Вирус пандоры что это
Чтобы ответить на этот вопрос надо рассмотреть строение живой клетки и вируса.
Что представляет из себя живая клетка?
В ней находится носители генетической информации - это молекула ДНК. Она может быть одна и может быть их несколько. В сложно устроенных клетках такая молекула ДНК, комплекс с белками, образует хромосомы. Кроме того, в клетках есть разнообразные так называемые "фабрики". Одна из них по производству энергии - это митохондрия , другая, допустим, по производству белков - это рибосома .
На самом деле есть еще много других "фабрик" клетки, которые обеспечивают ее жизнедеятельность и размножение. Кроме того на окружена мембраной, которую не так-то просто преодолеть и попасть в эту клетку.
Если мы посмотрим на вирус, то он представляет собой просто ДНК в комплексе с белками окруженной либо липидной, либо белковой оболочкой. Никаких своих "фабрик" у вируса нет, поэтому пока он не попал в живую клетку, по сути, он представляет из себя не живой объект, а просто комплекс макромолекул.
В связи с недавними открытиями гигантских вирусов стало очень сложно давать определения вируса и описывать строение вирусных частиц, потому что, если, допустим, мы рассмотрим вирус гриппа, то это частицы размером всего 100 нанометров и содержит он в своём геноме этот вирус 13 генов, если же мы посмотрим на последнее открытие гигантских вирусов - это пандоравирус , он больше вируса гриппа в тысячу раз и у него две с половиной тысячи генов это всего в 11 раз меньше, чем у человека. Так, геномы недавно открытых Pandoravirus salinus составляет 2 473 870 ДНК-оснований, а Pandoravirus dulcis - 1,908,524 оснований.
И сложно сейчас сказать можно ли выделять их в отдельный домен или нет. Для этого требуются дальнейшие открытия, изучение генома в таких гигантских вирусах.
Но учитывая то, что девяносто три процента всех последовательностей ДНК генома пандоравируса не имеют аналогов среди последовательности из всех известных живых организмов, конечно, хочется их выделить в отдельный домен.
Есть две основные гипотезы возникновения гигантских вирусов.
1) Одни ученые считают, что ветвь, которая ведет к современным гигантским вирусам отделилась от древа жизни одновременно с эукариотами или даже раньше. То есть, если это действительно было так, то это отдельный домен жизни до живых организмов.
2) Вторая гипотеза говорит о том, что, возможно, вследствие горизонтального переноса, геномы этих гигантских вирусов просто накопили большое количество генов. Вследствие нахождения в такой экологической нише, которая не накладывает никаких запретов на размер генома, эти гены в геноме накапливались, как-то изменялись и потому это обычные вирусы, которые просто накопили какие-то последовательности, которые их так сильно изменили и теперь они отличаются от всех остальных.
Есть еще третье предположение, называется это "вирусный эукариогенез". Эта гипотеза говорит о том, что возможно ядро эукариотической клетки вообще из вирусов-то и возникло.
Тогда усилиями французской группы во главе с Дидье Раулем (Didier Raoult), в которую входил и Жан-Мишель Клавери (Jean-Michel Claverie), и еще много других ученых, удалось выделить вирус необычно большого размера, он получил название мимивирус. В 2004 году его геном был полностью прочитан, и оказалось, что это, в общем, действительно настоящий вирус как с точки зрения структуры, так и в смысле генетической организации.
Реконструкция капсида мимивируса на основе анализа электронной микроскопии.
Дело, однако, не ограничилось мимивирусами. Затем были обнаружены мамавирусы, мегавирусы и вот сейчас — пандоравирусы. Как все эти вирусы, объединенные вроде бы одним только своим гигантским размером, соотносятся между собой? Так ли уж сильно отличается от остальных новый тип — пандоравирусы?
