"Zlá správa obalená bielkovinou". Takto zjednodušene označil vírusy jeden z laureátov Nobelovej ceny za medicínu, Peter Medawar. Pre upresnenie, tá správa nemusí byť nevyhnutne zlá a len veľmi výnimočne je takou pre človeka. Ten je totiž drvivej väčšine vírusov prítomných na planéte v podstate celkom ukradnutý. Typický vírus si najradšej pochutí na baktériách. Jedná sa o tzv. baktériofágy, ktorých je na Zemi toľko (odhadom 10^31), že by sme z nich mohli pokojne rozdať po niekoľko miliónov každej z kvadrilióna hviezd vo vesmíre a ešte si môžeme nejaké nechať "pre vlastnú spotrebu".
Ako však vieme (a len málokto sa o tom nepresvedčil na vlastnej koži), jedálnemu lístku vírusov sa celkom nevyhnú ani zložitejšie organizmy. Z celkového odhadovaného počtu 100 miliónov druhov vírusov (čo je mimochodom viac ako počet všetkých druhov živých organizmov) pravdepodobne čosi vyše 300 tisíc neohrnie nosom ani nad cicavcami, a niektoré si trúfnu aj na toho najinteligentnejšieho. O väčšine z nich však v podstate nič nevieme. Počet doposiaľ objavených vírusov napádajúcich cicavce je len necelých šesťsto, z čoho 263 sa rado pohostí aj na človeku. Tieto čísla sa však prirodzene neustále menia, nakoľko sa každý rok spravidla podarí objaviť niekoľko nových druhov.
Na prahu života
Vírus je vskutku fascinujúci zjav uväznený kdesi na hranici života a neživej hmoty. Na rozdiel od baktérií, húb, rastlín či živočíchov nespĺňa tri zo šiestich základných atribútov živých organizmov. Nemá bunkovú štruktúru, nemá žiaden metabolizmus, a teda nedokáže získavať energiu z látkovej premeny, a bez prítomnosti bunky iného organizmu sa nedokáže rozmnožovať. Sám o sebe sa v podstate len kdesi nečinne povaľuje a pokojne sa nechá viesť, kam ho vietor zanesie. Kým nenastanú tie správne podmienky, je jeho životaschopnosť porovnateľná s priemerným zrnkom prachu alebo piesku.
Vo vnútri bunky iného organizmu však dokáže celkom výrazne "ožiť". Potom ako svoju povestnú správu, či už vo forme DNA alebo RNA, "vstrekne" do bunky, začnú sa využívať (či skôr zneužívať) produkčné kapacity bunky na účely jej replikovania. Ribozómy, ktoré dokážu tú správu prečítať a ktoré jej pôvod nijako extra neskúmajú, začnú podľa v nej obsiahnutého receptu poctivo vyrábať bielkoviny. Z kópií správy a vyrobených bielkovín sa potom vyskladajú nové častice vírusu (tzv. virióny), ktoré sa následne snažia opustiť bunku, aby sa mohli povoziť na vlnách krvného riečiska a poctiť svojou návštevou "nedočkavých" bunkových susedov.
Nie je veľmi prekvapivé, že to bunku zbytočne pripravuje o energiu a že si popritom nemôže robiť svoju prácu tak ako predtým. Podľa toho, o akú konkrétnu bunku sa jedná, má menej energie dýchať, menej energie pumpovať krv, či menej energie premýšľať. Keď vírus navštívi dostatočne veľa buniek, dostavia sa symptómy. Ako vieme, ak ich vyradí príliš veľa a na príliš dôležitých miestach, môže spôsobiť dokonca aj smrť hostiteľa. Tým sa síce skončí aj jeho hostina, no jeho potomkovia už možno medzičasom rozbiehajú "afterparty" v bunkách ďalšieho "šťastlivca", zabezpečujúc tak "prežitie" pre ďalšie generácie.
Malý ale početný
Keďže to všetko prebieha vo vnútri bunky, asi si viete predstaviť, že priemerný vírus nepatrí zrovna do ťažkej váhovej kategórie. Väčšina vírusov má veľkosť (priemer) v rozmedzí od 5 do 300 nm (nanometrov), teda asi tisíckrát menej ako hrúbka ľudského vlasu. Keďže vlnová dĺžka viditeľného svetla sa pohybuje približne od 400 do 700 nm, nie je ich možné vidieť ani v tom najpresnejšom optickom mikroskope. Ak sa teda chcete pozrieť vírusu "na prsty", budete musieť siahnuť aspoň po nejakom elektrónovom (nenechajte sa zmiasť názvom článku, lupa na skúmanie vírusov určite nestačí).
