© Roy Keeris/Flickr
Komentar: Ovo je 13. poglavlje knjige gosp. Lescaudrona "Masovna izumiranja, evolucijski skokovi i povezanost virusa i informacija".
Prethodno poglavlje: Poglavlje 12.: Anteriornost virusa
Prvo poglavlje: Poglavlje 1.: Masovna izumiranja
Ne samo da virusi predstavljaju jednu od najstarijih, ako ne i najstariju vrstu organizama, već su i daleko najbrojniji organizmi na našem planetu[1].
U atmosferi se procjenjuje da postoji 1031 virus; u tlu ima 2,5 x 10 e31 virusa; a u oceanima ima 1.2 x 10 e30 virusa. Ukupno, procijenjeni[2] broj virusa na našem planetu je 10 e32, što ih čini daleko najuspješnijom vrstom. To je stotinu milijardi više od procijenjenog broja zvijezda u svemiru (1021),[3] što zauzvrat značajno premašuje broj zrnaca pijeska na našem planetu[4].
Kako bismo pružili, nadamo se, dokučivu referencu, oceani predstavljaju prosječnu koncentraciju od 10 e6 do 10 e9 virusa po kubnom milimetru[5], ovisno o znanstvenim izvorima i metodama brojanja[6] [7]. To znači da se u prosjeku nalazi između 50 milijuna i 50 milijardi virusa u jednoj kapi[8] oceanske vode.
© Sott.netVelik broj virusa u morskoj vodi
Virusi su također, i daleko, najrazličitiji organizmi, s procijenjenih 100 milijuna različitih vrsta virusa na Zemlji[11]. Usporedbe radi, na našem planetu postoji oko 5500 poznatih vrsta sisavaca.[12]
© Viral ZoneMali uzorak virusa koji pokazuje njihovu raznolikost u veličini i obliku
Čak je i zrak pun virusa. Svake minute jedna osoba udahne između 17 000 i 400 000[15] virusa u minuti. Ova brojka skoči na 2 milijuna virusa u minuti kada netko vježba.
Prevalencija virusa nije ograničena na naše okruženje; također ih ima u izobilju u našim tijelima.
Uzmimo za primjer jednu od brojnih vrsta virusa: bakteriofage, poznate i kao fagi, jer inficiraju bakterije. Tijelo odraslog čovjeka sadrži otprilike 10 e15 bakteriofaga[16]. Usporedbe radi, u ljudskom tijelu postoji oko 10 stanica e13[17], što je 100 puta manje od broja virusa bakteriofaga.
© iStockGrađa bakteriofaga
Primijetite da su ti brojevi usmjereni isključivo na viruse bakteriofaga, koji predstavljaju samo dio ukupne populacije virusa.
Primijetite također da ovaj broj, iako značajan, stalno raste. Slično istraživanje provedeno 2020. identificiralo je samo 33 000 vrsta virusa u ljudskim crijevima[22]. Ovo brzo napredovanje, u razmaku od samo jedne godine, sugerira da je stvarni broj virusnih vrsta daleko veći od ova dva broja.
Od početka 20. stoljeća znanost neprestano otkriva nove vrste ljudskih virusa i stopa otkrića ne jenjava[23]:
© WoolhouseKrivulja otkrića ljudskih virusnih vrsta
Proces otkrivanja i identifikacije virusa još uvijek je uglavnom pokrenut kliničkim promatranjem; [...]. Međutim, uvriježeno je mišljenje da se velika većina infekcija kod ljudi ne prijavljuje liječnicima te da za većinu onih koje jesu prijavljene formalno nije identificiran nikakav etiološki uzročnik. Stoga nije iznenađujuće da još uvijek otkrivamo nove viruse koji mogu zaraziti ljude[24]Mali udio virusa je patogen, to su oni virusi koji se prate i ponekad ih se identificira. Ali većina virusa je nepatogena i stoga postoji velika vjerojatnost da će ostati nepraćeni i neidentificirani.
Studija usmjerena na populaciju virusa u ljudskoj krvnoj plazmi izbrojala je koncentraciju od 10 e7 (10 milijuna) viriona[25] po mililitru[26]. Tijekom ovog brojanja slučajno je otkriveno nekoliko novih virusa iz obitelji anelovirusa[27].
