0

Всемирная сеть микробиологии

Считается, что модные разговоры о компьютерных «вирусах» объясняют, что эти «преступники» делают по аналогии с их биологическими тезками. В то же время восхитительно представить биосферу реальных, живых микробов как всемирную сеть информационного обмена. В самом деле, оба «вида» вирусов имеют много общего, ведь живые микробы обмениваются информацией друг с другом и со своей средой обитания, с ДНК в качестве блоков данных, распространяемых в каждом направлении. Отличие мира микробов состоит в том, что микробы могут эволюционировать и делают это быстрее, чем их хозяева. В действительности, микробы хорошо приспособлены к тому, чтобы использовать эту разницу в свое преимущество во время войны, которая время от время возникает между ними и другими биологическими видами.

Способность микробов передавать информацию другим организмам –то, что делает аналогию с Мировой информационной сетью правдоподобной. Как и компьютерные вирусы, многие живые вирусы способны интегрировать (загружать) свою собственную ДНК (DNA) в генетический материал (геном) хозяина, и эта информация может быть скопирована и передана дальше. В самом деле, даже наша собственная человеческая эволюция отчасти объясняется столкновениями с микробами, и многие части человеческой ДНК появились в результате исторических столкновений с особенным типом вирусов, известным как ретровирусы, которые «загрузили» свою информацию в человеческие клетки и интегрировали ее в человеческую ДНК.

Chicago Pollution

Climate Change in the Trumpocene Age

Bo Lidegaard argues that the US president-elect’s ability to derail global progress toward a green economy is more limited than many believe.

Область молекулярной генетики, появившейся в 1944 году, когда было доказано, что ДНК является механизмом, посредством которого передаются наследуемые характеристики, сделала микробов центром многих биологических исследований. Системы, выстроенные из микробов, являются в настоящее время удобными моделями для изучения эволюции в лаборатории.

То, что делает эволюцию микробов такой интригующей и пугающей –это сочетание обширности популяции и интенсивности изменений в пределах этой популяции. У микробов есть ген, повышающий их изменчивость, что позволяет им мутировать в ответ на различные факторы окружающей среды –то, что более крупные организмы сделать не в состоянии. Так же, в то время как более развитые формы жизни, такие как человек, не могут совокупляться с представителями других видов, эволюция микробов менее сдержана этим «барьером вида». В действительности, в ходе процесса, известного под названием «аплазмид –трансфер» (“Аplasmid transfer”), микробы способны обмениваться биологическими инновациями между собой, включая – наиболее важное и опасное - сопротивляемость антибиотикам, которую один вид микробов может передать другому виду.

Абсолютное число микробов и их способность обмениваться информацией между собой – формула для высокоскоростной эволюции. Популяции микробов изменяются на много миллионов ежедневно, так как они перемещаются между организмами хозяев, встречают антибиотики, антитела или другие природные преграды, с которыми может справиться их генетическая эволюция. Простое сравнение скорости эволюционирования микробов и их многоклеточных хозяев дает миллионное или даже биллионное преимущество микробам. Год эволюции в жизни микроба в самом деле превосходит года в жизни всех млекопитающих!

По этому критерию, человек выбыл из своей эволюционной лиги. Верно, что многие сложные виды проиграли войну с микробами и через несколько сотен лет вымерли. История человечества также отмечена катастрофическими эпидемиями, вызываемыми микробами. Пока еще человеческий вид пережил все «микробные» эпидемии, но выживание в мире, в котором микробы/ вирусы и их хозяева взаимодействуют по-новому, потребует, чтобы и мы думали по-новому и призвали на помощь еще более усложненную техническую мудрость и социальный разум.

В своей последней работе я изучаю последствия этого огромного дисбаланса между темпом эволюции человека по сравнению с микробами (категорию, в которую я включаю вирусы).

Если бы направление эволюции микробов в целом вело к оптимизации их вирулентности и смертности, более крупные виды не вынесли бы этого убийственного состязания. Но, конечно, и микробы тогда не выжили бы, поскольку они зависят от других видов как среды обитания. И все же, несмотря на тот факт, что микробы не стремятся просто максимизировать свою вирулентность, большинство исследований по инфекционным заболеваниям сфокусировано на механизмах, посредством которых ограничивается вредное воздействие микробов, а также способах адаптации организма хозяина (преимущественно посредством иммунной системы), чтобы бороться с этой вирулентностью. Весьма незначительное внимание уделяется внутренним механизмам микробов, направленным на поддержание их как жителей в своих хозяевах, включая интерес, «разделяемый» микробом по вопросу контроля и ограничения собственного вреда для хозяина.

В результате, микробы поселяются в хозяине, чтобы получить преимущества от обмена. Поразительные примеры демонстрируют, что «цель» микроба в действительности – совместное существование с хозяином. В некоторых случаях, иммунная система хозяина манипулируется одним микробом, чтобы повысить сопротивляемость хозяина к суперинфекции от конкурирующих, вторгающихся микробов. Мы должны таким образом исследовать, как можно использовать эту синергию и оружие, предоставляемое нам микробами, а не рассматривать их только как смертных врагов, которых нужно уничтожить.

Fake news or real views Learn More

Подобно тому, как ученые изучают все системы окружающей среды, чтобы узнать, как взаимодействуют различные части, мы должны рассматривать человеческое тело как расширенный геном. Его части состоят из ядерного генома ДНК (кариома), хондриомы (митохондрии) и того, что я называю микробиомом - комбинации множества микробов, живущих в организме. Мы должны изучать микробов, которых мы носим внутри себя и на нашем теле как часть разделенной окружающей среды.

«Если вы не можете их побороть, присоединитесь к ним!» - гласит старинная мудрость, и к лучшему или худшему, наши судьбы связаны с микробами, которые также делят с нами наше тело. Мы можем и должны извлечь пользу от более глубокого понимания, как они работают внутри нас и вместе с нами.