Пандемия

Корону вирусам: как мутации и безразличие превратили нашу жизнь в фильм-катастрофу

7 минут
04 апреля, 2020

Подробно рассказываем, что из себя представляет коронавирус, какие мутации превратили его в смертельную инфекцию, что общего у SARS-CoV-2 и ВИЧ и чему мы можем (и должны) научиться после пандемии COVID-19.

Этот материал — адаптация статьи на Nautilus.

Помните, было время, когда мало кто из нас представлял, где находится провинция Хубэй, в которой обитают стаи летучих мышей — переносчиков особой разновидности коронавирусов? Они не представляли опасности для людей, пока все не изменилось в конце ноября 2019 года. Коронавирус летучих мышей мутировал в SARS-CoV-2, и началась пандемия COVID-19. 

Вирусные мутации часто остаются незамеченными, при этом наука знает, что семейство коронавирусов приводит к развитию целого ряда заболеваний у человека. По мнению вирусолога Крейга Уилена из Йельского университета, недостаточное внимание к коронавирусам и отсутствие финансирования их изучения привели к тому, что уже больше миллиона человек на планете заболели COVID-19. 

Первый опасный штамм коронавируса летучей мыши привел к вспышке атипичной пневмонии в 2002-2003 годах, погибли 774 человека. Эпидемию тогда удалось остановить. 

После этого коронавирусы неоднократно заявляли о себе. Например, вспышку ближневосточного респираторного синдрома (MERS) также вызвала разновидность коронавируса летучей мыши. Он мутировал, «научился» заражать верблюдов и передался от этих животных людям. В 2012 году MERS убил 884 человека.

Image Title

Несмотря на эти тревожные сигналы, большинство исследователей сосредоточились на изучении различных вирусов гриппа, которые ежегодно убивают от 290 до 650 тысяч человек.     

И вот на собственном горьком опыте человечество узнало цену такого пренебрежительного отношения и невнимательности к коронавирусам.

Image Title

Неуслышанное предупреждение

В 2015 году эпидемиолог Ральф Барик и его коллеги из университета Северной Каролины проанализировали геномы коронавирусов летучих мышей и попытались предупредить мировое сообщество о потенциальной угрозе новой инфекции. 

«Наша работа предполагает, что существует потенциальный риск возникновения новой волны атипичной пневмонии (SARS-CoV) от вирусов, встречающихся в настоящее время в популяциях летучих мышей», — написали исследователи в статье Nature.

Спустя год те же ученые провели еще одно исследование и снова заявили, что заболевание, похожее на атипичную пневмонию (SARS) и вызываемое коронавирусами летучих мышей, «готово перекинуться на человека». 

Организм летучих мышей — естественный резервуар и источник потенциальных человеческих болезней. Рукокрылые переносят десятки, возможно, даже сотни штаммов семейства коронавирусов. Многие из них безобидны и входят в состав нормальной микробиоты этих животных. Тем не менее коронавирусы, как и любая форма жизни, накапливают случайные генетические изменения по мере размножения. Так работает естественный отбор. 

Порой «модификации» приводят к тому, что не только летучие мыши, но и другие животные (в том числе человек) оказываются уязвимы для мутировавшего вируса.

Image Title

Две мутации 

Считается, что к нынешней пандемии привели две конкретные мутации. Первая — изменила структуру шиповидных структур вируса — пепломерОни напоминают корону, отсюда и название вируса. 

Благодаря пепломерам вирус цепляется за белок ACE2, попадает в клетки организма, размножается и начинает разрушать дыхательные пути. 

По аналогичной схеме работает SARS-вирус, вызывающий атипичную пневмонию, и другой коронавирус летучих мышей, провоцирующий простудные заболевания у человека. 

Вторая мутация привела к появлению фурина — фермента, который проникает сквозь белки и позволяет вирусу воздействовать на клетки горла и легких. Именно фурин превратил коронавирус в опасный патоген. К слову, в вирусах атипичной пневмонии и различных видов птичьего гриппа также есть этот фермент. 

Откуда возникли эти мутации? Версий много, перечислим три основные:

  • вирус мог мутировать непосредственно в популяции летучих мышей;

  • вирус мог мутировать уже в человеке, который заразился безобидной и бессимптомной формой болезни; 

  • вирус попал от летучей мыши к человеку через промежуточного хозяина, в организме которого и мутировал.

Большинство ученых склоняются к третьей версии, так как около 60% известных заболеваний человека и 75% новых инфекций рождаются в результате передачи от какого-либо животного к человеку через промежуточного хозяина. 

Главный претендент на это «звание» в условиях нынешней пандемии  — панголин. Это млекопитающее, напоминающее смесь броненосца с муравьедом. В Китае высоко ценят мясо панголина, а его чешую используют в лечебных целях. 

Эпидемиологи полагают, что так называемый нулевой пациент с COVID-19 купил панголина на одном из рынков животных и морепродуктов Уханя, съел мясо, заразился сам и заразил других. Однако это всего лишь гипотеза. Возможно,  происхождение коронавируса так и останется неизвестным.

«Я подозреваю, что мы никогда не узнаем, как появился SARS-CoV-2, потому что у нас недостаточно образцов вирусов летучих мышей, людей и потенциальных промежуточных хозяев», — считает вирусолог Крейг Уилен.

