Virusai: kas tai?
Virusai - neatsiejama mūsų gyvenimo dalis, turinti didelę įtaką žmonijos istorijai ir evoliucijai. Jie užkrečia ne tik žmones, bet ir gyvūnus, augalus ir net bakterijas. Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro mokslininkė prof. dr. teigia: „Virusai yra neatskiriama mūsų gyvenimo dalis. Jie užkrečia ne tik žmones, bet ir gyvūnus, virusų turi augalai ir net bakterijos. Tai mūsų evoliucijos dalis“. Šiame straipsnyje išnagrinėsime virusų prigimtį, jų poveikį žmonijai ir naujausius mokslinius tyrimus, susijusius su šiais mažais, bet galingais veikėjais.
Epidemijos ir virusų istorinis poveikis
Virusai žmonijos istorijoje yra sukėlę labai dideles epidemijas. Vien raupai XX a. nužudė beveik 300 mln. žmonių. O kur dar gripas, hepatitas, poliomielitas, tymai… Daugelio kadaise mirtinai pavojingų virusinių ligų nebebijome, nes mus apsaugo skiepai. Vakcina, imituodama ligos sukėlėją, sužadina mūsų imunitetą. Tokiu būdu gynybinės organizmo ląstelės tarsi per karines pratybas išmoksta virusą atpažinti ir, įvykus tikram puolimui, sunaikinti. Kai paplinta naujas virusas, nuo kurio vakcinos dar nėra, žmogaus imunitetui tenka veikti be išankstinio pasiruošimo.
Vakcinos: kaip jos veikia?
Vakcinos atlieka lemiamą vaidmenį apsaugant mus nuo virusinių ligų. Vakcina, vaizduodama ligos sukėlėją, sužadina mūsų imunitetą. Tokiu būdu gynybinės ląstelės tarsi per karines pratybas išmoksta virusą atpažinti ir, įvykus tikram puolimui, sunaikinti. Vakcinos skiriasi pagal savo veikimo principus. Vienos jų - gyvo, kitos - negyvo patogeno vakcinos.
Koronavirusas turi RNR genomą. Tai - viengrandė molekulė, kurioje užkoduota visa genetinė viruso informacija. Tyrėjai paėmė koronaviruso RNR grandinę ir iškirpo geną, kuris koduoja jo paviršiaus spyglinį S baltymą. Šis spyglinis baltymas leidžia virusui patekti į mūsų ląsteles. Onkoimunologas dr. aiškina: „Ir tada ląstelei atrodys, kad čia atėjo lyg ir virusas, tik kad jo fragmentas. Jos pradės sintetinti tą baltymą, jis bus išskiriamas, imuninė sistema jį pamatys ir sureaguos. Ir jau ji žinos kaip prieš tą spyglinį baltymą reaguoti“.
Jis taip pat paaiškina, iš kur kyla mitas, kad vakcinose yra beždžionių medžiagos: „Buvo sugalvota panaudoti rekombinantinius virusus, reiškia, padaryti taip, kad iš kažkokio patogeno, pavyzdžiui, iš koronaviruso, tu išimi jo spygliuką koduojantį geną ir įterpi jį į genomą viruso, kuris šiaip yra nekenksmingas, dar papildomai nukenksmintas. Pavyzdžiui, į adeno viruso genomą. Taip veikia dabar kuriama „AstraZeneca“ vakcina nuo koronaviruso, tik ten adeno virusas paimtas ne žmogaus, o šimpanzės.
Taip pat skaitykite: Pinigų spausdinimo technologijos ateitis
Virusų įvairovė ir jų svarba
Apie virusologiją viešai apskritai beveik nekalbama. O tai tiesiog neįtikėtinai įdomi ir netikėčiausių paslapčių kupina mokslo sritis. Pavyzdžiui, ar žinojote, kad virusų mūsų pasaulyje yra daug daugiau nei visų kitų gyvybės formų kartu sudėjus, o jų rūšinė įvairovė tokia didžiulė, kad net bakterijos prieš virusus sudaro mažumą? Ar žinojote, kad vienui vienas virusas Pirmojo pasaulinio karo metais pražudė daugiau žmonių nei paties karo veiksmai, o dar kitas virusas tiesiog pakeitė pasaulio istoriją? Naudojate kosmetikos priemones? Galbūt nustebsite, bet jų atsiradimą taip pat sąlygojo virusai. Šiandien mokslininkai pasitelkia virusus netikėčiausiose srityse. Pavyzdžiui, kuriant saulės baterijas.
