Mitmed aastad tagasi sattusin Colorado
ülikooli prof. Rob Knight mikrobioomi kursusele. Sealt sai alguse minu sügav
lugupidamine meie silmale nähtamatute kaaskodanike bakterite vastu. Mikrobioom oma mitmekesisusega on lai
ja huvitav teema.
uue koroonaviiruse levimise kiirus ja suremuse määr võrreldes teiste viirustega |
Kuidas on aga viroomiga? Viiruste kogukonnaga, mis on veelgi pisem ja veelgi suurema bioloogilise mitmekesisusega. Kuna netiavarustes liigub palju väärinfot (ja ei – uusi viiruseid ei ole vaja laboris toota ega luua – kogu loodus on neid paksult täis), siis ma tooksin siia kokkuvõtteid ja märksõnu Kolumbia Ülikooli viroloogia kursusest.
Vincent Racaniello – Kolumbia Ülikooli
mikrobioloogia ja immunoloogia osakonna professor on kirglik viiruste uurija ja
märgib: maailmas ei ole midagi lahedamat, kui viirused. Nad on kõige lahedamad. Hämmastavad. Ma armastan neid. Minu nutitelefonis on viiruste pildid. Ma töötan laboris koos
nendega juba 38 aastat. Üks eelmisel aastal õppinud tudeng ütles mulle pärast
selle kursuse läbimist, et ta ei söö enam midagi ega puutu enam midagi, kuna
kardab nakatumist. Kuid ma ei taha, et te viirusi kardaksite. Üks minu eesmärk
on, et te saaksite aru, kui imelised nad on.
Kui te tahate aru saada elust, kui te tahate mõista inimese tervist ja
haigusi, siis teil on vaja aru saada viirustest.
Me elame ja liigume sõna otseses mõttes
viiruste pilves. Viirused nakatavad kõiki elusolendeid planeedil. Igal
elusolendil on viirus, mis teda nakatab. Mitte keegi ei saa põgeneda viirusinfektsiooni
eest. Isegi viirusega nakatunud rakkudes on viirused, mis neid nakatavad ja igapäevaselt
puutume me kokku, sööme ja hingame sisse miljardeid viiruste osakesi. See tuba
on täis viirusi. Õhk on neid täis.
Kui võtaksime siit proovi, siis suudaksime tuvastada
palju erinevaid viiruseid. Kõik pinnad on nendega kaetud. Tasapinnad ja eriti
uksekäepide oleks huvitav koht viiruste otsimiseks. Kui sööte toitu, sööte alati
viiruseid, kui teil oleks täna olnud lõunaks kapsasalat, siis ka see on putukaviiruseid
täis. Putukad ronivad mööda kapsast ja jätavad sinna oma viirused. Kuid need ei
tee teile midagi halba ja ei nakata teid. Te olete alati viirustega kontaktis,
ei ole viirustevaba aega ega kohta, nad on kõikjal. Veel enam, viiruste genoom
on osa meie genoomist.
Ma toon mõne näite, kui palju neid on.
Võtame meie ookeanid: maailmavetes on 1030 bakteriofaagide osakesi.
Bakteriofaagi osake kaalub 10-15 grammi (femtogramm). Ainuüksi
bakteriaalsete viiruste biomass ületab kõikide elevantide biomassi
tuhandekordselt. Et teil tekiks parem ettekujutus – 1 teelusikatäies merevees
on mitu miljonit viiruseosakest. Kui te järgmine kord ookeanis ujute ja sõbra
poole vett viskate, siis see on nagu viiruse aerosooli pihustamine. Need on
täiesti kahjutud ja ei tee teile midagi.
Vaalad on näiteks nakatunud viirustega,
mis kuuluvad kalitsiviiruste perekonda. Nad on sugulased viirustega, mis võivad
teile anda gastroenteriidi (oksendamine ja kõhulahtisus). Ja peale vaalade põhjustavad nad lööbeid, ville ja
gastroenteriiti ka teistele mereimetajatele. Nakatunud vaalade kaudu tuleb
ookeanisse igapäevaselt 1013 viiruste osakesi.
Ookeanides töötlevad viirused ümber tohutul hulgal orgaanilist ainet, nii
et neil on väga tähtis roll. Rannikuvetes on viiruseid rohkem, kui inimesi
Maal. Viirused hoiavad endi käes meie planeedi suurimat geneetilist
mitmekesisust.