Довольно долгое время после того, как был открыт мимивирус, ученые находили только его родственников. Все эти мама-, муму-, мега- и так далее — это достаточно близкие родственники. Если проводить аналогию с многоклеточными, то это, видимо, виды внутри одного рода, не более того. В терминах геномики речь идет о совпадении последовательностей ДНК как минимум на 80 процентов, обычно даже больше. Это сильно похожие вещи.
Статья Жан-Мишеля Клавери, в которой описывалось открытие вируса Пандора, была опубликована в одном из двух важнейших научных журналов, Science, и даже попала на обложку.
Теперь что касается пандоры. Все, что я говорил до этого, я знаю совершенно точно, потому что мы сами все это изучали, и изучали весьма внимательно. Про пандору я знаю гораздо меньше, а точнее говоря, только то, что написано в данной статье. А то, что там написано, заставляет предполагать, что эта вещь действительно отличается очень сильно, что, может быть, это даже и не родственник тех гигантских вирусов, про которые мы узнали 10 лет назад. И хотя в статье проделана вполне приличная работа по анализу генома пандоры, тем не менее из нее не вполне понятны ее родственные взаимоотношения с другими вирусами.
Из генома пандоравирусов только семь процентов последовательности удалось найти в базах данных, а все остальное ученые видят впервые. Семь процентов — это мало? С чем это можно сравнить?
Это очень мало. Это действительно очень-очень мало. Ну, скажем, для мимивируса аналогичная цифра составит как минимум 25, а скорее и все 30 процентов. У них для трети генов можно найти гомологи за пределами группы. А семь процентов — это очень-очень-очень мало. Насколько достоверно получена эта цифра? Понимаете, здесь, в этом месте, ничего абсолютного нет. И многое зависит от того, где вы проведете черту — что вы назовете гомологами, что нет. Еще раз повторю, все это делали грамотные люди и делали достаточно корректно, не ставили соответствующий порог слишком высоко. Так что, может, они что-то и пропустили, но этой цифре можно верить, и она действительно аномально низкая.
Вирусная политика
В первые недели пандемии в мире царила сумятица. Постепенно на земном шаре оставалось все меньше стран, свободных от коронавируса. Закрывались границы, миллионы людей отправлялись на карантин, тысячи умирали в больницах, а ученые ломали голову над двумя главными вопросами: откуда взялся COVID-19 и как его лечить?
Если со вторым вопросом научному сообществу удалось более-менее разобраться за эти полтора года, то первый до сих пор остается открытым. Поначалу данных было мало: вокруг рынка мяса и морепродуктов Хуанань в городе Ухане возник кластер случаев пневмонии неизвестного происхождения. Позже стало понятно, что заболевание вызывает новый патоген из семейства коронавирусов, который назвали SARS-CoV-2. На рынке Хуанань торговали дикими животными и их мясом, поэтому ученые предположили, что какой-то зверек мог стать переносчиком вируса.
Однако параллельно с этой гипотезой возникла другая: источник вируса — в расположенном в том же городе Уханьском институте вирусологии, который как раз занимается исследованием коронавирусов.
Фото: Eduardo Munoz / Reuters
Главным и самым ревностным сторонником этой версии стал президент США Дональд Трамп. На протяжении практически всего президентского срока он вел с Китаем политические и торговые войны, поэтому вспышка неизвестного и губительного патогена не могла не превратиться в его руках в инструмент антикитайской риторики. При этом Трамп не исключал, что Пекин преднамеренно спровоцировал пандемию.
Конечно, это можно было остановить. Они либо не смогли этого сделать из-за некомпетентности, либо намеренно позволили вирусу распространиться
Трамп даже ссылался на некие разведданные, говорившие в пользу лабораторного происхождения коронавируса, однако никаких доказательств тогда представлено не было. Зато риторики было предостаточно — американский политик использовал любую возможность, чтобы обратить внимание на китайское происхождение вируса: проще свалить всю вину на внешнего врага, чем признать собственные неудачи в борьбе с пандемией. Стигматизация вируса и постоянные обвинения в адрес Китая привели к обострению отношений между Вашингтоном и Пекином, а также спровоцировали всплеск насилия против азиатского населения в США.
