Kreują życie i... niosą śmierć
Rozmowa z prof. dr. hab. PIOTREM SKUBAŁĄ z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach
(Angora)
Rozmowa z prof. dr. hab. Piotrem Skubałą z Wydziału Nauk Przyrodniczych UŚ w Katowicach.
– Nie ma pan wrażenia, że obecnie wirusy są najbardziej znienawidzonymi rzeczami na świecie?
– Z pewnością, choć wcześniej też nie było im łatwo. W dobie pandemii utrwala się jednak w ludzkich umysłach przekonanie – wyniesione ze szkoły – o tym, że wirusy należy wiązać głównie z powstawaniem groźnych chorób. Zapomina się jednocześnie o ich niezwykle ważnej roli w utrzymaniu równowagi w ekosystemach.
– Świadomie użyłem określenia rzecz, bo przecież wciąż nie do końca wiadomo, czym właściwie jest wirus?
– To prawda, nadal pozostaje to pewną zagadką. Często słyszy się, że wirusy są organizmami na granicy życia. Jednak nie mają one struktury komórkowej, własnego układu metabolicznego i nie zawierają organelli. Dlatego trudno uznać je za żywe istoty, choć z drugiej strony są zdolne do rozmnażania, mają geny i podlegają ewolucji. Przejawiają więc cechy organizmów żywych. Nie ulega jednak wątpliwości, że są pasożytami i bez swojego gospodarza pozostają jedynie nieaktywnymi cząsteczkami, składającymi się z białka i kwasów nukleinowych.
– Czyli prawdą jest, że wirusy krążą sobie w powietrzu i zastanawiają się, kogo by tu zaatakować?
– Wszystko na to wskazuje, że tak. Ich celem są przecież komórki żywych organizmów. W każdym momencie organizmy te stykają się z ogromną liczbą cząstek wirusowych. Ich biomasa w skali planety wynosi ok. 0,2 gigatony węgla (Gt C). Nie jest to wielkość imponująca, bo np. bakterie stanowią ok. 70 Gt C, a biomasa wszystkich zwierząt określana jest na poziomie 2 Gt C. Olbrzymią przewagę daje jednak wirusom ich przeogromna różnorodność. W lutym ukazał się artykuł, w którym opisano badania 28 tys. próbek ludzkiego mikrobiomu jelitowego. I naukowcy znaleźli w nich aż 140 tys. różnych wirusów, z tego połowa okazała się dla naukowców nowością. Szacuje się, że każdy człowiek ma w swoim ciele ok. tryliona wirusów i stanowią one integralną część naszych organizmów. Są wszechobecne. – Skąd one się w ogóle wzięły? – Nie do końca wiadomo. Trudnością w odkryciu prawdy jest chociażby to, że wirusy są wielokrotnie mniejsze niż komórki i cechuje je pewna ulotność, wynikająca z tego, że ich struktura po dezaktywacji ulega szybkiemu rozpadowi. To sprawia, że odtworzenie ich ewolucyjnej drogi staje się skomplikowane. Niewątpliwie jednak mają wspólne pochodzenie z komórkami. Są trzy teorie starające się wytłumaczyć pochodzenie wirusów. Teoria koewolucji mówi, że były one przed pierwszymi komórkami i pojawiły się już w prebiotycznej zupie, z której na Ziemi prawdopodobnie narodziło się życie. Co ciekawe, biologia zna patogeny o jeszcze prostszej budowie, np. wiroidy, najmniejsze znane czynniki zakaźne roślin. Składają się z jednej nici RNA, bez osłonki białkowej. Za wspomnianą teorią przemawia odkrycie tzw. wirusów satelitarnych, które do namnażania potrzebują innego wirusa. To częściowo tłumaczy pojawienie się wirusów przed komórkami. Drugą jest teoria ucieczki, zgodnie z którą wirusy to fragmenty RNA lub DNA, które uwolniły się z komórek i stały się niezależnymi bytami. Nie wiadomo jednak, w jaki sposób te fragmenty materiału genetycznego pozbyły się białkowej osłonki. Jest jeszcze teoria regresyjna, która zakłada, że wirusy powstały z pierwotnych komórek, które utraciły część swego materiału genetycznego. Jednak i w tym przypadku wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Niezależnie jednak od tego, do której teorii się skłaniamy, nie ulega wątpliwości, że wirusy są na Ziemi właściwie od samego początku.
– Czy możliwe jest, że na naszą planetę trafiają wirusy z przestrzeni kosmicznej?