Službeni broj virusa i raznolikost virusnih vrsta u našem tijelu (crijeva, krv) su zapanjujuće visoki i stalno rastu. Osim toga, virusi su također značajno prisutni u našoj vlastitoj DNK:
Jedan od najpotresnijih radova ovog stoljeća bila je objava sekvence ljudskog genoma. Otprilike polovica, možda čak dvije trećine sekvence sastoji se od više ili manje potpunih endogenih retrovirusa (ERV) i srodnih retroelemenata (RE) [...].Prevalencija sekvenci povezanih s virusom (LINE, SINE, ERV i transpozoni) u ljudskom genomu ilustrirana je grafikonom u nastavku:
O podrijetlu RE-a raspravlja se kao o ostacima drevnih retrovirusnih infekcija embrionalnih stanica koje su se evolucijski fiksirale u genomu.
Oko 450 000 ljudskih ERV (HERV) elemenata čini oko 8% ljudskog genoma koji se sastoji od karakterističnih retrovirusnih elemenata poput gena gag, pol, env i bočnih dugih terminalnih ponavljanja (LTR) koji djeluju kao promotori. Howard Temin, jedan od pronalazača reverzne transkriptaze, već je 1985. opisao endogene elemente slične retrovirusu, za koje je procijenio da čine oko 10% sekvence ljudskog i mišjeg genoma.
Stvarni broj je oko 45% prema današnjim procjenama. U nekim genima kao što je gen inhibitor protein kinaze B (PKIB) odredili smo oko 70% sekvenci povezanih s retrovirusom. Postoji li granica? Je li moglo biti 100%?"[28]
© WeissUdio premjestivih elemenata u ljudskom genomu
Na primjer, ERV sekvence obuhvaćaju 42,2% ljudskog genoma i gotovo polovicu genoma sisavaca[29]Ukupno, ljudski genom sadrži gotovo pola milijuna umetanja virusnih sekvenci[30] zajedno s oko 200 000 kopija ERV-a, koji su uvedeni kroz najmanje 31[31] slučaj infekcije[32]. Primijetite da ovi brojevi odražavaju samo broj identificiranih virusnih sekvenci i retrovirusa.
Naš DNK kod je doslovno sastavljen od virusnih sekvenci. Ova sveprisutnost je pojačana brojnim kopijama istih virusnih sekvenci koje se nalaze u cijelom ljudskom genomu:
[...] ljudi, s obzirom na veliku proliferaciju mjesta umetanja koja uključuju tih 30 do 50 obitelji virusa i oko 200 podskupina. Ako, na primjer, pogledamo samo HERV klon 4-1 varijantu HERV-E obitelji koju je Sekigawa proučavao u vezi sa SLE, ljudski genom je sadržavao 85 kopija virusa na različitim integracijskim mjestima unutar različitih kromosoma.[33]U svijetu koji je toliko preplavljen virusima, i s obzirom na proliferaciju života na ovom planetu, očito je da virusi razboljevaju i ubijaju samo rijetko, a njihova svrha nadilazi tanki vidljivi sloj virusnih bolesti.
Dokaz koji dokazuje da su virusi mnogo više od patogenih agenasa je činjenica da virusi evoluiraju, u prosjeku, oko milijun puta brže od svojih domaćina[34]. Kako bi domaćini mogli razviti bilo kakav učinkovit obrambeni sustav protiv takvog "neprijatelja" koji se stalno mijenja?
_____________
[1] Hendrix, Roger W. et al. (1999) "Evolutionary relationships among diverse bacteriophages and prophages: All the world's a phage" PNAS 96 (5) 2192-2197
[2] K. Moelling (2020) "Viruses More Friends than Foes" Electroanalysis 32, 669
[3] Wu, Katherine J. (2020) "There are more viruses than stars in the universe. Why do only some infect us? - More than a quadrillion quadrillion individual viruses exist on Earth, but most are not poised to hop into humans. Can we find the ones that are?" National Geographic Society
[4] Mackie, Glen (2002) "To see the Universe in a Grain of Taranaki Sand". Swinburne University of Technology
[5] 6X10-5 kubičnih inča
[6] Emiliani, C. (1995). "Evolution--a composite model". Evolutionary Theory Vol.10, No.6, 299-303
[7] 1012 do 1014 virusa po kubičnim inčima.