Dėl virusų gausos pasaulį, kuriame gyvename, kai kurie mokslininkai vadina virusų pasauliu, o šį amžių, dėl daugybės atradimų virusologijos srityje ir dėl naujai atsiradusių ypač pavojingų virusų, - virusų amžiumi.
Virusai ir žmogaus mikrobiota
Visur, kur mes esame, nešamės įvairius mikroorganizmus su mumis, norime to, ar ne. Žmogaus mikrobiotą sudaro įvairios bakterijos, virusai, eukariotai ir kiti mikroorganizmai, bendrai vadinami archėjomis. Šie mikrobai, randami ant odos, organizmo viduje, yra ypač svarbūs - prisideda prie medžiagų apykaitos ir imuninės sistemos funkcijų stiprinimo [1].
Virusai kosmoso erdvėje
Net ir visiškai sterilioje tarptautinėje kosminėje stotyje, kuri yra uždara, kartu su astronautų įgula atkeliauja ir gyvena tūkstančiai mikrobų. Grupė Jet Propulsion Labaratory (JPL) mokslininkų 2019 metais ištyrė tarptautinėje kosminėje stotyje (TKS) randamus mikroorganizmus, siekdami išsiaiškinti jų kilmę. Iš to mokslininkai padarė išvadą, jog dvi dažniausiai sutiktos bakterijos - Enterobacteriaceae ir Staphylococcaceae yra užaugusios žmogaus organizme, paprastai randamos ant odos, nosies, pilvo ertmėse. [2] Šios sunkiai išvengiamos palydovės esant mikrogravitacijos sąlygoms keičia savybes ir tampa dar sunkiau išnaikinamos, nei Žemėje.
Dar 2006 metais mikrobiologė Cheryl Nickerson atliko salmonelių bakterijų tyrimą. Šių bakterijų kolonija sandariame inde skrido Atlantis erdvėlaiviu, kur mikrogravitacijos sąlygomis praleido 11 dienų, o grįžus į Žemę, šiomis bakterijomis buvo užkrėsta šimtai tiriamųjų pelių. Tuo pat metu buvo vykdytas identiškas eksperimentas - salmonelės bakterijų kontrolinė grupė liko Žemėje, ja užkrėsta kita pelių kontrolinė grupė. Jau po kelių dienų paaiškėjo, jog kosmose užaugusia salmonele užkrėstos pelės susirgo dažniau ir pradėjo mirti dviem dienomis anksčiau už kontrolinės grupės peles. Tai buvo pirmasis in vivo eksperimentas, įrodęs suaktyvėjusį bakterijų pavojų po kosminio skrydžio.
Taip pat skaitykite: Mokslo populiarinimas pasaulyje
Brevundimonas sp. ESA1 bakterinių patogenų bioplėvelių, randamų kosminiuose laivuose, SEM nuotrauka. Šios bioplėvelės dažnai formuojasi sunkiai pasiekiamose, drėgnose vietose - vamzdynuose, vidinėse sistemose, uždengtose plokštėmis, tarp elektronikos prietaisų, klimato kontrolės ir vandens perdirbimo sistemose. [5] Susiformavus bioplėvelėms atsiranda reali grėsmė įrangos veiksmingumui ir astronautų sveikatai.
Antimikrobinės priemonės kovoje su virusais kosmose
Tačiau šiai problemai spręsti yra vystoma keletas antimikrobinių priemonių. Europos kosmoso agentūroje yra plėtojamos savaiminio nusivalymo dangos, paviršius padengiant titano oksidu (3 pav.). Titano oksidas, apšviestas UV šviesos, reaguoja su vandens garų lašeliais, esančiais ore ir skaido laisvuosius deguonies radikalus, kurie žudančiai veikia visas bakterijas.