Кроме того, в этой лаборатории проводились исследования, связанные с усилением функций вирусов: их намеренно модифицировали таким образом, чтобы они были более заразными и опасными. Такие исследования сродни военным учениям — с их помощью вирусологи готовятся к возникновению новых опасных патогенов и потенциальной пандемии.
Уханьский институт вирусологии
Фото: Thomas Peter / Reuters
Уже в феврале 2020 года научный журнал The Lancet выпустил заявление, в котором полностью исключал версию о неестественном происхождении коронавируса. Президентские выборы в США еще больше поляризовали американское общество, в том числе ученых, и всерьез обсуждать эту версию стало неприлично.
Женщина-летучая мышь
Фото: Chinatopix / AP
Ши Чжэнли рассказала журналу Science, что ее команда быстро установила генетическую последовательность патогена и передала ее ВОЗ. При этом специалист утверждает, что до этого ни она, ни ее коллеги не только не изучали этот вирус, но и не знали о его существовании.
Трамп ушел, вопросы остались
14 января 2021 года, спустя почти год с начала пандемии, самолет с международной группой экспертов ВОЗ приземлился в Ухане. В рамках расследования ученые посетили рынок Хуанань и встретились с китайскими чиновниками. Экспертам также показали Уханьский институт вирусологии, где они встретились с Ши Чжэнли, но доступа к базе данных коронавирусов им так и не предоставили.
Через месяц ученые и китайские чиновники дали совместную пресс-конференцию, где огласили основные результаты своих изысканий: самая вероятная гипотеза о происхождении COVID-19 — передача вируса от промежуточного носителя к человеку; версию о лабораторном происхождении заболевания сочли маловероятной.
Ученым так и не удалось установить ни источник, ни переносчика вируса среди животных. Однако они обнаружили, что вирус широко циркулировал в Ухане и за пределами рыбного рынка, а некоторые ранние случаи заражения вообще с ним не связаны — значит, вирус на рынок мог занести уже инфицированный человек.
После миссии ВОЗ вопросов о происхождении коронавируса стало еще больше, но создавалось впечатление, что ученые практически единогласно пришли к выводу: Уханьский институт не имеет к пандемии никакого отношения. Однако с весны 2021 года, когда главный заступник гипотезы об утечке из лаборатории уже покинул Белый дом, об этой гипотезе снова заговорили.
Фото: Kevin Lamarque / Reuters
Такую версию событий совершенно неожиданно допустил новый президент США Джо Байден, чьи сторонники еще несколько месяцев назад называли похожие утверждения Трампа бредом. Байден поручил американской разведке тщательно расследовать возможность утечки из лаборатории — несмотря на то, что представители разведсообщества до этого категорически опровергали слова Трампа и утверждали об отсутствии всяких доказательств в пользу лабораторной версии.
В июне в издании Vanity Fair вышла публикация о предвзятости расследования происхождения коронавируса. Журналисты узнали, что зоолог Питер Дасзак, который представлял США в составе международной группы экспертов, до этого инициировал публикацию The Lancet, безоговорочно отвергавшую лабораторное происхождение вируса. Более того, его организация спонсировала те самые исследования с модификацией коронавируса в Ухане.
Также выяснилось, что ни летучие мыши, ни панголины, которых почти единогласно окрестили наиболее вероятными посредниками в передаче вируса, на рынке вообще не продавались.
Изменилась и тональность заявлений ВОЗ, до этого занимавшей крайне сдержанную и в чем-то опасливую позицию в отношении Китая. В организации признали, что преждевременно отказались от гипотезы об утечке коронавируса из лаборатории.