Mimochodom, pracujúc v nižších vlnových dĺžkach elektrónový mikroskop prirodzene nepozná farby. Na červeno či ružovo zafarbené výbežky tzv. spike proteínu aktuálne najznámejšieho vírusu, ako ich určite poznáte z médií, sú tak len výsledkom fantázie autorov daných obrázkov (to však nie je myslené ako kritika na ich adresu, pre potreby ľudského zraku samozrejme každý obrázok nejako "zafarbený" byť musí).
Malosť vírusov je prirodzene ešte zjavnejšia pri pohľade na ich hmotnosť, zohľadňujúc všetky tri rozmery. Aby ste vyvážili priemerného človeka časticami (tzv. viriónmi) jedného z najmenších vírusov (vychádzajúc z hustoty približne 1g na cm3), potrebovali by ste ich takmer toľko, koľko by ste potrebovali ľudí, aby ste vyvážili celú planétu Zem. O to absurdnejšie vyznieva skutočnosť, že celková hmotnosť vírusov na Zemi je približne trikrát vyššia ako hmotnosť celej ľudskej populácie. Sú skrátka ohromne malé a ľahké, no je ich zároveň ohromne veľa. Len v litri morskej vody ich je niekoľkonásobne viac ako počet ľudí na planéte.
Prirodzene, pomerne malá respektíve krátka je aj tá povestná správa, ktorú v sebe vírusy ukrývajú. V porovnaní s dĺžkou tej ľudskej (približne 3 miliardy nukleotidov) je kratšia niekoľko tisíckrát (napr. v prípade SARS-CoV-2 až 100 tisíckrát) a obsahuje zväčša len niekoľko málo génov (napr. v prípade SARS-CoV-2 len jedenásť tzv. kódujúcich génov v porovnaní s viac ako 20 tisíc ľudských).
Večný spoločník
Ako vieme, napriek svojej obmedzenej veľkosti a komplexnosti dokážu vírusy narobiť dostatočne veľké škody aj výrazne komplexnejším organizmom a dokážu ich dokonca aj priamo zmeniť. Niektoré vírusy, tzv. retrovírusy napr. HIV, totiž obsahujú dodatočné enzýmy, vďaka ktorým dokážu svoju genetickú informáciu alebo jej časti integrovať do genómu hostiteľskej bunky. V rámci evolúcie k takýmto integráciám pravdepodobne došlo neraz a odhaduje sa, že približne 8% ľudskej DNA tvoria pozostatky prekonaných vírusov. Toto virálne dedičstvo má však aj svoj prínos, napríklad pri vývoji placenty či boji proti niektorým infekciám.
Vírusy sú tu s nami od nepamäti a boli tu dávno pred nami. Kým sme objavili prvý z nich len niečo vyše sto rokov dozadu, mali už na svedomí stovky miliónov životov, neraz s doslova vyhladzovacím účinkom, ako napríklad v prípade 90% pôvodného amerického obyvateľstva. Po ich objavení sa však náš boj s nimi zďaleka neskončil. Odhaduje sa, že na doposiaľ pravdepodobne najsmrteľnejší z nich, pravé kiahne, zomrelo len v priebehu 20. storočia okolo 300 miliónov ľudí. Práve proti nim sa nám podarilo dosiahnuť asi doposiaľ najväčší úspech, keď boli v roku 1980 najmä vďaka celosvetovej vakcinácii vyhlásené za definitívne vyhubené.
Súčasná pandémia nám však ukazuje, že sa jednalo len o jednu z mnohých bitiek v pravdepodobne nikdy sa nekončiacej vojne proti týmto síce miniatúrnym no zďaleka nie ľahkým protivníkom a večným spoločníkom.
-------------------------------------------------------------------------
Použité zdroje:
https://www.mendeley.com/catalogue/354e20b7-605a-3b23-8b5a-b027671da428/
Eric C. Keen, A century of phage research: Bacteriophages and the shaping of modern biology, 2016, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4418462/
Dorothy H. Crawford, Viruses - The Invisible Enemy, 2021
Bill Bryson, The Body, 2019
Mark E.J Woolhouse et al., Temporal trends in the discovery of human viruses, 2008, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2475551/
Ján Križan, Mária Križanová, Biológia - Príprava na maturitu a prijímacie skúšky na vysokú školu, 2009
https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Microbiology/Book%3A_Microbiology_(Kaiser)/Unit_4%3A_Eukaryotic_Microorganisms_and_Viruses/10%3A_Viruses/10.02%3A_Size_and_Shapes_of_Viruses
Yinon M. Bar-On, The biomass distribution on earth, 2018, https://www.pnas.org/content/115/25/6506
https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/genome-size
https://www.science.org/content/article/viral-fossils-our-dna-may-help-us-fight-infection
Edward B Chuong et al., Endogenous retroviruses function as species-specific enhancer elements in the placenta, 2013, https://www.nature.com/articles/ng.2553
https://www.who.int/about/bugs_drugs_smoke_chapter_1_smallpox.pdf
Upozornenie:
Autor nie je virológ, biológ ani lekár