Veel kainestavaid numbreid. Praegu
eksisteerib Maal 1016 HIV viiruse genoomi. Me teame seda nakatunud
inimeste järgi. Nakatunuid on ca 37 miljonit. Me teame, milliseid genoome nad
kannavad ja seega saame kergesti teha matemaatilisi arvutusi. Mida aga see
number tegelikkuses meile tähendab? Meil on väga efektiivsed ravimid HIV
viiruse vastu. Neid on umbes 40 ja nad võimaldavad nakatunutel elada ilma
haigeks jäämata. Ainult et HIV
genoomides on juba olemas ka resistentsus nendele ravimitele, kuna mutatsioonid
kerkivad pidevalt esile. Ükskõik, kui palju ravimeid me selle viiruse vastu ka
ei valmistaks, resistentsus tekib alati. Sellest räägime pikemalt HIV loengus.
Kui paljudel teist praegu on
viirusnakkus? Tõstke käed! Te ei taha muidugi tõsta aga fakt on see, et teil
kõigil on. Minul ka on. Mis tähendab, et kõigil on tosinaringis erinevaid
herpese viiruseid sh herpes simplex, varicella zoster
viirus, tuulerõugete viirus – kui
te olete vaktsineeritud, olete seda võibolla vältinud, tsütomegaloviirus,
Epstein
Barri viirus ja mõned veel. Uuringud on näidanud, et üle 90% ameeriklastel
on need viirused olemas. Kui te nad kord saanud olete, ei ole neist võimalik
vabaneda. Mulle meeldib öelda, et erinevalt armastusest on viirused
kogu eluks ja see on tõsi.
Mul on Instagrammi konto, kuhu ma panen
üles viiruste pilte ja inimesed on regulaarselt kirjutanud, et minu arst see ja
too ravis mind herpesest terveks. Kahjuks on see vale ja te ei saa herpest
välja ravida. Ja me räägime sellest lähemalt herpese loengus.
Me teame juba päris palju mikrobioomist –
et meie keha igas osas on bakterid. Ja paljud neist on meile kasulikud. Me
hakkame järjest paremini aru saama, kuidas nad seda teevad. Kuid meil on ka viroom. Meie
igas keha osas on viirused: hingamisteedes, seedetraktis, närvisüsteemis, nahal
jne. Ka tervel inimesel on kõik need viirused. Ma võiksin teilt proove võtta ja
leiaksin teie kehast viirused, kuigi te olete täiesti terved. Ja see ongi väga
huvitav. Nad on meile kasulikud, me oleme selle kohta leidnud tõendeid.
Me kasutasime drooni, et koguda vaala
hingeõhku. Droon tuli tagasi, tõi meile andmed, me analüüsime neid laboris. Ja
seal on palju viiruseid. Nii saame me võtta proove igast maailma paigast. Veidi
aega tagasi nägin dokumenti, kus proov võeti Hiina liustikult. Nad kaevasid
väga sügavale ja tõid laborisse jää proovid. Seal olevad viirused on
15 000 aastat vanad.
Märkisin enne, et viiruste genoom on meie
genoomi osa. Siit pildilt on näha, et inimese genoomis on 3,2 miljardit
aluspaari. Nagu näete on valku
kodeerivate geenide osakaal üsna väike – 1,5%. Siin on erinevate ülesannete
jaoks erinevad asjad. Aga millele ma tahaksin tähelepanu pöörata on 8,3%
lõik LTR retrotransposoonidega. Ma
räägin neist lähemalt järgmistes loengutes, kui lühidalt öeldes, on need jäänukid retroviirusnakkustest, mis olid kaua
aega enne seda, kui meist sai Homo sapiens.
Siin te näete 2017 aasta statistikat
inimeste suremuse kohta maailmas. Südamehaigused on esimesel kohal. Ma lisasin
nooled sinna, kus mängus on viirused. HIV
on kindlasti kõige selgem neist – ca 1miljon surma 2017 aastal. Teiste haiguste
puhul ei ole viirused nii selgelt eristuvad.
Väga suur osa hepatiiti on viiruseline. Ja päris palju kõhulahtisuse ja
hingamisteede haiguseid on viiruselised. Ja seetõttu me ka uurime viiruseid
väga palju. Kuid me hakkame alles mõistma nende rolli meie ökosüsteemis ja
seda, kuidas nad meile kasulikud on. See
tähendab, et me oleme hakanud nägema viiruseid enamana, kui lihtsalt haiguste
põhjustajana.
