O virech a jejich roli v biosféře

Život vyšších organizmů (resp. mikroorganizmů) s viry na naší planetě má svoje zvyklosti a zákonitosti, fungující cca 550 milionů (resp. 3 miliardy) let. Když se podíváme na fylogenetický strom (strom života), uvidíme kmen s hustě a chaoticky prokříženými čarami, z něhož vyrůstají tři mohutné košaté větve, které představují tři domény života: Bacteria, Archea a z ní se odštěpující samostatnou doménu Eucarya (viz obrázek níže , převzatý z Wikipedie). Jedna nepatrná krátká větvička této třetí domény patří vývojové linii hominoidů, z nichž postupně vzešli hominidé, rod Homo, Homo sapiens a v posledních ca 300000 letech Homo sapiens sapiens, jehož konečné vývojové stadium se bláhově utvrzuje v představě své nejvyšší pozemské moci a velmi nákladně pěstuje předsudek, že právě ono biosféře Země vládne, že zásadním způsobem ovlivňuje chemické, biochemické a fyzikální pochody v ní probíhající. 

(V závorce dodatečná  poznámka z 26.3.2020: Zdá se mi, že na krátké větvičce, která patří nám, lidem, už několik let raší nepatrný pupen, z něhož vzejde život umělý.  V roce 2010 vytvořil tým amerického biochemika a genetika Johna Craiga Ventera první umělou bakterii.  Je možné, že z toho pupenu vzejde nejen větvička, ale nová doména, která třeba nahradí  zdegenerovanou linii Homo sapiens sapiens.  Jedno je jisté. Žádný druh organizmů na Zemi nemá svoji éru jistou po miliardy let, vyjma těch, které tvoří doménu Archea a Bacteria.)

Na podrobněji popsaných obrázcích stromu života není slovo virus uvedeno v žádné výše zmíněné doméně života. Ten hlavní důvod je v tom, že vlastnosti viru nesplňují podmínky pro jeho uznání jako živé entity. Například encyklopedie Britanica definuje virus jako infekční agens, které se může reprodukovat pouze v živých buňkách zvířat jako zoofág, buňkách rostlin jako fytofág, v buňkách hub jako mykofág nebo v bakteriích jako bakteriofág, či v případě buněk sinic jako cyanofág. K tomu dodávám, že virus ke své reprodukci využívá součásti napadené buňky a může ji natolik vyvolanými činnostmi přetížit, že buňka není schopna udržet své životní funkce... 

Druhým  důvodem absence virů ve fylogenetickém stromu je ten, že virům schází geny pro ribozomální RNA , která u bakterií a archeí nese přívlastek 16S a u eukaryot 18S. Bez zmíněných genů (markerů) nelze vystopovat evoluční předchůdce a sestavit fylogenetický strom.

Už mnoho let je známo, že viry nám pomáhají v uzdravování jako naši spojenci, když náš organizmus  napadnou nepřátelské mikroorganizmy.  Konkrétní  viry umí škodlivé mikroorganizmy  cíleně  likvidovat, aniž by ostatním buňkám našeho těla ublížily. S léčbou nemocných pomocí bakteriofágů mají velké úspěchy vědci v Gruzii.  Farmaceutické firmy  uvažují o tom, že viry v budoucnu mohou nahradit antibiotika, jejichž účinnost se dlouhodobě snižuje. Od roku 2018 přibývá vědeckých studií o virech, kterými lze likvidovat rakovinné buňky...

Česká wikipedie definuje virus jako buněčného cizopasníka, nacházejícího se na pomezí mezi neživým a živým. Virus je částicí (partikulí), strukturou, entitou, které chybí základní projevy života, jakým je například metabolizmus, přijímání živin, tvorba bílkovin, energie, schopnost růstu a dělení. Cituji českou Wikipedii:

"Je známo bezmála 5000 druhů virů. Dosud neznámých virů může být řádově více - podle odhadů jen savci hostí statisíce druhů virů. V oceánech bylo v r. 2019 molekulární analýzou viromů identifikováno téměř 200000 různých populací virů. Viry hrají důležitou roli v přírodních systémech."

Když se na přednáškách o virech zmíním, mluvím o nich jako o rozličných fragmentech genetického materiálu (DNA nebo RNA), obalených proteinem do úhledné, atraktivní formy, na jejímž povrchu jsou důležitá vazebná místa pro uchycení na povrch buňky, pro průnik do buňky a pro následnou replikaci virové částice uvnitř napadené buňky. Nejen takový, ale mnohý jiný genetický materiál přírodní nebo uměle vytvořený se může replikovat nejen v přírodě, ale spontánně i v laboratorních podmínkách (in vitro), tedy např. "ve zkumavce", a to do té doby, dokud příhodné podmínky pro replikaci trvají. Uvedu pouze jeden příklad:

V době současné virové pandemie je v médiích často zmiňován test PCR (POLYMERASE CHAIN REACTION),  využívající polymerázovou řetězovou reakci. Při ní se v laboratoři bez účasti živé hostitelské buňky mnohonásobně replikuje zvolený úsek genetického materiálu testovaného  viru (část DNA), který je pak ve velkém množství snadněji detekován.

