Vienas mįslingiausių Žemės sutvėrimų – kas yra virusai, ar jie iš tikrųjų yra gyvi padarai? Naujausi duomenys, ką mokslas apie juos sužinojo (Foto, Video)

Unikalu tarp mokslų – biologijoje nėra tvirto sutarimo dėl to, ką iš tikrųjų tyrinėja biologai. Nors iš pirmo žvilgsnio klausimas, ar kažkas gyva, ar ne, gali atrodyti nesudėtingas, per visą istoriją konkretus, patikrinamas gyvybės apibrėžimas išvengė net didžiausių mokslo ir filosofijos protų, o bendras sutarimas iš esmės susivedė į „mes tai žinosime, kai pamatysime“. Tačiau kadangi tokio apibrėžimo nebuvimas nesutrukdė biologams tęsti savo darbo, daugelį metų ši tema išliko tik filosofiniu įdomumu. Tačiau žmonijai pradėjus tyrinėti kosmosą ir ieškoti gyvybės kitose planetose, iškilo klausimas „kas yra gyvybė?“ staiga tapo daug didesniu prioritetu.

Bėgant metams įvairūs mokslininkai bandė sudaryti unikalių gyvų organizmų savybių apibrėžimus, pavyzdžiui, NASA svetainėje:

„[Gyvieji organizmai] turi galimybę paimti energiją iš aplinkos ir transformuoti ją augimui ir dauginimuisi. Organizmai linkę į homeostazę: parametrų, apibrėžiančių jų vidinę aplinką, pusiausvyrą. Gyvos būtybės reaguoja, o jų stimuliavimas skatina į reakciją panašų judesį, atatranką, o pažangiomis formomis – mokymąsi. Gyvybė yra reprodukcinė, nes reikalingas tam tikras kopijavimas, kad evoliucija įsigalėtų per populiacijos mutaciją ir natūralią atranką. Kad augtų ir vystytųsi, gyvos būtybės pirmiausia turi būti vartotojais, nes augimas apima biomasės keitimą, naujų individų atsiradimą ir atliekų išmetimą“.

Tačiau daugelį šių savybių demonstruoja ir negyvos sistemos. Pavyzdžiui, kristalai gali spontaniškai susiorganizuoti į neįtikėtinai sudėtingas ir tvarkingas formas, savaime atkartoti ir perkelti šią vidinę tvarką iš kristalo į kristalą ir netgi judėti reaguodami į išorinius dirgiklius. Panašiai tamsus akmuo gali paversti saulės energiją šilumine energija, o vėliau kinetine energija, kaitindamas aplink jį esantį orą, o radioaktyvūs elementai gali spontaniškai paversti branduolinę energiją šilumine energija.

Šis apibrėžimas netgi netinka, kai taikomas tam tikroms biologinėms sistemoms. Pavyzdžiui, prionai, sukėlėjai, sukeliantys galvijų spongiforminę encefalopatiją, geriau žinomą kaip Išprotėjusios karvės liga (Mad Cow Disease) yra dar paprastesni nei virusai, sudaryti iš nenormaliai susiformavusių baltymų, neturinčių jokios genetinės informacijos. Nepaisant to, prionai gali mutuoti, plisti iš šeimininko į šeimininką ir daugintis, nors ne perduodami genetinę informaciją, o sukeldami gretimų baltymų susijungimą į mirtiną grandininę reakciją.

Sudėtingesnį gyviems organizmams būdingų savybių rinkinį pateikė austrų fizikas Erwinas Schrödingeris, geriausiai žinomas dėl to, kad hipotetines kates įdėjo į hipotetines dėžes. Savo 1944 m. knygoje „Kas yra gyvenimas?“ Schrödingeris pastebėjo: „...stulbinanti organizmo dovana valdyti savyje „tvarkos srautą“ ir taip pabėgti nuo irimo į atominį chaosą“.

Kitaip tariant, gyvi organizmai, atrodo, nepaiso 2-ojo termodinamikos dėsnio, teigiančio, kad uždaroje sistemoje entropija – įvairiai apibrėžiama kaip netvarka arba energija, kurios negalima panaudoti naudingam darbui atlikti – visada didėja. Susidūrę su gamtos jėgomis, kurios nuolat linksta į didesnę netvarką, organizmai ne tik sugeba išlaikyti aukštą vidinės tvarkos ir sudėtingumo laipsnį, bet ir išlaikyti šią tvarką per kelias kartas, labai mažai prarandant tikslumą.