Kõige hämmastavam on vast see, et enamik
viiruseid, mis meid nakatavad, ei oma meie tervisele ja heaolule mingit mõju. Ümbritsev
õhk on neid täis, me sööme ja joome neid sisse, kuid me ei jää haigeks. Miks
siis mitte?
Esimene põhjus on see, et nad lihtsalt
läbivad meid. Washingtoni poodides
tehtud uuringu käigus osteti kapsast ja see toodi laborisse analüüsimiseks –
otsiti viiruseid. Tulemused näitasid, et
iga portsjon kapsast sisaldas 108 üht putuka viiruseosakest. Tegemist
on kapsaussi (Trichoplusia ni)
viirusega. Nii et mil te iganes sööte kapsasalatit, saate te selle kaasa.
Isegi, kui te kapsa ära keedate, viirus muutub küll inaktiivseks, kuid siiski
on ta olemas ja te neelate ta alla. Enamik viiruseid aga lihtsalt liigub läbi
meie. Nad ei suuda meie rakkudes paljuneda. Sama käib õhuga sissehingatavate
viiruste kohta – nad lihtsalt läbivad meid.
Veel
üks uuring analüüsis inimeste väljaheidetes viiruse RNA järjestusi. Kõige
levinum viirus inimese väljaheites kannab nime Pepper mild
mottle virus (PMMoV) on taimepatogeenne viirus, mis esineb kogu
maailmas põllul kasvatatavatel paprika-, tšilli- ja dekoratiivse pipra liikidel.
Enamik inimesi sööb paprikat ja paprika
viirus võib paprikal olla ilma igasuguste sümptomiteta ja te sööte selle endale
sisse. Kuid teiega ei juhtu midagi. Need ei nakata teid.
Ma olen hakanud saame regulaarselt kirju
inimestelt, kes on lasknud oma fekaale analüüsida ja saanud siis tulemused ning
tõsiselt ehmatanud. Oh issand, mul on see paprikaviirus! Mis ma nüüd teen, ma
pean arsti juurde minema. (Ja ma lisaks siia vahele, et arst naerab su välja
aga toidulisandi ja imerohu müüja kabinetist tuled sa välja kilekotitäie kaubaga.
Loodetavasti ei anna ma nüüd kellelegi head äriideed).
Ma ütlen, et ei, teil pole vaja kellegi
juurde minna. Need viirused ei paljune meie kehas.
Paljud viirused on head. Ma nimetan neid
kasulikeks viirusteks. Pildil vasakul on taimed, mis kasvavad kuumaveeallikate
juures.
Neid võib leida looduskaitsealadelt ja nad on kuumale vastupidavad.
Võivad kasvada 55C juures. Ehk sa võid tuua selle taime laborisse ja kasvatada
seda 55 C soojuses. Mingil hetkel avastati, et see taim on nakatunud
seenega. Kui aga seen taimedelt
eemaldati, siis taimed ei suutnud enam kuumas kasvada. Kuidagi aitas seen
kuumuse vastu kaitsta. Siis selgus, et selle seene sees oli viirus – seen oli
nakatunud viirusega. Ja kui taimel oli seen aga viirust mitte, ka siis ei
pidanud ta kuumale vast. Nii et viirus aitas. Siin toimis 3 vaheline side:
taim-seen-viirus.
Veel üks äärmiselt põnev näide. Kas te
olete kuulnud parasitoid wasp (kiletiivalised
parasitoidid) nimelisest putukast? Nad munevad oma munad röövikute peale. Munad
kooruvad, putuka vastsed söövad rööviku ära. Väga tulnukate filmi moodi, ainult
et päris elust. Koos munadega aga laseb putukas endast välja ka viirused. Seda
viirust nimetatakse polüdnaviiruseks ja see ei paljune rööviku peal. Kuid ta
toodab valke, mis immunosupresseerib rööviku nii, et ta ei püüa munadest ega
vastsetest lahti saada. See viirus on
hea putukale, kuid ei ole hea röövikule.
Selliseid näiteid on loodus täis.
Teine põhjus, miks paljud viirused meile midagi
ei tee, on meie imeline immunsüsteem. Kui te olete immuunsupressiooni all –
näiteks organi siirdamise korral. Samuti AIDS tekitab immuunasupressiooni ja ka
näiteks leetrid tekitavad immuunsupressiooni. Sellisel juhul võib olla ka üsna ohutu
viirushaigus surmaga lõppev. See näitab, kui oluline on meie
immuunsüsteem.