Image Title

Родовое древо коронавируса

Геном любого существа мутирует по определенной закономерности. Большинство изменений не влияет на функции и работу организма. Однако, изучив хронологию генетических изменений, ученые могут вычислить, как менялись и эволюционировали виды или, например, штаммы вирусов.

На основе таких данных ученые могут спроектировать филогенетическое дерево, чтобы понять, какова природа вируса и откуда он взялся.    

Десятого января группа китайских и австралийских ученых впервые опубликовала генетическую последовательность нового вируса из Уханя, тогда у него еще не было имени. 

После этого появились новые исследования, на основе которых Тревор Бедфорд из Центра изучения рака в Сиэтле начал строить филогенетическое дерево вируса, вызвавшего пандемию. Ученый считает, что вирус практически перестал мутировать после того, как попал в организм человека. Доказательство — скудное генетическое разнообразие нового штамма. Так бывает, когда у вируса только один источник происхождения. Но это не делает его менее опасным. 

Тринадцатого января первые случаи заражения COVID-19 зафиксировали за пределами Китая — в Таиланде. Добавив эти два случая в свою базу данных, Бедфорд пришел к неутешительному выводу: мир ждет вспышка нового смертельно опасного заболевания. 

Тайские случаи заражения дали понять, что болезнь активно передается от человека к человеку, так как геном вируса был практически идентичен китайскому. При этом зараженные тайцы никогда не бывали на рынке в Ухане. 

По состоянию на 20 марта, филогенетическое древо SARS-CoV-2 включало 855 геномных последовательностей различных штаммов. Пока что нет никаких доказательств, что вирус становится более смертельным или заразным. 

Такое поведение характерно для новых патогенов. С точки зрения эволюции, SARS-CoV-2 усердно работал и продолжает стараться, воспроизводя сам себя. Поэтому, грубо говоря, у него нет причин меняться. Вирус будет продолжать размножаться и передаваться, пока не будет побежден, сдержан или пока не убьет своего хозяина.

Потенциальное воздействие вирусных мутаций ярко иллюстрируют ежегодные сезонные вспышки гриппа. Его вирусы постоянно заражают людей, потому что белки на их поверхности постоянно меняются. Иммунная система человека не распознает перестроенные вирусами белки, следовательно, каждый год требуется новая прививка от гриппа. 

К счастью, SARS-CoV-2 немного отличается от гриппа. Во-первых, у вирусов гриппа гораздо меньший набор генов. Во-вторых, грипп постоянно циркулирует среди различных видов: свиней, птиц и людей. Оба эти фактора провоцируют бесконечные мутации у гриппа, в отличие от коронавируса, который гораздо реже перепрыгивает через видовые барьеры.

Image Title

Коронавирус и ВИЧ. Что общего?

Чтобы разобраться, как будет развиваться ситуация с коронавирусом, рассмотрим другую крупнейшую пандемию современности — СПИД. Благодаря долгой и упорной работе по исследованию генома ВИЧ, ученые выяснили, что первоначально предок вируса иммунодефицита человека циркулировал среди приматов. 

Затем, возможно, он передался шимпанзе, в организме которых эволюционировал в похожий на ВИЧ патоген. Примерно в 1931 году СПИД впервые проявился у жителя или жительницы (пол первого заразившегося достоверно неизвестен) Камеруна. Считается, что нулевой пациент мог заразиться, порезавшись при разделке туши обезьяны. 

Долгое время ВИЧ встречался сравнительно редко и в основном среди африканцев, живущих в сельской местности. Потом вирус появился в столице Конго Киншасе, откуда и начал распространяться по всему миру.

В 1981 году, когда существование ВИЧ официально подтвердили, многие опасались, что он мутирует в еще более смертоносный патоген: например, будет передаваться по воздуху. Тогда никто и не догадывался, что вирус иммунодефицита человека существует уже как минимум 40 лет. За все эти годы структура ВИЧ не сильно изменилась, но при этом им заразились 75 миллионов человек, 32 миллиона из которых — умерли. 

Тем не менее, даже если  SARS-CoV-2 будет мутировать так же медленно и несерьезно, все равно понадобятся годы, чтобы научиться его контролировать.

Image Title

Чему (возможно) научил нас коронавирус

Из-за пандемии COVID-19 китайские власти запретили продажу животных в пищевых или лекарственных целях на рынках. Правда, Китай уже вводил аналогичные меры во время вспышки атипичной пневмонии семь лет назад. 

Тогда эпидемиологи решили, что вирус передался человеку от летучей мыши через промежуточного хозяина — гималайских цивет, мясо которых также можно найти на китайских рынках. Но коррупция и гастрономические традиции победили здравый смысл. 

В очередной раз человечество не поняло, что вирусы могут представлять серьезную угрозу, из-за которой на карантин закрываются целые страны, мировая экономика катится под откос, тысячи людей гибнут, а миллионы — привыкают к новым условиям жизни. 

Так что реальная опасность кроется в том числе в невежестве, замалчивании, игнорировании проблем и неумении учиться на ошибках. Именно эти факторы способны поставить точку в истории нашего вида.

Коллажи — Александр Лоскутов.


Комментарии


Читайте также