Как вы знаете, я сам был лаборантом, иммунологом и работал в лаборатории. Несчастные случаи в лаборатории случаются. Это обычное дело — я видел, как это происходит, и у меня самого были ошибки, так что это могло случиться
Дальше больше: в середине июля Тедрос Гебрейесус предложил запустить вторую фазу расследования происхождения вируса. В соответствии с его планом, ученые должны были провести аудит лабораторий в Ухане и получить доступ к данным, касающимся самого начала пандемии.
Фото: Laurent Gillieron / Reuters
Как показывают события первых месяцев пандемии, опасения Китая относительно дальнейшей политизации процесса вполне справедливы, но нежелание Пекина сотрудничать лишь подпитывает недоверие к нему. Ведь если никто не обнаружит в лаборатории близкого к SARS-CoV-2 вируса, то с Китая будут сняты все подозрения. Казалось бы, это в интересах страны.
Помимо Уханьского института вирусологии, в мире всего два других места, где проводят эксперименты по усилению функций вирусов: лаборатория в Галвестоне, штат Техас, и Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл. Уже после начала пандемии стало известно, что в Чапел-Хилл, несмотря на все предосторожности, несколько раз происходили инциденты при работе с коронавирусами, чуть не закончившиеся утечкой вируса из лаборатории.
Презумпция виновности
Пока все улики в пользу двух основных гипотез происхождения вируса косвенные, и для вынесения вердикта их недостаточно. Главным аргументом в пользу теории об утечке принято считать саму локацию эпицентра пандемии COVID-19. Из всех мест это оказался именно Ухань, где в природе нет крупных резервуаров коронавируса, зато расположена лаборатория с гигантским хранилищем образцов вируса этого семейства.
В связи с этим особое внимание привлекает один инцидент, который произошел в апреле в 2012 года в южной префектуре Юньнань, где обитает множество летучих мышей — переносчиков коронавируса. Тогда шесть шахтеров работали в заброшенной шахте в округе Модзян — очищали ее от фекалий обитавших в ней летучих мышей. Спустя несколько недель у всех появились симптомы неизвестной болезни, напоминавшей SARS. Трое из них скончались.
В шахту были направлены ученые, которым предстояло установить источник заболевания. Среди них была и Ши Чжэнли. За три года они собрали почти 300 образцов различных коронавирусов. Один из них — RatG13, найденный в шахте в 2013 году, оказался на 96,2 процента генетически родственным SARS-CoV-2.
Вполне возможно, что истоки SARS-CoV-2 находились именно в той шахте, и вирус либо начал оттуда распространяться естественным путем, либо произошла утечка из лаборатории
Кроме того, стало известно, что в ноябре 2019 года, то есть до того, как вирус начал активно распространяться в Ухане, трое сотрудников лаборатории заболели некой таинственной болезнью — всем им потребовалась госпитализация.
Еще в 2017 и 2018 году американские дипломаты предупреждали об опасности проводимых в Ухане исследований. Во время встреч с представителями американского посольства сотрудники Уханьского института, включая Ши Чжэнли, жаловались, что им не хватает хорошо подготовленных лаборантов для того, чтобы проводить свои эксперименты в условиях полной безопасности, и просили США о помощи. Дипломаты передали их обращения и свои связанные с этим опасения в Вашингтон, но эти послания остались без ответа. Та же участь постигла аналогичные обращения французской разведки, высказанные США еще в 2017 году.
Самый високосный год Кризис, войны, пандемия: как 2020 год изменил мир и почему его называют худшим в истории?
Скрытые симптомы Запад обвиняет Китай в искажении данных о коронавирусе. Можно ли доверять Пекину в изучении болезни?
Тем не менее в ретроспективе все аргументы в пользу гипотезы об утечке, еще недавно подаваемой как безумная конспирологическая теория, действительно выглядят убедительно. Однако важно помнить, что никаких конкретных доказательств в ее пользу по-прежнему не найдено.
Доказательства невиновности
Не стоит забывать и об аргументах в пользу естественного преодоления вирусом межвидового барьера.