Mitte kõik inimese viirused ei tee teid
haigeks. Veel üks huvitav näide - polüomaviirus on viirus, mida leidub kõikjal
maailmas. Me saame selle üsna varakult ja tavaliselt oma perekonna kaudu. Viirus levib sülje ja hingamisteede kaudu.
Kui olete sellega nakatunud, olete nakatunud kogu eluks. Kui te olete täiesti
terved, siis te haigeks sellest ei jää. Samas, kui te olete immuunsupressiooniga,
siis võib sellest areneda raske haigus. See viirus levib nii kergesti hingamisteede
eritiste ja ka uriini kaudu. Milliliitris uriinis on tuhandeid viiruseosakesi. Ma
ei taha muutuda paranoiliseks aga kui te külastate restorani tualettruumi, siis
vett peale lastes, kerkib õhku mikroosakeste pilv.
Pildil olev katkendlik joon näitab,
kuidas Homo sapiens liikus Aafrikast mujale. Ja must pidev joon näitab Homo
sapiensi liikumist koos infektsiooniga.
Hetkel on meil uus koroonaviirus ja selle
ümber liigub palju hirmutavaid lugusid, mis kõik tulenevad informatsiooni
puudusest. Ma tahan teile näidata,
kuidas seda informatsiooni leida ja et kui 2-3 aasta pärast tekib uus
viirusepuhang, siis teil on see kursus meeles ja te saate aru, mis toimub.
Meil on täiuslik võimalus õppida, kuna ma
juba mainisin – et uus koroonaviirus on ringi liikumas. Siin on nüüd mõned
pealkirjad uudistest:
"Ärge minge Wuhani ja ärge lahkuge
Wuhanist. Uus viirus võib muteeruda ja rohkem levida."
Ja siin on veel üks uudis Hiinast, et
viirus võib muteeeruda ja levida.
Nüüd sellel kursusel te saate teada, et
see on vale. Viirustel ei teki millalgi võimalust muteeruda, vaid nad juba
muteeruvad. Viirus muteerub iga kord, kui ta paljuneb. See on
juba palju muteerunud, kui ta liigub ühelt inimeselt teisele.
Siin muidugi on tahetud silmas pidada
võimalust, et muteerumise käigus tekib vorm, mis on võimeline kiiremini levima.
Kuid antud juhul nagu siin Hiina uudistes
kirjutatakse, on pigem nii, et minister seda ei tea ja ajakirjandus korjab selle samamoodi üles ja nii
jõuab see ka teieni.
Ja iga kord, kui tekib mingi uue viiruse
puhang, tulevad täpselt samasugused pealkirjad – äkki võib viirus muteeruda.
Ikka pole viiruste elu-olu põhialuseid selgeks saanud.
Mis siis on viirus?
Ma olen igal aastal
andnud viiruse definitsiooni erinevana. Selle aasta oma:
Viirus on nakkav, obligatoorne
rakusisene parasiit, mis sisaldab geneetilist materjali, mis võib olla DNA või
RNA, mida sageli ümbritseb valgukate ja mõnikord ka membraan.
Selle mõiste võiks nüüd lahti harutada.
Nakkav tähendab seda, et viirus või liikuda peremehelt peremehele, rakust rakku
ja sinna siseneda. Ja obligatoorne rakusisene tähendab seda, et ta peab pääsema
rakku. Ta ei saa teisti paljuneda. Viirus ei saa paljuneda õhus või sinu naha
pinnal – tal on vaja pääseda rakku. Parasiit tähendab, et ta kahjustab peremeesorganismi
sellega, et võtab temalt näiteks toitaineid. Ta võtab ära toitaineid, mis oleks
muidu teie kasutada. See tekitab natuke segadust, kuna me räägime hiljem veel
sellest, et on viiruseid, mis teid nakatavad aga ei kahjusta. Kuid nad peavad
midagi võtma, kuna selleks, et paljuneda nad peavad rakus paljunema. Vahel on
aga see võtmine märkamatu ja ebaoluline.
DNA ja RNA viirused on unikaalsed ja neil
võib olla nii üks, kui ka teine. Gripiviirusel on alati RNA genoom
ja herpese viirusel on alati DNA genoom. Me räägime sellest lähemalt edaspidi.
Viirustel on valgukate. Enamikul
viirustel on nukleiinhappe ümber valgukate ja me räägime sellest edaspidi samuti
lähemalt.
