Планета вирусов - Циммер Карл (лучшие книги читать онлайн бесплатно TXT) 📗
О вирусе, вызвавшем столько смертей в прошлом и продолжающем убивать людей, удивительно мало известно. Сезонный грипп наиболее опасен для людей с пониженным иммунитетом, в особенности для детей и пожилых людей, иммунная система которых не способна распознать вирус. Но во время пандемий гриппа в опасности оказываются в первую очередь люди с хорошим иммунитетом. Ученым не известно, почему грипп переключается с одной категории людей на другую. Согласно одной из теорий, некоторые штаммы гриппа вызывают такой резкий отклик иммунной системы, что она наносит больше вреда организму, чем самому вирусу. Другие ученые не согласны с этой теорией и считают, что ответы следует искать в другой области.
Ученым также не известно, когда вирус гриппа начал заражать людей. Конечно, существуют исторические свидетельства, описывающие смертельные эпидемии лихорадки, но доподлинно не известно, были ли они вызваны вирусом гриппа или другим вирусом, имеющим сходные симптомы.
В противоположность всем загадкам, окружающим грипп, его происхождение не является тайной. Он передался людям от птиц. Птицы являются переносчиками всех известных науке штаммов гриппа, а также многих штаммов, не передающихся человеку. Большинство птиц являются носителями гриппа, но не болеют им. Вместо того чтобы воздействовать на дыхательные пути, вирус гриппа поражает пищеварительный тракт птиц и распространяется с их испражнениями. Здоровые птицы, употребляя зараженную воду, становятся переносчиками гриппа.
Иногда птичьи штаммы гриппа преодолевают межвидовой барьер и становятся штаммами человеческого гриппа. Но на каждый удачный переход должно приходиться множество неудавшихся попыток. Вирусы птичьего гриппа отлично приспособлены к тому, чтобы заражать своих летучих носителей и как можно быстрее размножаться. Эта специализация делает их не такими эффективными при заражении людей. Тем не менее, начиная с 2005 года штамм птичьего гриппа H5N1 заражает сотни людей. Он намного опаснее, чем штаммы обычного сезонного гриппа, поэтому работники системы здравоохранения приняли беспрецедентные меры для того, чтобы остановить его распространение. В наши дни H5N1 передается только от птиц к человеку, но не может передаваться от одного человека к другому.
К несчастью, слабо приспособленный вирус гриппа может эволюционировать в хорошо адаптированный. Вирусы гриппа довольно свободно трактуют генетическую информацию, воспроизводя себя, что приводит к возникновению мутаций у новых вирусов. Эти мутации подобны случайным изменениям в рецепте, по которому «готовится» вирус. Некоторые мутации не оказывают на вирус никакого воздействия. Другие не дают им размножаться. Однако лишь немногие мутации улучшают репродуктивные способности вирусов. Естественный отбор благоволит таким мутациям, и б течением времени они накапливаются, делая вирусы более успешными в заражении людей. Некоторые мутации позволяют вирусу изменить форму его белковой оболочки для того, чтобы интенсивно проникать в клетки-носители. Другие мутации помогают вирусу гриппа выдерживать температуру человеческого тела, которая на несколько градусов ниже, чем у птиц.
Вирус гриппа также выработал новый способ передачи от носителя к носителю. У птиц вирус передается через воду. У человека же он передается при помощи крошечных капелек жидкости. Этот новый способ обуславливает сезонные колебания заболевания гриппом. В местах, подобных США, большинство случаев заболевания гриппом приходится на зиму. Согласно одной теории, воздух зимой более сухой, и это позволяет взвеси из зараженных капелек часами оставаться в воздухе, что увеличивает шанс заражения. В остальные времена года влажность заставляет капельки оседать на землю.
Когда вирус гриппа заражает своего нового носителя, он может проникнуть в клетку, которая уже «занята» другим вирусом гриппа. А когда два разных вируса гриппа воспроизводят себя внутри одной клетки, то дела могут принять неожиданный оборот. Гены вируса гриппа хранятся в восьми отдельных сегментах, а когда клетка начинает воспроизводить вирусы, основываясь на генетической информации двух разных вирусов гриппа, их гены могут перемешиваться. Получившиеся в итоге вирусы могут нести в себе генетический материал обоих вирусов. Это смешение, известное как рекомбинация, является аналогом секса у вирусов. Когда у людей рождаются дети, гены их родителей смешиваются, создавая новые комбинации из двух наборов ДНК. Таким же образом рекомбинация позволяет генам вирусов создавать новые комбинации.