Žinoma, organizmai iš tikrųjų nepažeidžia 2-ojo termodinamikos dėsnio, nes jie nėra uždaros sistemos. Atvirkščiai, jos yra pusiau ribotos sistemos, pakankamai uždaros nuo išorinio pasaulio, kad išlaikytų vidinę tvarką, tačiau pakankamai pralaidžios, kad būtų atsvertos sumažėjusios tvarkos išorėje, pavyzdžiui, išleidžiant šilumą.

Nepaisant to, šie stebėjimai leido Schrödingeriui teigti, kad tokia pusiau ribota struktūra yra būtina gyvų organizmų funkcionavimui. Dar svarbiau, kad jis taip pat teigė, kad norint tiksliai perkelti savo vidinę tvarką ir sudėtingumą kitoms kartoms, organizmams reikėjo tam tikros formos „kodo scenarijaus“, kuriame būtų instrukcijos, kaip sukurti tą konkretų organizmą. Šią išankstinę prognozę, žinoma, patvirtins mažiau nei po dešimtmečio atrasta DNR struktūra ir funkcija.

Po Schrödingerio mokslininkai, tokie kaip britų biologas Johnas Maynardas-Smithas, teigė, kad pagrindinė gyvybės savybė yra jos gebėjimas atlikti darvinišką natūralią atranką, kurios metu atrenkami paveldimi bruožai, didinantys organizmo reprodukcinį pajėgumą, ir pirmiausia perduodami kitoms kartoms, leidžiant rūšims laikui bėgant palaipsniui vystytis. Galiausiai ši sąvoka buvo sujungta su ankstesniais apibrėžimais, kad būtų sukurtas vadinamasis „NASA gyvybės apibrėžimas“, kuriame teigiama, kad: „Gyvenimas yra savarankiška cheminė sistema, galinti išgyventi darvinišką evoliuciją“.

Iš pažiūros virusams tai tikrai tinka – kaip aiškiai rodo greita COVID-19 mutacija į kelis variantus. Tačiau argumentas, kad virusai yra nėra gyvi, slypi pirmoje apibrėžimo dalyje, nes skirtingai nei kiti organizmai, virusai negali daugintis, jei nėra kitų gyvų ląstelių. Be ląstelės-šeimininkės molekulinės „įrangos“, kurią galima užgrobti, virusas yra tik inertiška baltymo ir genetinės medžiagos dalis. Taigi, pasak Geraldo Joyce'o iš Salko instituto (JAV): „Pagal darbinį apibrėžimą virusas nėra gyvas“.

Tačiau dėl to, kad virusai nėra gyvi, jie natūralioje aplinkoje atlieka didelį vaidmenį. Nors neįmanoma tiksliai žinoti, biologai apskaičiavo, kad pasaulyje yra apie 10³¹ virusų, o tai yra toks neįtikėtinai didelis skaičius, kad, jei jie būtų išdėstyti į vieną eilę, šie virusai tęstųsi apie 200 milijonų šviesmečių – gerokai ilgiau nei kai kurios tolimiausios žinomos galaktikos.

Virusai randami kiekvienoje Žemės aplinkoje ir užkrečia visus žinomus organizmus, nors didžioji dauguma jų yra gerybiniai ir nesukelia kenksmingų ligų. Nepaisant to, jie turėjo didžiulį poveikį gyvybės evoliucijai Žemėje, ypač per atvirkštinę viruso genų transkripciją į šeimininko DNR.

Pavyzdžiui, kruvinieji apelsinai egzistuoja dėl viruso geno, vadinamo Tcs2, kuris, reaguodamas į šaltą orą, įjungia geną, vadinamą rubinu, suteikiantį vaisiui išskirtinį sodriai raudoną atspalvį.

Kas liečia žmones, senovinis viruso genas, vadinamas ERVW-1, yra atsakingas už susiliejusių ląstelių struktūros vystymąsi žmogaus placentoje, vadinamą sincitiotrofoblastu, kuris yra gyvybiškai svarbus maistinių medžiagų perkėlimui į besivystantį embrioną. Taigi, mes visi esame skolingi virusui, kuris prieš milijonus metų užkrėtė afrikinę beždžionę.

Dėl šios ir kitų priežasčių kai kurie mokslininkai mano, kad NASA gyvybės apibrėžimas yra pernelyg siauras ir turėtų būti išplėstas įtraukiant ribinius atvejus, tokius kaip virusai.

Taigi diskusijos tęsiasi, beveik kiekvienas biologas yra tvirtai įsitikinęs, kad klausimas vienaip ar kitaip jau išspręstas. Viskas, ką galime tvirtai pasakyti, yra: atsižvelgiant į jų poveikį praeičiai, dabarčiai ir ateičiai žemėje, gyvi ar ne, virusai nusipelno tik didžiausio susižavėjimo ir pagarbos.