Nejjednodušší obdobou replikací na úrovni velmi jednoduchých molekul jsou "BZ cyklické reakce", které někdy ukazuji na svých přednáškách ve školách, když komentuji možný způsob vzniku nebuněčné ancestrální formy života na Zemi.

Že virus není živá entita si myslí velká část vědců, ale ne úplně všichni. Těžko říct, která část vědců a který názor je a který bude součástí mainstreamu. Osobně se domnívám, že v taxonomii živých subjektů biosféry bude virus chybět dlouho nebo napořád.

I když se v tom stromu života slovo virus neobjevuje, přesto ve vývoji života na Zemi tyto částice fungují jako velmi důležité "genetické smetí", jako efektivní přenašeči genů a to mnohem účinněji a déle, než si dokážeme představit. Důsledky působení virů v evoluci života na Zemi jsou zjevné. Ve fylogenetickém stromu se projevují jako vodorovné nebo šikmé spojovací čáry mezi větvemi tří domén života. To propojení domén je projevem mezidruhového přenosu genů. Viry tedy od počátků všech počátků stále působí jako katalyzátory evoluce, jako jedna z příčin jak vertikálního, tak horizontálního přenosu genů, urychlujícího vývoj forem života na Zemi. Kdyby nebylo virů, vývoj organizmů by probíhal tak pomalu, že Homo sapiens sapiens by na Zemi dnes ještě nežil ...

Stovky milionů let soužití virů s vyššími organizmy, resp. miliardy let soužití virů s mikroorganizmy nejen popohánělo evoluci, ale spolupůsobilo a stále se podílí na postupném vytváření a vylepšování imunitních systémů vyšších organizmů i na zániku mnoha druhů organizmů nepřizpůsobivých.

Konečným příznivým efektem je vynucená rovnováha mezi organizmy, mikroorganizmy i viry, jejíž ideální variantou je mutualistické soužití (podrobnosti viz např. e-publikace Mikrovládci života na Zemi). K rovnováze mikrobiomu našeho těla výrazně přispívají viry (fágy), přítomné ve značném množství aktivních  částic i jejich druhů.  Jak všichni víme, symbiotické vztahy jsou ale mnohem pestřejší a tu a tam se z různých příčin rovnováhy poruší, což přináší různé problémy. Nejde jen o změny v množstevních poměrech (tlaku mikroorganizmů na organizmy vyšší), ale i o výkyvy ve fungování imunitních systémů vyšších organizmů, vedoucí k narušení homeostázy a zdraví jedince.

Ke snížení obranyschopnosti našeho těla dochází nejčastěji ve dvou obdobích: na podzim, a v zimě, kdy ubývá slunečního svitu, s ním spojeného UVC záření, poškozujícího genetický materiál  (nukleotidy) virů , mikroorganizmů i vyšších organizmů.  Tehdy také současně ubývá  přímých přírodních zdrojů obranných látek, pocházejících z vegetace.

Postihne-li nás viróza, bývá to způsobeno buď nadměrným tlakem virů (koncentrací virů v bezprostřední blízkosti), důsledkem snížené imunity nebo chybějící imunitou proti novému druhu viru, vyskytujícímu se ve větším množství.  Jaké máme možnosti k řešení takové situace?

Prvním důležitým krokem je snížení tlaku virů z okolního prostředí, tedy omezením pohybu, nadměrné fyzické zátěže a uzavřením se napadeného jedince "do svého klidného koutu" před ostatními jedinci. Dalším krokem je pomoc imunitnímu systému, jehož důležitou součástí jsou také imobilizovaná konsorcia bakterií v našich útrobách (viz e-publikace Mikrovládci života na Zemi), tedy nikoliv bakterie, které se v našich střevech jen potulují spolu s potravou. Tu pomoc lze realizovat střídmou, mírnou konzumací vhodných nápojů, potravin a koření, z nichž mnohé mají i protivirové účinky. Jednou z nich jsou například plody badyáníku pravého, obsahující protivirovou účinnou látku oseltamivir, svého času používanou při výrobě protivirového léku Tamiflu. (V roce 2005 ta výroba způsobila nedostatek badyánu na trhu. Dnes už se oseltamivir vyrábí synteticky a badyánu je dostatek.) Badyán je obsažen v mnoha potravinách, například ve valaškých hruškových povidlech, ve frgálu aj.

Protivirový účinek vykazují mnohé rostlinné silice, například z máty peprné (pepermint), z plodů keře litsea cubeba, smrková silice (Fichte) a další.