– Trudno powiedzieć, ale kilka lat temu hiszpańscy naukowcy przeprowadzili eksperyment, który dowiódł, że każdego dnia na każdy metr kwadratowy spada ok. 800 mln wirusowych cząsteczek. Nie pochodzą one jednak spoza naszej atmosfery. Ich źródłem są drobinki oceanicznej wody przenoszonej przez wiatr nawet na wielkie odległości. – Widzi pan w tym jakiś sens? – Wirusy pełnią bardzo ważną rolę w procesach ewolucyjnych, przenosząc fragmenty DNA pomiędzy różnymi osobnikami, gatunkami i ekosystemami. Stanowią one swoistą pocztę genetyczną na Ziemi. Dzięki temu życie na naszej planecie powstało, rozwijało się i kształtuje się nadal. Bez wirusów – mimo że nie są one organizmami żywymi – życie wyglądałoby zupełnie inaczej, o ile w ogóle byłoby możliwe. Podam przykład. Materiał genetyczny organizmów żywych to obecnie wyłącznie DNA, ale wcześniej było to RNA. Okazuje się, że do zmiany tej mogły doprowadzić właśnie wirusy, chcące chronić lepiej swój materiał genetyczny przed mechanizmami obronnymi gospodarzy.
– Szacuje się, że wirusów jest ponad 10 mln razy więcej niż gwiazd w znanym nam wszechświecie. Więc to raczej one panują na Ziemi, a nie my.
– Wszystko zależy od punktu widzenia. Narzekamy na wirusy, ale gdyby nie oddziaływały one na naszych przodków, trudno sobie wyobrazić, jak my byśmy dzisiaj funkcjonowali. Proszę pamiętać, że nawet 8 proc. naszego DNA jest pochodzenia wirusowego. Oczywiście, może to się przyczyniać do rozwoju pewnych chorób, ale naukowcy stwierdzają np. z całą stanowczością, że ludzkie, endogenne wirusy w naszym DNA, są jednym z kluczowych elementów sterujących naszą odpornością. To dzięki nim nasz układ odpornościowy się usprawnił, co pozwala mu skuteczniej walczyć z różnymi infekcjami. Niedawno dowiedziono też, że wirusy DNA, wbudowane w nasz genom, pomagają kobietom w ciąży wytworzyć wokół płodu barierę chroniącą go przed toksynami. Widać więc, że rola wirusów w tym przypadku jest pozytywna i niezwykle ważna, co przeważa nad aspektem chorobotwórczym. Patrząc na to szerzej, trzeba zauważyć, że nieprzerwanie stykamy się z ogromną liczbą wirusów i zdecydowana ich większość nie ma żadnego wpływu na nasze zdrowie i samopoczucie. Podobnie jest z bakteriami, których jedynie niewielka część zdolna jest do wywołania chorób.
– Wspomniał pan, że wirus czeka na kontakt z komórką żywego organizmu. I co się wtedy dzieje?
– Wnika w nią i zaczyna swoje życie, bo jego celem jest również mnożenie się. Jako pasożyt potrzebuje do tego właśnie żywego organizmu. Ale wirus nie tylko mnoży się, czyli replikuje, w jednej komórce. Przenosi się do innych. Jednocześnie stara się ciągle udoskonalać, co wiąże się z nieustannym powstawaniem mutacji. To sprawią, że materiał genetyczny cały czas podlega zmianom.
– W wydanej 10 lat temu książce Carla Zimmera „Planeta wirusów” można przeczytać, że gdy chorujemy na grypę, to tylko jedna zarażona komórka zmuszona jest do wyprodukowania ok. 10 tys. nowych wirusów, co oznacza, że przez kilka dni choroby ich liczba w naszym ciele wzrasta do ok. 100 bilionów.
– To rzeczywiście niewyobrażalne wielości. Pokazują one jednocześnie, jak złożoną biosferą jest nasze ciało za sprawa bakterii, wirusów, grzybów czy roztoczy.
– Kiedy po raz pierwszy zdaliśmy sobie sprawę z istnienia wirusów?
– Całkiem niedawno, biorąc pod uwagę to, od kiedy są one na Ziemi. Pod koniec XIX wieku rosyjski botanik Dmitrij Iwanowski zainteresował się mozaikowatością, dziwną chorobą tytoniu. Do jego badań nawiązał Holender Martinus Beijerinck i to on po raz pierwszy użył określenia „wirus”. Na potwierdzenie ich obserwacji
trzeba było czekać do skonstruowania w latach 30. ubiegłego wieku mikroskopu elektronowego, który pozwolił zobaczyć wirusy.
– O wirusach przypominamy sobie, gdy zagrażają nam poważne choroby, takie jak grypa, HIV, ebola czy obecnie COVID-19. Ale z drugiej strony, jak pan wspomniał, bez wirusów nie byłoby przecież życia. Jak bardzo oddziałują one na ewolucję wszystkich organizmów?
– Ich wpływ jest ogromny. Poza oddziaływaniem na ekosystemy są także ważnym elementem cykli biochemicznych. Wpływają na bakterie i archeony, przez co oddziałują na żywe organizmy, od których zależy tzw. produkcja pierwotna i obieg węgla w przyrodzie.