Viirused peavad saama rakku siseneda ja paljuneda,
muidu nad kaovad. Ma olen kindel, et paljud viirused on miljonite aasate
jooksul kadunud. Nad pole suutnud leida peremeesorganismi.
Kui me uurime viirust, on meil vaja
uurida ka peremeesrakku. Kõige iolulisemad avastused on tehtud, kui on uuritud
viiruse poolt nakatatud rakku.
Sääsed võivad mudugi meid nakatada. Ja pildil
on tulbid. Väga hinnalised tulbid, kuna neil on teist värvi triibud. Ja need
triibud on põhjustatud viirusnakkusest.
Veel üks küsimus on, kas viirused on
elus?
Oma blogis tegin sellekohase küsitluse ja
te näete, et vastused on enam vähem võrdselt jaotunud „elus“ ja „ei ole elus“ vahel. Midagi
vahepeal on saanud ka palju klikke. Mul
on sellele küsimusel vastus aga see ei olegi nii lihtne.
Kui inimesed mõtlevad viirusest, siis sellisest,
mis on pildil vasakul pool (polüomaviirus). Ja see ei anna kuidagi elava mõõtu
välja. See on lihtsalt nukleiinhape valgust mantlis ja kui ma ta siia lauale
panen, siis ta lihtsalt seisab siin ja ei tee mitte midagi. Ta ei saa ise
paljuneda. Sestap see ei saa olla elus. Sel on võime paljuneda alles siis, kui ta satub
raku sisse.
Viiruse osake, mida ma nimetan virioniks,
ei saa olla elus. Kui viirus aga satub
rakku ja võtab raku üle ning rakk hakkab tootma viiruseosakesi, siis ei ole see
lihtsalt rakk, vaid viirusest nakatunud rakk. Ja see on elus.
Nii et mina näen viirust kahefaasilise
organismina: osakesena, mis ei ole elus ja nakatunud rakuna, mis on elus. See
lahendab probleemi, kuigi inimestele ei meeldi tavaliselt sellised osalised
lahendused. Inimestele meeldib viirusest mõelda, kui osakesest, mitte kui nakatunud
rakust.
Mille eest ma teid hoiatada tahan – ärge antropomorfiseerige
viirust.
Antropomorfiseerimine - inimeste suundumus kanda inimomadused üle mitte-inimestele ja
objektidele. See võib väga kergesti juhtuda, kuna nii on neist kergem rääkida
ja ajakirjandus kasutab selliseid asju palju: viiruse eesmärk on selline; viirus
tahab teha seda ja toda...
Ei, neil ei ole eesmärki nad ei taha ega
mõtle. Nad on passiivsed osakesed ja kui te neid antropomorfiseerite, siis
võite neid kergesti valesti tõlgenda.
Kunagi oli mul viiruste mõiste juures ka suurus. Viirused on väga, väga väikesed ja ma ütlesin, et nad ei läbiks 0,2 mikronist sõela. Kuid nüüd on leitud palju suuremaid viiruseid - 1,5 mikroniseid. Ja ma ei saa seda enam kasutada.
Allolevast graafikust näete, millises suurusjärgus on viirused.Ja kui suured on viirused võreeldes rakuga.
Kui teil on küsimus, kui palju viiruseid mahub nööpnõelapea otsa, siis siin on illustreeriv pilt:
2mm on võrdne 2000 mikroniga ja sinna mahub 500 miljonit rhinoviirust. Suurendatud pildil on hästi äratuntavad punased verelibled, kuid viirus on see kõige pisem, peaaegu märkamatu pikk ribake.
Kunagi oli mul viiruste mõiste juures ka suurus. Viirused on väga, väga väikesed ja ma ütlesin, et nad ei läbiks 0,2 mikronist sõela. Kuid nüüd on leitud palju suuremaid viiruseid - 1,5 mikroniseid. Ja ma ei saa seda enam kasutada.
Allolevast graafikust näete, millises suurusjärgus on viirused.Ja kui suured on viirused võreeldes rakuga.
Kui teil on küsimus, kui palju viiruseid mahub nööpnõelapea otsa, siis siin on illustreeriv pilt:
2mm on võrdne 2000 mikroniga ja sinna mahub 500 miljonit rhinoviirust. Suurendatud pildil on hästi äratuntavad punased verelibled, kuid viirus on see kõige pisem, peaaegu märkamatu pikk ribake.