[8] Jedna kap jednaka je 50 kubičnih milimetara
[9] Težina jednog virusa je otprilike jednaka 10-18g. Pogledajte:
Bahr GF et al. (1976) "Determination of the mass of viruses by quantitative electron microscopy". Q Rev Biophys.;9(4):459-89
[10] Foulsham, George (2011) "10 million viruses in one drop of seawater" UC Santa Barbara
[11] Racaniello, Vincent (2013) "How many viruses on Earth?" Virology Blog
[12] Ibid
[13] Arheje su jednostanični mikroorganizmi građe slične bakterijama. Oni se evolucijski razlikuju od bakterija i eukariota i čine treću domenu života. Pogledajte:
Suchodolski, Jan. (2013) "Canine and Feline Gastroenterology", 2. poglavlje - Gastrointestinal Microbiota, stranice 32-41. Ed. Robert J. Washabau and Michael J. Day
[14] Joseph, Rhawn (2009) "The Evolution Of Life From Other Planets Part 1". Journal of Cosmology. Svezak 1, 100-150
[15] Le Libre Editors (2021) "Combien de virus inhale-t-on chaque minute?'' Le Libre
[16] Łusiak-Szelachowska, M. et al. (2020) "The Presence of Bacteriophages in the Human Body: Good, Bad or Neutral?" Microorganisms, 8(12), 2012
[17] Bianconi E, et al. (2013) "An estimation of the number of cells in the human body". Ann Hum Biol. 40(6):463-71
[18] Procijenjena populacija faga u crijevima i u ljudskom tijelu je otprilike ista jer se većina faga nalazi unutar crijeva.
[19] Łusiak-Szelachowska, M. et al. (2020) ''The Presence of Bacteriophages in the Human Body: Good, Bad or Neutral ?'' Microorganisms, 8(12), 2012
[20] Babickova, J et al. (2015) "Pathological and Therapeutic Interactions between Bacteriophages, Microbes and the Host in Inflammatory Bowel Disease" World J. Gastroenterol. 21, 11321-11330
[21] Camarillo-Guerror, L. F. et al. (2021) "Massive expansion of human gut bacteriophage diversity". Cell 184, 1098-1109.E9
[22] Gregory AC et al. (2020) "The Gut Virome Database Reveals Age-Dependent Patterns of Virome Diversity in the Human Gut". Cell Host Microbe. 28(5):724-740.e8
[23] Woolhouse, Mark et al. (2008) "Temporal trends in the discovery of human viruses". Proceedings. Biological sciences / The Royal Society. 275. 2111-5. 10
[24] Woolhouse MEJ, Adair K. (2013) "The diversity of human RNA viruses" Future Virol. 8(2):159-171
[25] Virion je cijela virusna čestica koja se sastoji od vanjske proteinske ljuske koja se naziva "kapsida" i unutarnje jezgre RNA ili DNA
[26] 0.035 fl
[27] Mya Breitbart, Forest Rohwer (2005) "Method for discovering novel DNA viruses in blood using viral particle selection and shotgun sequencing" BioTechniques 39:5, 729-736
[28] Moelling, K. & Broecker, F. (2019) "Viruses and Evolution - Viruses First? A Personal Perspective" Frontiers in microbiology, 10, 523
[29] Wickramasinghe, Chandra et al. (2013) "Diseases From Space: Astrobiology, Viruses, Microbiology, Meteors, Comets, Evolution" Cosmology Science Publishers
[30] Feschotte, C., Gilbert, C. (2012) "Endogenous viruses: insights into viral evolution and impact on host biology" Nature Review Genetics 13, 283-296
[31] Ova brojka podsjeća na procijenjenih 20 do 30 izumiranja koja je doživio naš planet. Pogledajte poglavlje "Masovna izumiranja"
[32] Rhawn, Joseph (2010) "Comets and Contagion: Evolution, Plague, and Diseases From Space" Journal of Cosmology
[33] Ryan, 2013
[34] Wain-Hobson, S. (2008) "Retrovirus evolution". In: Origin and Evolution of Viruses. Academic Press
Komentar: Sljedeće poglavlje: Poglavlje 14.: Korisni virusi