– Czy zachodzące zmiany klimatyczne mogą przynieść eksplozję nowych rodzajów wirusów? Ostatnio topniejący lodowiec w Chinach umożliwił naukowcom odkrycie ok. 7 tys. gatunków wirusów, z których część nie była wcześniej znana.
– Rzeczywiście, topniejące lodowce mogą uwolnić wirusy, z którymi kontaktu nigdy nie mieliśmy. Ale znaczenie ma nie tylko ocieplanie się klimatu. Wystarczy spojrzeć na inne żywe organizmy. Ptaki i ssaki są rezerwuarem 1,7 mln różnych wirusów, z których potencjalnie połowa może stanowić zagrożenie dla gatunku ludzkiego. Mogą one po prostu „przeskoczyć” na nas, jak stało się to prawdopodobnie w przypadku obecnej pandemii. Do tej sytuacji może dojść wtedy, gdy przyczyniamy się do wymierania gatunków, zmuszając wirusy do szukania sobie innego gospodarza. Zapominamy jednak, że to właśnie my możemy nim zostać. Tak więc źródłem nowych wirusów chorobotwórczych mogą być zarówno topniejące lodowce, jak i gatunki zwierząt, które my dzisiaj niszczymy.
– Ale przecież ich celem nie powinno być zabijanie ludzi, bo gdy jesteśmy ich gospodarzami, to zapewniamy im przetrwanie.
– Z pewnością. Natura pasożyta jest taka, że nie doprowadza on do śmierci swego gospodarza, a wirusy rzeczywiście mogą to sprawić. Musimy jednak spojrzeć na problem znacznie szerzej. Wirusy bowiem mają ogromny wpływ na regulowanie ekosystemów na Ziemi. Przyczyniają się bowiem do ograniczania liczebności poszczególnych gatunków. Bez tego trudno by sobie wyobrazić zachowanie naturalnej równowagi biologicznej na naszej planecie. Przyroda potrzebuje także wirusów chorobotwórczych, ściśle związanych z naszą egzystencją.
– Ale to my jesteśmy obecnie gatunkiem, który rozrósł się najbardziej na planecie. Może więc natura zabrała się za nas?
– Papież Franciszek powiedział ostatnio, że pandemia jest jakby zemstą przyrody za to, że niszczymy wiele gatunków i zakłócamy biologiczną równowagę. Pamiętajmy, że to nie jest pierwsza pandemia, która dotknęła ludzkość. Tylko od czasów słynnej hiszpanki sytuacja powtarza się już szósty raz, a naukowcy od dawna ostrzegali, że rabunkowa działalność człowieka może tym zaowocować.
– Może więc powinniśmy z wirusami współpracować?
– Kluczem do przetrwania ludzkości jest współdziałanie z naturą. Jest ona znakomicie zorganizowana i jej jednym z ważnych elementów są wirusy. Walcząc z przyrodą, narażamy na niebezpieczeństwo naszą dalszą egzystencję. Dlatego też Światowa Organizacja Zdrowia przestrzega przed pojawieniem się kolejnych pandemii, co wydaje się wręcz nieuniknione.
– Czy jednak możliwe jest poszanowanie przyrody przez ludzi w dzisiejszym świecie?
– To pytanie o to, czy jako gatunek ludzki chcemy nadal funkcjonować i przetrwać, czy też chcemy zafundować milionom ludzi cierpienie i postawić przyszłość naszej egzystencji pod znakiem zapytania. Albo się zmienimy i zaczniemy odtwarzać przyrodę, albo wiadomo, czym to się skończy. Wskazuje na to wiele raportów naukowych. Ich wyniki i obecna pandemia powinny być dla nas swoistym zimnym prysznicem, który może pomóc podjąć odpowiednie działania. Bez zimnego prysznica nie zaczniemy działać. – Ile mamy czasu? – Z raportu po szczycie klimatycznym w Katowicach w 2018 roku wynika, że taką granicą może być rok 2030, a więc całkiem niedługo. Wtedy średnia temperatura może podnieść się o 1,5 st. C, co może zapoczątkować efekt domina i system klimatyczny wymknie się nam spod kontroli. Przeanalizowano 30 tys. gatunków w różnych częściach świata i sprawdzono, kiedy mogą one znaleźć się poza określoną strefą komfortu termicznego i wilgotnościowego, co sprawi, że ich życie w danym siedlisku stanie się niemożliwe. Wiele wskazuje na to, że większość gatunków obszarów tropikalnych znajdzie się poza taką strefą komfortu właśnie w roku 2030. Później proces zmian przenosić się będzie także do innych części świata, co potrwa kolejne 20 lat. Jak więc widać, to naprawdę ponura perspektywa. Znacznie gorsza niż straszenie wirusami.