралы іргелі сұрақтарды айқын көрсететін айна іспетті. Соңғы жарты ғасырда бұл агенттерді зерттеу медицина шеңберінен шығып, астробиологиядан бастап нанотехнологияларға дейінгі заманауи ғылымның орталық тақырыптарының біріне айналды. Вирустық механизмдерді терапиялық мақсатта пайдалану қабілеті жиырма жыл бұрын қиял болып көрінген мүмкіндіктерге жол ашуда. Бәлкім, әлі алда тұрған ең маңызды жаңалық — вирустық тіршіліктің біздің ғаламшардағы биологиялық шынайылықтың өз құрылымына қаншалықты терең енгенін толық түсіну болар.