Silice, inaktivující viry,  můžeme vdechnout třeba při procházce v jehličnatém lese, či u některých rostlin, na zahradě či  v sadu, jejichž vůni se  zblízka obdivujeme, aniž tušíme, že nám v dýchacích cestách inaktivuje virové částice. V zimním období nám nedostatek silic v ovzduší exteriérů může nahradit opatrná, střídmá aromaterapie s koncentráty vybraných přírodních silic.

Spektrum  protivirových efektů látek v  ovzduší a v některých potravinách je významným  doplňkem obranyschopnosti našeho imunitního systému.

Mnoho lidí se s novým virem potká a nikdy se to nedozví. Někdy jsou příznaky napadení virem mírné, například se člověku spustí rýma. Velmi záleží na přiměřenosti reakce jeho imunitního systému, tedy především na fungování jeho třetí obranné linie, dané T-lymfocyty , makrofágy a jejich produkty- cytokiny (menší signální proteiny), které se významně účastní imunitní odpovědi organizmu.

Pokud je obranná reakce napadeného organizmu nedostatečná, virus se může v organizmu replikovat a svému hostiteli tím komplikovat život. Když je obranná reakce imunitního systému příliš prudká, překotná, dojde k nežádoucí autoimunitní reakci, po které následuje poškození zdraví napadeného člověka. Zkrátka, všeho moc škodí, všeho by mělo být akorát, mimo jiné též přiměřené intenzity imunitní reakce organizmu, napadeného viry.

Důležitou součástí obrany napadeného jedince je také pravidelné pití malých množství čisté neochucené vody, tedy udržování vlhkých sliznic úst a jícnu. Dříve nebo později se náš imunitní systém novému viru přizpůsobí a bude jej inaktivovat stejným způsobem jako to v našem těle dlouhodobě dělá s mnoha dalšími druhy virů. Zkrátka, nový virus se zařadí do fronty těch virů, se kterými si už umíme poradit. Tak tomu bude i v budoucnu, protože virové částice vlivem několika faktorů mění své vlastnosti a nenechají náš imunitní systém odpočívat. Budou jej trénovat a posilovat, dokud budou jejich antigeny imunogenní. V našich životech můžeme vymýtit novou virózu, ale nikoliv viry, které byli, jsou a budou důležitou, přímo esenciální součástí biosféry Země.

Pokud se virům a mikroorganizmům nepřizpůsobíme, může nám to další život velmi zkomplikovat. Je to podobné jako s většinovým postojem k vývoji klimatu, kterému se intenzivně a finančně velmi nákladně bráníme přizpůsobit.. Přitom naše možnosti a schopnosti měnit pozemské klima k obrazu svému jsou zanedbatelné například ve srovnání s možnostmi mikroorganizmů, kteří příznivé klima na Zemi udržovali miliardy let i bez účasti vyšších organizmů, člověka nevyjímaje (viz moje e-publikace Mikrovládci života na Zemi).

Virus není živý, nemůžeme ho zabít, ale inaktivovat, denaturovat. Šíření virů nezastavili naši předchůdci a nezastavíme je ani my, ani naši potomci. S viry se zkrátka musíme naučit žít jako ostatní organizmy. Je to stejné jako s vývojem pohybu nebeských těles a cykly pozemského klimatu, které si žijí vlastními životy, nezávislými na přání politiků a obchodníků s odpustky...

Jsem si jist, že nový koronavirus se dříve nebo později pokorně zařadí do fronty jiných virů, se kterými už dlouhodobě žijeme. Dnes zdánlivě všemocný virus bude mezi námi, ale už nebude škodit, nebudeme ho vnímat a politici proto na něm nebudou sbírat u svých voličů body pro další volby.

Současná opatření ke zpomalení šíření nového koronaviru jsou jistě důležitá pro zvládnutí zdravotní pomoci postiženým, ale tím virus z biosféry nezmizí. V přírodě je mnoho přenašečů (inkubátorů) virů, které zkoumáme, chráníme a podporujeme. Součástí biosféry jsou i gigantické neprůhledné aerosoly, které biosféra Země nutně potřebuje k udržení života a ve kterých se svobodně pohybují hejna přenašečů virů. 

I když nemůžeme viry z našich životů vymazat, následky jejich působení, tedy virózy, ty zpomalovat a zastavovat můžeme. Imunitní systém většiny napadených poměrně zdravých organizmů buď má nebo včas sám získá schopnost viry inaktivovat a tím i zastavit jejich replikace. Tak tomu bude i při příštích virových epidemiích a pandemiích, ať už se budou týkat člověka nebo jiných organizmů. Kdyby se to odehrávalo jinak, viry by na Zemi zůstaly osamoceny a bez svých hostitelů by se na mrtvé planetě rozpadly na neškodné fragmenty.

                                                       Oldřich Družba 23. března 2020