По мере того как ученые более пристально изучают гены вирусов гриппа, они обнаруживают, что рекомбинация играет важную роль в истории развития гриппа. Около четверти птиц несут в себе два или более штаммов гриппа. Вирусы обмениваются генами в процессе рекомбинации, что позволяет им с легкостью переходить от одного вида птиц к другому. А иногда, в очень редких случаях, птичий грипп обменивается генами с человеческим. Это может привести к появлению вируса, который будет легко передаваться от человека к человеку. При том, что у людей еще не выработан иммунитет к данному штамму, который мог бы замедлить распространение вируса.
Рекомбинация играет более важную роль, чем просто преодоление межвидового барьера. Как только птичий штамм гриппа эволюционирует в человеческий, он продолжит обмениваться генами каждый сезон гриппа. Эта непрекращающаяся рекомбинация позволяет вирусам выживать. Чем дольше штамм вируса передается от одного носителя к другому, тем лучше иммунная система человека учится давать ему отпор. Но после сеанса «вирусного секса» старый добрый штамм гриппа может приобрести новые гены и стать более живучим.
Люди не являются единственными, кто перенял вирус гриппа от птиц. Лошади, собаки и некоторые другие млекопитающие также его подхватили. В апреле 2009 года человечество с неприятным удивлением узнало, что гриппом могут болеть и свиньи. Эпидемия так называемого свиного гриппа началась среди свиней, а затем перекинулась на людей. Впервые ее обнаружили в Мексике, и вскоре она распространилась по всей планете.
История этого штамма гриппа, названного свиным гриппом H1N1, является запутанной и полной смешивания генов и достижений сельского хозяйства. Свиньи оказались идеальной «базой» для рекомбинации, так как они принимают как человеческие вирусы гриппа, так и птичьи. На протяжении последней сотни лет свиные фермы резко разрослись в размерах, что облегчило передачу вирусов от носителя к носителю и ускорило процесс редупликации. Старейший известный штамм свиного гриппа появился в 1918 году, в то же время, когда человечество поразила пандемия гриппа. Этот «классический» штамм до сих пор заражает свиней. В 1970-х штамм птичьего гриппа на территории Евразии эволюционировал в новый штамм свиного гриппа. Другой свинно-птичий грипп появился в США. А в конце 1990-х американские ученые обнаружили «тройную смесь» в свиньях, в которых были перемешаны гены всех трех штаммов гриппа (человеческого, птичьего и свиного).
Когда ученые упорядочили гены нового свино-человеческого H1N1 в 2009-м, они обнаружили что он произошел от двух разных штаммов гриппа: «тройной смеси» и евразийского вируса, передавшегося свиньям от птиц. Сравнивая новые мутации штамма, возникающие у разных пациентов, исследователи установили, что новый вирус появился в 2008-м. Он распространялся скрытно, пока не проявил себя весной 2009 года.
Так как штамм H1N1 был новым вирусом, система здравоохранения быстро включилась в работу. Мексиканское правительство на некоторое время изолировало страну, надеясь, что вирус не сможет найти новых носителей. Так как вирус H1N1 проявил себя и в других странах, то их правительства предприняли собственные шаги по предотвращению его распространения. К маю 2009-го стало ясно, что, несмотря на необычайно быстрое распространение, он оказался не опаснее обычного сезонного гриппа.
Как я уже писал в 2010-м, невозможно предсказать, исчезнет ли новый штамм, не выдержав конкуренции со своими сородичами, или эволюционирует в более опасную форму или же приобретет новые гены путем рекомбинации. Однако мы можем не только покорно ждать, чтобы узнать, что приготовит нам эволюция. Мы можем замедлить распространение гриппа, соблюдая требования гигиены. А ученые уже способны прослеживать эволюцию вирусов гриппа и предсказывать, какой из штаммов будет наиболее опасен во время следующего сезона гриппа. Рано говорить, что мы справились с вирусом гриппа, но нам во всяком случае не приходится в борьбе с ним уповать на помощь звезд.