Kita puiki antimikrobinė technologija, tyrinėjama ir Lietuvoje, yra antimikrobinė fotodinaminė terapija. Šis metodas yra biologijos, chemijos ir fizikos bendradarbiavimo rezultatas, pirmą kartą pradėtas tyrinėti prieš kelis dešimtmečius ir jau taikomas medicinoje. Antimikrobinės fotodinaminės terapijos svarbiausi kompenentai: šviesai jautri medžiaga, vadinama fotosensibilizatoriumi, atitinkamo bangos ilgio šviesa fotosensibilizatoriui aktyvuoti ir deguonis (4 pav). Sujungus šiems trims veiksniams į vieną, sužadinamos fotooksidacinės reakcijos, kurių metu išsiskiria ląsteles žudančios reaktyvaus deguonies formos. Šiuo metodu pasiekiamas norimas aukštesnis sterilumo lygis, naikinamos bakterinių patogenų bioplėvelės, randamos ant įvairių paviršių, maiste, vandenyje. Taip pat, naikinami net ir virusai, grybai - tai ypač platus veikimo spektras, lyginant su antibiotikais, veikiančiais tik prieš bakterijas. Kitas antimikrobinės fotodinaminės terapijos privalumas - minėtos ląsteles žudančios reaktyvaus deguonies formos išsiskiria vos per kelias sekundes, todėl procesas greitas ir veikia lokaliai vietas, padengtas fotosensibilizatoriumi.
Įdomu, jog šią novatorišką technologiją tiria ir vysto Vilniaus universiteto mokslininkai, fizikos fakulteto fotonikos ir nanotechnologijų instituto apšvietimo grupėje, kuriai vadovauja dr. Pranciškus Vitta. Ši grupė tiria natūralius fotosensibilizatorius: maisto dažiklį, iš augalų išskiriamą chlorofiliną ir vitaminą B2 - riboflaviną. Tyrinėjant fotosensibilizatorius, mokslininkams svarbu sužinoti jų spektrines savybes, taip sužinoma apie jų sandarą, kaip šios savybės keičiasi kintant tirpalo koncentracijoms, vertinamas medžiagos stabilumas šviesoje. Tiriant šviesos sugerties spektrus fotometrijos metodais nustatoma, kuris šviesos bangos ilgis, kitaip tariant kokios spalvos šviesa geriausiai aktyvuos medžiagą ir atskleis didžiausią fotosensibilizatoriaus potencialą. Šis parametras yra labai svarbus renkantis, kurį fotosensibilizatorių geriausia naudoti pasirinktam pritaikymui, juk šios spalvos lempas teks sumontuoti kosminiame laive, norint taikyti inaktyvaciją fotodinamine terapija!
Fotonikos ir nanotechnologijų instituto mokslininkė dr. Irina Buchovec teigia, jog netinkamai parinkta šviesa gali būti kenksminga žmogaus organizmui, kaip pavyzdžiui ultravioletinė spinduliuotė, galinti sukelti odos vėžį. Šios grupės tyrimuose naudojama mėlyna šviesa nekenkia žmogui bei prasiskverbia giliaus, nei ultravioletiniai spinduliai dėl ilgesnio bangos ilgio. Būtent natūralūs fotosensibilizatoriai turi potemcialo sukelti revoliuciją maisto apsaugoje, nes natūraliu fotosensibilizatoriumi padengus šviežius maisto produktus ir reakciją suaktyvinus mėlyna šviesa, maistą būtų galima suvalgyti jo net nenuplovus! Tai neįtikėtinai naudinga siekiant kosmoso sąlygose pratęsti šviežių produktų galiojimo laiką, apsaugoti kosminėje stotyje augančius vaisius ir daržoves nuo ligų, ir taupyti ypač brangius vandens išteklius.
Taip pat skaitykite: Renginiai Molėtuose: „Mokslo sriuba“
Bakterijų patogenų bioplėvelės yra gana nenuspėjamos ir ypač grėsmingos žmogui ir erdvėlaiviui.
tags: #mokslo #sriuba #virusai #kas #tai