В начале июля международная группа ученых подготовила статью, в которой критически изучила все имеющиеся факты о коронавирусе. В частности, ученые провели параллели между эпидемией SARS в 2002-2003 годах и нынешней пандемией: в обоих случаях вспышки заражений происходили на рынках, где торговали дикими животными. Статья обращает внимание на то, что в первом случае распространение вируса было связано с циветтами и енотовидными собаками — этих животных продавали и на рынке в Ухане в 2019 году, и ученым удалось установить, что их особи также могут заразиться коронавирусом.
Кроме того, исследователи проанализировали географию первых случаев коронавируса в Ухане — все они оказались сконцентрированы вокруг рынка Хуанань и других рынков. При этом сведений о ранних случаях COVID-19, связанных с Уханьским институтом вирусологии географически или эпидемиологически, ученые не обнаружили, что ставит под вопрос версию об утечке.
Рынок животных и морепродуктов Хуанань, Ухань
Фото: Thomas Peter / Reuters
Обе эти теории правдоподобны в том смысле, что они могут быть правильными. Но у нас пока нет доказательств, чтобы оценить их достоверность
Но времени, чтобы выяснить происхождение COVID-19 и найти его источник в мире животных, пока еще предостаточно, считает ученый. В случае с SARS для этого понадобилось почти десять лет.
С начала пандемии прошло уже больше полутора лет, пока у ученых есть лишь гипотезы, но никаких доказательств в пользу обеих версий о происхождении вируса. Если виной тому действительно окажется утечка из лаборатории, тщательное расследование позволит извлечь важные уроки, улучшить меры безопасности в вирусологических лабораториях и избежать повторения подобного в будущем.
Если же будет установлено, что вирус преодолел межвидовой барьер естественным путем, — научное сообщество сможет разработать международную систему раннего предупреждения рисков и мониторинга новых и потенциально опасных патогенов. Не исключено, что правда может быть где-то посередине, но узнать ее крайне важно: она не вернет тех, кого мы потеряли в эту пандемию, но поможет избежать новых жертв в будущем.
Напомним недавнюю историю открытия. Мир узнал о пандоравирусах 19 июля из статьи в журнале Science. Авторами статьи была группа французских ученых, которую возглавляли Жан-Мишель Клавери (Jean-Michel Claverie) и его жена Шанталь Абержель (Chantal Abergel). Как и предыдущие рекордсмены, мимивирус и мегавирус, новый гигант был обнаружен в ядре амеб рода Acanthamoeba. Впервые его нашли в амебе из проб взятых возле побережья Чили, близ впадения в океан реки Тенкен. Еще две амебы со сходным вирусом были найдены в водах пруда в Австралии, недалеко от Мельбурна. Исследователи присвоили обнаруженным вирусам родовое название Pandoravirus, чилийский вид стал называться Pandoravirus salinus, так как обнаружен в амебе, обитающей в соленой воде, а австралийский – Pandoravirus dulcis.
Пандоравирусы в организме попадались ученым и ранее, но не были опознаны как вирусы из-за своего большого размера.
Надо отметить, что, как выяснили исследователи после поиска среди научных публикаций, пандоравирусы в организме попадались ученым и ранее, но не были опознаны как вирусы из-за своего размера. Их принимали за бактерий или архей. Действительно, не только размер вируса Pandoravirus salinus превосходит все известные аналогии, но и геном его, имеющий 2,5 миллиарда пар оснований, для вируса огромен. Вполне тянет на небольшую бактерию. Генома Pandoravirus dulcis несколько меньше, но тоже впечатлят – 1,9 миллиарда пар оснований.
Когда геном пандоравируса (P. salinus) был исследован, выяснили новые удивительные вещи. Лишь менее семи процентов генов этого вируса имеют аналоги у других представителей органического мира. Это крайне мало. Столь малое генетическое сходство пандоравирусов с кем бы то ни было, заставило ученых предположить, что существовали какие-то другие формы жизни (ни вирусы, ни бактерии, ни археи, ни эукариоты), от которых произошли пандоравирусы. Сторонники теории панспермии, предполагающие, что жизнь на Землю была занесена из космоса, уже высказали мнение, что это событие могло произойти дважды: один раз на Землю попали предки все прочих организмов, а в другой – предки пандоравирусов.
Не исключена вероятность и происхождения пандоравируса из бактерий. Согласно одной из теорий возникновения вирусов, все вирусы возникли из очень сильно редуцировавшихся бактерий. Таким может быть и пандоравирус. Вызывает сомнение только слишком малая близость его генома к бактериям.
Однако не все ученые спешат присоединиться к открывателям пандоравирусов в постулировании нового домена. Они указывают на недостаточную изученность геномов вирусов, на несомненные совпадения в геноме пандоравирусов и других вирусов, а также на особенности эволюции вирусов, в которой возможен активный обмен генетическим материалом с другими организмами, что делает трудным определение места конкретного вируса на филогенетическом древе.
В любом случае пандоравирусы поставили перед исследователями немало интересных вопросов. Следует ожидать появления новых гипотез, авторы которых постараются объяснить происхождение вирусов-гигантов и причины, по которым они достигли такого размера. Также весьма вероятны открытия новых представителей этой группы, ведь психологический барьер, заставляющий видеть в объекте размером в 1 микрометр не вирус, а бактерию, теперь сломан.
Pandoravirus quercus, обнаруженный исследователями в Марселе. Масштабная линейка слева — 100 нанометров.
Три новых вируса были изолированы и добавлены в род Пандоравирусов (Pandoravirus) исследователями Структурной и геномной информационной лаборатории Национального центра научных исследований Франции (фр. Centre national de la recherche scientifique, CNRS / d’Aix-Marseille Université), работавшими в партнёрстве с Лабораторией широкомасштабной биологии Гренобльского университета (фр. Laboratoire Biologie à Grande Échelle, CEA /Inserm/Université Grenoble-Alpes) и французским национальным центром секвенирования — Genoscope. Этот необыкновенный род вирусов с собственными гигантскими геномами и множеством отдельных уникальных генов удивило учёных своим существованием несколько лет назад. В статье в Nature Communications от 11 июня 2018 года исследователи предположили, что пандоравирусы являются фабриками новых генов и — таким образом — новых функций. Ошибка природы или прорыв в эволюции, но гигантские вирусы продолжают сотрясать ветви на древе жизни.
Открытие двух гигантских вирусов в 2013 году размыло линию между мирами вирусов и клеток. Пандоравирусы по размеру сопоставимы с бактериями, но их геномы сложнее, чем у некоторых эукариот. Необычная форма, напоминающая амфору, и огромный, нетипичный геном заставили учёных заинтересоваться их происхождением.
Та же команда учёных изолировала новые три вируса в Марселе (континентальная Франция), Нумеа (Новая Каледония) и Мельбурне (Австралия). Другой вирус был найден в Германии. Исследователи, используя различные подходы, сравнили его с предыдущими шестью случаями. Анализ показал, что, несмотря на очень похожие формы и функции, эти вирусы содержат только половину общих генов для кодирования белков, при этом члены одного биологического семейства обычно имеют больше общих генов.
Более того, эти новые вирусы отличаются не только гигантским размером и разнообразием геномов, но и большей долей видоспецифичных генов. То есть генов, кодирующих белки, не имеющие эквивалента в других живых организмах, что уже встречалось в двух ранее обнаруженных пандоравирусах. Это необъяснимое явление дало почву множеству дискуссий о происхождении вирусов. Исследователей удивило, что видоспецифичные гены разных пандоравирусов отличаются и маловероятно, чтобы были унаследованы от общего предка.
Если результаты подтвердятся, эта новаторская гипотеза сделает гигантские вирусы — творцов генетического разнообразия — центральной, но всё же плохо объяснённой составляющей нашего понимания того, как возникла и развивалась жизнь.
Читайте также: