Πληροφορίες

Το Coacervater ήταν περισσότερο σαν ιοί ή κύτταρα;

Το Coacervater ήταν περισσότερο σαν ιοί ή κύτταρα;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Η απάντηση τα θεωρεί ως πρώτα ζωντανά κύτταρα καθώς ήταν πρόδρομοι της ζωής. Αλλά δεν είχαν λιπιδική διπλοστοιβάδα ούτε κυτταρική οργάνωση, δεν θα έπρεπε να είναι περισσότερο σαν Ιοί ή σαν Prions και Viriods;


Εισαγωγή στους ιούς

ΕΝΑ ιός είναι ένας μικροσκοπικός μολυσματικός παράγοντας που αναπαράγεται μέσα στα κύτταρα των ζωντανών ξενιστών. Όταν μολυνθεί, το κύτταρο-ξενιστής αναγκάζεται να παράγει γρήγορα χιλιάδες πανομοιότυπα αντίγραφα του αρχικού ιού. Σε αντίθεση με τα περισσότερα έμβια όντα, οι ιοί δεν έχουν κύτταρα που διαιρούν νέους ιούς συγκεντρώνονται στο μολυσμένο κύτταρο ξενιστή. Σε αντίθεση όμως με τους απλούστερους μολυσματικούς παράγοντες όπως τα πρίον, περιέχουν γονίδια, τα οποία τους επιτρέπουν να μεταλλαχθούν και να εξελιχθούν. Πάνω από 4.800 είδη ιών έχουν περιγραφεί λεπτομερώς [1] από τα εκατομμύρια που υπάρχουν στο περιβάλλον. Η προέλευσή τους είναι ασαφής: μερικά μπορεί να έχουν εξελιχθεί από πλασμίδια - κομμάτια DNA που μπορούν να κινούνται μεταξύ των κυττάρων - ενώ άλλα μπορεί να έχουν εξελιχθεί από βακτήρια.

Οι ιοί αποτελούνται από δύο ή τρία μέρη. Όλα περιλαμβάνουν γονίδια. Αυτά τα γονίδια περιέχουν τις κωδικοποιημένες βιολογικές πληροφορίες του ιού και κατασκευάζονται είτε από DNA είτε από RNA. Όλοι οι ιοί καλύπτονται επίσης με μια πρωτεϊνική επικάλυψη για την προστασία των γονιδίων. Ορισμένοι ιοί μπορεί επίσης να έχουν ένα περίβλημα από λιπαρή ουσία που καλύπτει το πρωτεϊνικό τρίχωμα και τους καθιστά ευάλωτους στο σαπούνι. Ένας ιός με αυτό το «ιικό περίβλημα» τον χρησιμοποιεί —μαζί με συγκεκριμένους υποδοχείς— για να εισέλθει σε ένα νέο κύτταρο ξενιστή. Οι ιοί ποικίλλουν σε σχήμα από τις απλές ελικοειδείς και εικοσαεδρικές έως πιο σύνθετες δομές. Το μέγεθος των ιών κυμαίνεται από 20 έως 300 νανόμετρα, θα χρειαστούν 33.000 έως 500.000 εξ αυτών, το ένα δίπλα στο άλλο, για να τεντωθούν στο 1 εκατοστό (0,4 ίντσες).

Οι ιοί εξαπλώνονται με πολλούς τρόπους. Αν και πολλοί είναι πολύ συγκεκριμένοι σχετικά με το είδος του ξενιστή ή τον ιστό που επιτίθενται, κάθε είδος ιού βασίζεται σε μια συγκεκριμένη μέθοδο για να αντιγράψει τον εαυτό του. Οι φυτικοί ιοί συχνά μεταδίδονται από φυτό σε φυτό από έντομα και άλλους οργανισμούς, γνωστούς ως διανύσματαΤο Ορισμένοι ιοί ανθρώπων και άλλων ζώων μεταδίδονται με έκθεση σε μολυσμένα σωματικά υγρά. Ιοί όπως η γρίπη εξαπλώνονται στον αέρα από σταγονίδια υγρασίας όταν οι άνθρωποι βήχουν ή φτερνίζονται. Οι ιοί όπως ο νοροϊός μεταδίδονται με την οδό κοπράνων-στοματικής οδού, η οποία περιλαμβάνει τη μόλυνση των χεριών, των τροφίμων και του νερού. Ο ροταϊός συχνά μεταδίδεται με άμεση επαφή με μολυσμένα παιδιά. Ο ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας, HIV, μεταδίδεται με σωματικά υγρά που μεταφέρονται κατά τη διάρκεια του σεξ. Άλλα, όπως ο ιός του δάγκειου πυρετού, μεταδίδονται από έντομα που ρουφούν το αίμα.

Οι ιοί, ειδικά αυτοί που είναι κατασκευασμένοι από RNA, μπορούν να μεταλλαχθούν γρήγορα και να δημιουργήσουν νέους τύπους. Οι οικοδεσπότες ενδέχεται να έχουν μικρή προστασία από τέτοιες νέες μορφές. Ο ιός της γρίπης, για παράδειγμα, αλλάζει συχνά, επομένως χρειάζεται ένα νέο εμβόλιο κάθε χρόνο. Σημαντικές αλλαγές μπορούν να προκαλέσουν πανδημίες, όπως στη γρίπη των χοίρων του 2009 που εξαπλώθηκε στις περισσότερες χώρες. Συχνά, αυτές οι μεταλλάξεις λαμβάνουν χώρα όταν ο ιός έχει μολύνει για πρώτη φορά άλλους ξενιστές ζώων. Μερικά παραδείγματα τέτοιων «ζωονοσογόνων» ασθενειών περιλαμβάνουν τον κορωνοϊό στις νυχτερίδες και τη γρίπη σε χοίρους και πτηνά, πριν αυτοί οι ιοί μεταφερθούν στον άνθρωπο.

Οι ιογενείς λοιμώξεις μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες σε ανθρώπους, ζώα και φυτά. Σε υγιείς ανθρώπους και ζώα, οι μολύνσεις συνήθως εξαλείφονται από το ανοσοποιητικό σύστημα, το οποίο μπορεί να παρέχει ασυλία εφ 'όρου ζωής στον ξενιστή για αυτόν τον ιό. Τα αντιβιοτικά, που δρουν ενάντια στα βακτήρια, δεν έχουν καμία επίδραση, αλλά τα αντιιικά φάρμακα μπορούν να αντιμετωπίσουν απειλητικές για τη ζωή λοιμώξεις. Αυτά τα εμβόλια που παράγουν ισόβια ανοσία μπορούν να αποτρέψουν ορισμένες λοιμώξεις.


Τι είναι ένας ιός;

Οι ιοί είναι λίγο αίνιγμα. Περιέχουν DNA ή RNA που βρίσκονται σε όλα τα ζωντανά όντα. Αυτό είναι συσκευασμένο σε πρωτεϊνική επικάλυψη. Παρ 'όλα αυτά, οι ιοί συνήθως δεν θεωρούνται ζωντανοί επειδή δεν αποτελούνται από κύτταρα και δεν μπορούν να αναπαραχθούν μόνοι τους. Αντ 'αυτού, ο ιός θα εγχύσει το DNA ή το RNA σε ένα ζωντανό κύτταρο και το κύτταρο θα δημιουργήσει αντίγραφα του ιού και θα τα συναρμολογήσει ώστε να εξαπλωθούν.

Οι ιοί διαφέρουν σημαντικά στην ικανότητά τους να προκαλούν ασθένειες. Πολλοί γνωστοί ιοί δεν συνδέονται καθόλου με ασθένεια. Άλλοι προκαλούν ήπια συμπτώματα που συχνά μπορεί να περάσουν απαρατήρητα. Μερικοί, όπως ο ιός HIV που προκαλεί το AIDS στους ανθρώπους, φαίνεται ότι προέρχονται από άλλο είδος όπου δεν προκαλούν ασθένεια. Δεδομένης της τρέχουσας γνώσης μας για τους ιούς, είναι αρκετά λογικό να πιστεύουμε ότι οι ιοί που προκαλούν ασθένειες προέρχονται από ιούς που κάποτε δεν ήταν επιβλαβείς.6 Έχει προταθεί ότι έπαιξαν σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της ζωής στη Γη—κάπως παρόμοια με με τον τρόπο που κάνουν τα βακτήρια.7 Στην πραγματικότητα, μπορεί να διαδραματίσουν κάποιο ρόλο στην επίλυση ενός ενδιαφέροντα παζλ που αντιμετωπίζει ο δημιουργικός.


Εύρος και διανομή κεντρικών υπολογιστών

Η λογική υπαγόρευε αρχικά να προσδιορίζονται οι ιοί με βάση τον ξενιστή που μολύνουν. Αυτό δικαιολογείται σε πολλές περιπτώσεις, αλλά όχι σε άλλες, και το εύρος του ξενιστή και η κατανομή των ιών είναι μόνο ένα κριτήριο για την ταξινόμησή τους. Είναι ακόμα παραδοσιακό να χωρίζουμε τους ιούς σε τρεις κατηγορίες: αυτούς που μολύνουν ζώα, φυτά ή βακτήρια.

Σχεδόν όλοι οι φυτικοί ιοί μεταδίδονται από έντομα ή άλλους οργανισμούς (φορείς) που τρέφονται με φυτά. Οι ξενιστές των ζωικών ιών ποικίλλουν από πρωτόζωα (μονοκύτταροι ζωικοί οργανισμοί) έως ανθρώπους. Πολλοί ιοί μολύνουν είτε ασπόνδυλα ζώα είτε σπονδυλωτά, και μερικοί μολύνουν και τα δύο. Ορισμένοι ιοί που προκαλούν σοβαρές ασθένειες των ζώων και των ανθρώπων μεταφέρονται από τα αρθρόποδα. Αυτοί οι ιοί που μεταδίδονται από φορείς πολλαπλασιάζονται τόσο στον φορέα ασπόνδυλων όσο και στον ξενιστή των σπονδυλωτών.

Ορισμένοι ιοί περιορίζονται στην περιοχή ξενιστών τους στις διάφορες τάξεις σπονδυλωτών. Ορισμένοι ιοί φαίνεται να είναι προσαρμοσμένοι για ανάπτυξη μόνο σε εκτόθερμα σπονδυλωτά (ζώα που συνήθως αναφέρονται ως ψυχρόαιμα, όπως ψάρια και ερπετά), πιθανώς επειδή μπορούν να αναπαραχθούν μόνο σε χαμηλές θερμοκρασίες. Άλλοι ιοί περιορίζονται στην περιοχή ξενιστών τους σε ενδόθερμα σπονδυλωτά (ζώα που συνήθως αναφέρονται ως θερμόαιμα, όπως τα θηλαστικά).


Από πού προέρχονται οι ιοί;

Η προέλευση των ιών είναι ένα έντονα συζητημένο θέμα. Δεν είναι σαφές πώς αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές ιδέες που κυκλοφορούν εκεί έξω. Υπάρχουν τρεις κλασικές υποθέσεις, αλλά πολλές νέες ιδέες και ανακαλύψεις τις αμφισβητούν.

Το πρώτο είναι το πρώτη υπόθεση για τον ιό, και δηλώνει ότι δεδομένου ότι οι ιοί είναι πολύ πιο απλοί από ένα κύτταρο, πρέπει πρώτα να έχουν εξελιχθεί και ότι οι πρόγονοι των σύγχρονων ιών θα μπορούσαν να έχουν παράσχει πρώτη ύλη για την ανάπτυξη της κυτταρικής ζωής. Τα βασικά δεδομένα που το υποστηρίζουν είναι προφανή όταν εξετάζετε τα γονίδια του ιού, τα συγκρίνετε και τη γενετική τους αλληλουχία με δεδομένα κυτταρικής ζωής που είναι διαθέσιμα σε γενετικές βάσεις δεδομένων. Αυτό θα αποκαλύψει μια αναντιστοιχία που υποδηλώνει ότι οι ιοί δεν είναι μια απλούστερη εκδοχή της κυτταρικής ζωής, αλλά διαφέρουν ουσιαστικά και ενδέχεται να έχουν προηγηθεί της κυτταρικής ζωής εντελώς. Αυτό το μοντέλο υποδηλώνει επίσης ότι υπήρχε μια αρχαία ιοσφαίρα από την οποία εξελίχθηκαν όλοι οι ιοί. Ωστόσο, ορισμένοι επιστήμονες απορρίπτουν αυτήν την υπόθεση λόγω ενός βασικού χαρακτηριστικού. Σύμφωνα με τον κλασικό ορισμό των ιών, χρειάζονται κύτταρο ξενιστή για να αναπαραχθούν. Λοιπόν, πώς θα μπορούσαν να έχουν επιβιώσει οι ιοί πριν από την ύπαρξη κυτταρικής ζωής;

Το δεύτερο μοντέλο ονομάζεται παλινδρομική υπόθεση, μερικές φορές ονομάζεται επίσης το υπόθεση εκφυλισμού ή υπόθεση μείωσηςΤο Αυτό υποδηλώνει ότι οι ιοί ήταν κάποτε μικρά κύτταρα που παρασιτίζουν μεγαλύτερα κύτταρα και ότι με την πάροδο του χρόνου τα γονίδια που δεν απαιτούνται από τον παρασιτισμό τους χάνονται. Η ανακάλυψη γιγάντιων ιών που είχαν παρόμοιο γενετικό υλικό με τα παρασιτικά βακτήρια υποστήριξε αυτήν την ιδέα. Αλλά αυτό που δεν μπορεί να εξηγήσει είναι γιατί τα πιο μικροσκοπικά κυτταρικά παράσιτα δεν μοιάζουν καθόλου με ιούς.

Το τρίτο μοντέλο είναι υπόθεση διαφυγής, ή υπόθεση αλητείας, και αναφέρει ότι οι ιοί εξελίχθηκαν από κομμάτια RNA ή DNA που διέφυγαν από γονίδια μεγαλύτερων οργανισμών. Για παράδειγμα, οι βακτηριοφάγοι (ιοί που μολύνουν βακτήρια) προέρχονται από κομμάτια βακτηριακού γενετικού υλικού ή οι ευκαρυωτικοί ιοί είναι από κομμάτια γενετικού υλικού από ευκαρυώτες όπως εμείς. Ωστόσο, σε αυτό το μοντέλο, θα ήταν αναμενόμενο ότι οι ιικές πρωτεΐνες θα μοιράζονταν στη συνέχεια περισσότερες ιδιότητες με τους ξενιστές τους, αλλά αυτό δεν συμβαίνει σε μεγάλο βαθμό. Αυτό το μοντέλο επίσης δεν εξηγεί τη μοναδική δομή που έχουν οι ιοί και δεν φαίνεται στα κύτταρα.

Ορισμένες πρόσφατες ανακαλύψεις γιγάντιων ιών περιέπλεξαν ακόμη περισσότερο το ερώτημα σχετικά με την προέλευση των ιών. Αυτές οι ανακαλύψεις αμφισβητούν επίσης πολλούς από τους κλασικούς ορισμούς για το τι κάνει έναν ιό, όπως η απαίτηση μεγέθους, η γονιδιακή συμπεριφορά και ο τρόπος αναπαραγωγής τους.

Οι γιγάντιοι ιοί περιγράφηκαν για πρώτη φορά το 2003. Το πρώτο δείγμα ήταν Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV), που απομονώθηκε από αμοιβάδα σε πύργο ψύξης στην Αγγλία. Το όνομα "mimivirus" σημαίνει ΜΙγελώντας ΜΙιός κρόβος λόγω του τρόπου με τον οποίο οι αμοιβάδες τον μπερδεύουν με το τυπικό γεύμα τους με βακτήρια. Οι μιμητοϊοί διαφέρουν από τους ιούς στο ότι έχουν πολύ περισσότερα γονίδια από άλλους ιούς, συμπεριλαμβανομένων γονιδίων με δυνατότητα αναπαραγωγής και επιδιόρθωσης του DNA.

Ο πανδοραιός, που ανακαλύφθηκε το 2013, είναι ακόμη μεγαλύτερος από τον μιμιιό και έχει περίπου 2500 γονίδια, με το 93 τοις εκατό των γονιδίων τους να μην είναι γνωστά από κανένα άλλο μικρόβιο.

Εικονογράφηση: Νικόλ Έλμερ

Ο πίθο ιός ανακαλύφθηκε το 2013 από δείγμα βρωμιάς της Σιβηρίας που είχε παγώσει για 30.000 χρόνια. Είναι μεγαλύτερο από τον πανδοραϊό, καθώς και από ορισμένα βακτήρια, και συμπεριφέρεται διαφορετικά από τους ιούς όσον αφορά την αναπαραγωγή. Σύμφωνα με τον κλασικό ορισμό των ιών, πρέπει να έχουν ένα κύτταρο ξενιστή για να αναπαραχθούν και δεν μπορούν να το κάνουν μόνοι τους. Ωστόσο, ο πίθο ιός διαθέτει κάποια δικά του μηχανήματα αντιγραφής. Ενώ περιέχει λιγότερα γονίδια από τον πανδοραβόϊο, τα δύο τρίτα των πρωτεϊνών του δεν μοιάζουν με αυτά των άλλων ιών.

Ο Tupanvirus ανακαλύφθηκε στη Βραζιλία. Διαθέτει σχεδόν ένα πλήρες σύνολο γονιδίων που είναι απαραίτητα για την παραγωγή πρωτεϊνών.

Οι ανακαλύψεις αυτών των γιγάντιων ιών και άλλων που δεν αναφέρονται εδώ έχουν κάνει κάποιους ερευνητές να προτείνουν ότι βρίσκονται κάπου ανάμεσα σε βακτήρια και ιούς και ίσως αξίζουν ακόμη και τον δικό τους κλάδο στο Δέντρο της Ζωής. Αυτό θα δημιουργούσε έναν ακόμη περιγραφόμενο τέταρτο τομέα ζωής εκτός από Βακτήρια, Αρχαία και Ευκαρυώτες. Και σε περίπτωση που ανησυχείτε αν αυτοί οι μεγάλοι ιοί μπορούν να μας μολύνουν τον άνθρωπο, ηρεμήστε. Χρειάζεται να ανησυχείς μόνο αν τύχει να είσαι αμοιβάδα.

Στην επόμενη ανάρτησή μας για τους ιούς, θα δούμε πώς μπορεί να είναι οι πιο επιτυχημένοι από τους κατοίκους της γης.


Αιθερική βιολογία

Αρκετές παρατηρήσεις που έγιναν κατά τη διάρκεια των μελετών για ιούς προσαρμοσμένους σε μυστικότητα εξηγούνται από ένα διάχυτο, πλούσιο σε ενέργεια περιβάλλον αιθέρα. Η ενεργοποίηση μιας εναλλακτικής οδού κυτταρικής ενέργειας (ACE) παρέχει στα κατεστραμμένα από τον ιό της μυστικότητας κύτταρα έναν μηχανισμό επισκευής που είναι ανεξάρτητος από την κυτταρική ανοσοαπόκριση. Η ενεργοποίηση του ΜΕΑ μπορεί επίσης να βοηθήσει στη συστηματική επούλωση λοιμώξεων που προκαλούνται από συμβατικούς ιούς όπως ο ιός του απλού έρπητα, ο ιός του έρπητα ζωστήρα και ο ιός των θηλωμάτων του ανθρώπου. Οι χρωστικές ACE μετατρέπουν τις συμβατικές μορφές φυσικών ενεργειών σε βιολογική θεραπευτική ενέργεια κυττάρων, η φύση της οποίας είναι ακόμα αβέβαιη. Πιο πρόσφατες μελέτες υποδεικνύουν ότι οι χρωστικές ACE μπορεί επίσης να δεσμεύουν την αιθερική ενέργεια. Εκτός από την κυτταρική επιδιόρθωση, η ενεργοποίηση της χρωστικής ACE μπορεί να οδηγήσει στη βιογένεση χημικών δομών που μοιάζουν με λιπίδια. Δραστηριότητες επούλωσης χρωστικής ACE και καλλιέργειας ιών παρατηρήθηκαν επίσης με πολλά φυσικά προϊόντα, συμπεριλαμβανομένου ενός ομοιοπαθητικού σκευάσματος. Ένα διάλυμα κολλοειδούς αργύρου φάνηκε να διευκολύνει τη μετάδοση του ΜΕΑ και να ενισχύει τη βιοσυνθετική του δράση. Αυτά τα αποτελέσματα ανοίγουν ένα παράθυρο σε μια μεγαλύτερη κατανόηση μιας θεμελιώδους δύναμης της φύσης δυνητικής θεραπευτικής σημασίας.


Είναι οι ιοί ζωντανοί;

Σημείωση εκδότη: Αυτή η ιστορία δημοσιεύτηκε αρχικά στο τεύχος Δεκεμβρίου 2004 της Scientific American.

Σε ένα επεισόδιο της κλασικής τηλεοπτικής κωμωδίας του 1950 The Honeymooners, Ο οδηγός λεωφορείου του Μπρούκλιν Ralph Kramden εξηγεί δυνατά στη σύζυγό του, Alice, & ldquoΓνωρίζετε ότι ξέρω πόσο εύκολα προσβάλλετε τον ιό. & Rdquo Πριν από μισό αιώνα ακόμη και απλοί άνθρωποι όπως οι Kramdens είχαν κάποιες γνώσεις για ιούς και μικροσκοπικούς φορείς ασθένειας mdashas. Ωστόσο, είναι σχεδόν βέβαιο ότι δεν γνώριζαν ακριβώς τι ήταν ένας ιός. Δεν ήταν και δεν είναι μόνοι.

Για περίπου 100 χρόνια, η επιστημονική κοινότητα έχει αλλάξει επανειλημμένα τη συλλογική της γνώμη για το τι είναι οι ιοί. Αρχικά θεωρούνται ως δηλητήρια, στη συνέχεια ως μορφές ζωής, στη συνέχεια ως βιολογικές χημικές ουσίες, οι ιοί σήμερα θεωρούνται ότι βρίσκονται σε μια γκρίζα περιοχή μεταξύ ζωντανών και μη ζωντανών: δεν μπορούν να αναπαραχθούν μόνοι τους, αλλά μπορούν να το κάνουν σε πραγματικά ζωντανά κύτταρα και μπορούν επίσης να επηρεάσουν συμπεριφορά των οικοδεσποτών τους βαθιά. Η κατηγοριοποίηση των ιών ως μη ζωντανών κατά τη διάρκεια μεγάλου μέρους της σύγχρονης εποχής της βιολογικής επιστήμης είχε μια ακούσια συνέπεια: οδήγησε τους περισσότερους ερευνητές να αγνοήσουν τους ιούς στη μελέτη της εξέλιξης. Τέλος, ωστόσο, οι επιστήμονες αρχίζουν να εκτιμούν τους ιούς ως θεμελιώδεις παίκτες στην ιστορία της ζωής.

Συμφωνούμε με τους όρους
Είναι εύκολο να καταλάβουμε γιατί οι ιοί ήταν δύσκολο να αποκαλυφθούν από περιστερότρυπα. Φαίνεται να διαφέρουν με κάθε φακό που εφαρμόζεται για την εξέτασή τους. Το αρχικό ενδιαφέρον για τους ιούς προήλθε από τη συσχέτισή τους με ασθένειες&mdash η λέξη &ldquovirus&rdquo έχει τις ρίζες της στον λατινικό όρο για &ldquopison.&rdquo Στα τέλη του 19ου αιώνα, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι ορισμένες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένης της λύσσας και του αφθώδους πυρετού, προκλήθηκαν από σωματίδια που φαινόταν να συμπεριφέρονται σαν βακτήρια αλλά ήταν πολύ μικρότερα. Επειδή ήταν σαφώς βιολογικοί οι ίδιοι και μπορούσαν να μεταδοθούν από το ένα θύμα στο άλλο με εμφανείς βιολογικές επιδράσεις, οι ιοί θεωρούνταν τότε οι πιο απλοί από όλες τις ζωντανές, γονιδιακές μορφές ζωής.

Ο υποβιβασμός τους σε αδρανή χημικά ήρθε μετά το 1935, όταν ο Wendell M. Stanley και οι συνεργάτες του, στο σημερινό Πανεπιστήμιο Rockefeller της Νέας Υόρκης, αποκρυσταλλώσαν έναν ιό & mdash μωσαϊκό ιού καπνού & mdash για πρώτη φορά. Είδαν ότι αποτελούνταν από ένα πακέτο σύνθετων βιοχημικών. Δεν είχε όμως απαραίτητα συστήματα απαραίτητα για τις μεταβολικές λειτουργίες, τη βιοχημική δραστηριότητα της ζωής. Ο Stanley μοιράστηκε το Νόμπελ 1946 & mdash στη χημεία, όχι στη φυσιολογία ή την ιατρική & mdash για αυτό το έργο.

Περαιτέρω έρευνα του Stanley και άλλων διαπίστωσε ότι ένας ιός αποτελείται από νουκλεϊκά οξέα (DNA ή RNA) που περικλείονται σε μια πρωτεϊνική επικάλυψη που μπορεί επίσης να προστατεύσει ιικές πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη μόλυνση. Με αυτήν την περιγραφή, ένας ιός μοιάζει περισσότερο με χημική παρά ως οργανισμός. Αλλά όταν ένας ιός εισέρχεται σε ένα κύτταρο (που ονομάζεται ξενιστής μετά τη μόλυνση), δεν είναι καθόλου ανενεργός. Ρίχνει το τρίχωμα του, αποκαλύπτει τα γονίδιά του και προκαλεί τον μηχανισμό αντιγραφής του ίδιου του κυττάρου να αναπαράγει το DNA ή RNA του εισβολέα και να παράγει περισσότερη ιική πρωτεΐνη με βάση τις οδηγίες στο ιικό νουκλεϊκό οξύ. Τα νεοδημιουργηθέντα ιικά bits συναρμολογούνται και, voilà, προκύπτει περισσότερος ιός, ο οποίος μπορεί επίσης να μολύνει άλλα κύτταρα.

Αυτές οι συμπεριφορές είναι που οδήγησαν πολλούς να σκεφτούν ότι οι ιοί υπάρχουν στο όριο μεταξύ χημείας και ζωής. Πιο ποιητικά, οι ιολόγοι Marc HV van Regenmortel του Πανεπιστημίου του Στρασβούργου στη Γαλλία και ο Brian WJ Mahy από τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων είπαν πρόσφατα ότι με την εξάρτησή τους από τα κύτταρα ξενιστές, οι ιοί οδηγούν και δανείζονται ένα είδος ζωής. & Rdquo Παρόλο που οι βιολόγοι προτιμούσαν από καιρό την άποψη ότι οι ιοί ήταν απλά κουτιά χημικών, εκμεταλλεύτηκαν τη ιογενή δραστηριότητα στα κύτταρα ξενιστές για να καθορίσουν πώς κωδικοποιούν τα νουκλεϊνικά οξέα για τις πρωτεΐνες: πράγματι, η σύγχρονη μοριακή βιολογία βασίζεται σε μια βάση πληροφοριών που λαμβάνονται μέσω των ιών.

Οι μοριακοί βιολόγοι συνέχισαν να κρυσταλλώνουν τα περισσότερα από τα βασικά συστατικά των κυττάρων και σήμερα έχουν συνηθίσει να σκέφτονται τα κυτταρικά συστατικά, για παράδειγμα, τα ριβοσώματα, τα μιτοχόνδρια, τις μεμβράνες, το DNA και τις πρωτεΐνες, είτε χημικά μηχανήματα είτε τα υλικά που χρησιμοποιεί ή παράγει το μηχάνημα. Αυτή η έκθεση σε πολλαπλές πολύπλοκες χημικές δομές που πραγματοποιούν τις διαδικασίες της ζωής είναι πιθανώς ένας λόγος που οι περισσότεροι μοριακοί βιολόγοι δεν ξοδεύουν πολύ χρόνο σκεπτόμενοι για το αν οι ιοί είναι ζωντανοί. Για αυτούς, αυτή η άσκηση μπορεί να φαίνεται ισοδύναμη με το να αναλογιστούν εάν αυτά τα μεμονωμένα υποκυτταρικά συστατικά είναι ζωντανά από μόνα τους. Αυτή η μυωπική άποψη τους επιτρέπει να βλέπουν μόνο πώς οι ιοί συνεπιλέγουν κύτταρα ή προκαλούν ασθένειες. Το πιο σαρωτικό ερώτημα σχετικά με τις ιογενείς συνεισφορές στην ιστορία της ζωής στη γη, στο οποίο θα αναφερθώ σύντομα, παραμένει ως επί το πλείστον αναπάντητο και μάλιστα αναπάντητο.

Να ζει κανείς ή να μην ζει
Η φαινομενικά απλή ερώτηση για το αν ζουν ή όχι οι ιοί, που κάνουν συχνά οι μαθητές μου, πιθανότατα διέλυσε μια απλή απάντηση όλα αυτά τα χρόνια γιατί εγείρει ένα θεμελιώδες ζήτημα: Τι ακριβώς ορίζει & ldquolife; & rdquo Ένας ακριβής επιστημονικός ορισμός της ζωής είναι ένα άπιαστο πράγμα, αλλά οι περισσότεροι παρατηρητές θα συμφωνούσαν ότι η ζωή περιλαμβάνει ορισμένες ιδιότητες εκτός από την ικανότητα αναπαραγωγής. Για παράδειγμα, μια ζωντανή οντότητα βρίσκεται σε μια κατάσταση που περιορίζεται από τη γέννηση και το θάνατο. Θεωρείται επίσης ότι οι ζωντανοί οργανισμοί απαιτούν ένα βαθμό βιοχημικής αυτονομίας, συνεχίζοντας τις μεταβολικές δραστηριότητες που παράγουν τα μόρια και την ενέργεια που απαιτούνται για τη διατήρηση του οργανισμού. Αυτό το επίπεδο αυτονομίας είναι απαραίτητο για τους περισσότερους ορισμούς.

Οι ιοί, ωστόσο, παρασιτούν ουσιαστικά όλες τις βιομοριακές πτυχές της ζωής. Δηλαδή, εξαρτώνται από το κύτταρο ξενιστή για τις πρώτες ύλες και την ενέργεια που απαιτούνται για τη σύνθεση νουκλεϊκού οξέος, τη σύνθεση πρωτεϊνών, την επεξεργασία και τη μεταφορά και όλες τις άλλες βιοχημικές δραστηριότητες που επιτρέπουν στον ιό να πολλαπλασιαστεί και να εξαπλωθεί. Θα μπορούσε κανείς να συμπεράνει ότι παρόλο που αυτές οι διαδικασίες υπόκεινται σε ιική κατεύθυνση, οι ιοί είναι απλώς μη ζωντανά παράσιτα ζωντανών μεταβολικών συστημάτων. Αλλά μπορεί να υπάρχει ένα φάσμα μεταξύ αυτού που είναι σίγουρα ζωντανό και αυτού που δεν είναι.

Ένας βράχος δεν είναι ζωντανός. Ένας μεταβολικά ενεργός σάκος, χωρίς γενετικό υλικό και δυνατότητα πολλαπλασιασμού, δεν είναι επίσης ζωντανός. Ένα βακτήριο, όμως, είναι ζωντανό. Αν και είναι ένα μόνο κύτταρο, μπορεί να παράγει ενέργεια και τα μόρια που απαιτούνται για να διατηρηθεί και μπορεί να αναπαραχθεί. Τι γίνεται όμως με έναν σπόρο; Ένας σπόρος μπορεί να μην θεωρείται ζωντανός. Ωστόσο, έχει δυνατότητες ζωής και μπορεί να καταστραφεί. Από αυτή την άποψη, οι ιοί μοιάζουν περισσότερο με σπόρους παρά με ζωντανά κύτταρα. Έχουν ένα ορισμένο δυναμικό, το οποίο μπορεί να εξαλειφθεί, αλλά δεν επιτυγχάνουν την πιο αυτόνομη κατάσταση της ζωής.

Ένας άλλος τρόπος σκέψης για τη ζωή είναι ως μια αναδυόμενη ιδιότητα μιας συλλογής ορισμένων μη ζωντανών πραγμάτων. Τόσο η ζωή όσο και η συνείδηση ​​είναι παραδείγματα αναδυόμενων σύνθετων συστημάτων. Καθένα από αυτά απαιτεί ένα κρίσιμο επίπεδο πολυπλοκότητας ή αλληλεπίδρασης για την επίτευξη των αντίστοιχων καταστάσεων. Ένας νευρώνας από μόνος του, ή ακόμα και σε ένα δίκτυο νεύρων, δεν είναι συνειδητός και χρειάζεται όλη η πολυπλοκότητα του εγκεφάλου. Ωστόσο, ακόμη και ένας άθικτος ανθρώπινος εγκέφαλος μπορεί να είναι βιολογικά ζωντανός αλλά ανίκανος για συνείδηση, ή να είναι νεκρός από τον εγκέφαλο. Το εκπυρηνωμένο κύτταρο είναι παρόμοιο με την κατάσταση του εγκεφαλικού νεκρού, καθώς του λείπει μια πλήρης κριτική πολυπλοκότητα. Ένας ιός, επίσης, αποτυγχάνει να φτάσει σε μια κρίσιμη πολυπλοκότητα. Έτσι η ίδια η ζωή είναι μια αναδυόμενη, περίπλοκη κατάσταση, αλλά είναι φτιαγμένη από τα ίδια θεμελιώδη, φυσικά δομικά στοιχεία που αποτελούν ιό. Προσεγγισμένοι από αυτήν την οπτική γωνία, οι ιοί, αν και δεν είναι εντελώς ζωντανοί, μπορεί να θεωρηθούν ως κάτι περισσότερο από αδρανής ύλη: πλησιάζουν στη ζωή.

Στην πραγματικότητα, τον Οκτώβριο, Γάλλοι ερευνητές ανακοίνωσαν ευρήματα που αποδεικνύουν ξανά πόσο κοντά μπορεί να έρθουν ορισμένοι ιοί. Ο Didier Raoult και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Μεσογείου στη Μασσαλία ανακοίνωσαν ότι είχαν προσδιορίσει την αλληλουχία του γονιδιώματος του μεγαλύτερου γνωστού ιού, του Mimivirus, ο οποίος ανακαλύφθηκε το 1992. Ο ιός, περίπου το ίδιο μέγεθος με ένα μικρό βακτήριο, προσβάλλει αμοιβάδες. Η ανάλυση αλληλουχίας του ιού αποκάλυψε πολλά γονίδια που προηγουμένως πιστευόταν ότι υπήρχαν μόνο σε κυτταρικούς οργανισμούς. Μερικά από αυτά τα γονίδια εμπλέκονται στη δημιουργία των πρωτεϊνών που κωδικοποιούνται από το DNA του ιού και μπορεί να διευκολύνουν το Mimivirus να επιλέξει τα συστήματα αντιγραφής των κυττάρων-ξενιστών. Όπως σημείωσε η ερευνητική ομάδα στην έκθεσή της στο περιοδικό Επιστήμη, η τεράστια πολυπλοκότητα του γενετικού συμπληρώματος του Mimivirus&rsquos &ldquo αμφισβητεί τα καθιερωμένα σύνορα μεταξύ ιών και παρασιτικών κυτταρικών οργανισμών.&rdquo.

Επιπτώσεις στην Εξέλιξη
Οι συζητήσεις σχετικά με το αν πρέπει να χαρακτηρίζονται οι ιοί ως ζωντανοί οδηγούνται φυσικά σε ένα άλλο ερώτημα: Το να σκεφτόμαστε την κατάσταση των ιών ως ζωντανών ή μη ζωντανών δεν είναι παρά μια φιλοσοφική άσκηση, η βάση μιας ζωντανής και θερμής ρητορικής συζήτησης αλλά με ελάχιστες πραγματικές συνέπειες; Νομίζω το θέμα είναι σημαντικό, γιατί το πώς οι επιστήμονες αντιμετωπίζουν αυτό το ερώτημα επηρεάζει τη σκέψη τους για τους μηχανισμούς της εξέλιξης.

Οι ιοί έχουν τη δική τους, αρχαία εξελικτική ιστορία, που χρονολογείται από την ίδια την προέλευση της κυτταρικής ζωής. Για παράδειγμα, ορισμένα ένζυμα επισκευής ιών και mdash που αφαιρούν και επανασυνθέτουν το κατεστραμμένο DNA, αποκαθιστούν τη βλάβη των ριζών του οξυγόνου και ούτω καθεξής και mdash είναι μοναδικά για ορισμένους ιούς και υπάρχουν σχεδόν αμετάβλητα πιθανώς για δισεκατομμύρια χρόνια.

Παρ 'όλα αυτά, οι περισσότεροι εξελικτικοί βιολόγοι θεωρούν ότι επειδή οι ιοί δεν είναι ζωντανοί, είναι άξιοι να ληφθούν σοβαρά υπόψη όταν προσπαθούν να κατανοήσουν την εξέλιξη. Φαίνονται επίσης στους ιούς ως προερχόμενους από γονίδια ξενιστή που κατά κάποιο τρόπο ξέφυγαν από τον ξενιστή και απέκτησαν μια πρωτεϊνική επικάλυψη. Σε αυτή την άποψη, οι ιοί είναι φυγάδες γονίδια ξενιστές που έχουν εκφυλιστεί σε παράσιτα. Και με τους ιούς που απορρίπτονται έτσι από τον ιστό της ζωής, σημαντικές συνεισφορές που έχουν κάνει στην προέλευση των ειδών και στη διατήρηση της ζωής μπορεί να μην αναγνωρίζονται. (Πράγματι, μόνο τέσσερις από τις 1.205 σελίδες του τόμου του 2002 Η Εγκυκλοπαίδεια της Εξέλιξης είναι αφοσιωμένοι στους ιούς.)

Φυσικά, οι εξελικτικοί βιολόγοι δεν αρνούνται ότι οι ιοί είχαν κάποιο ρόλο στην εξέλιξη. Αλλά βλέποντας τους ιούς ως άψυχους, αυτοί οι ερευνητές τους τοποθετούν στην ίδια κατηγορία επιρροών όπως, ας πούμε, η κλιματική αλλαγή. Τέτοιες εξωτερικές επιρροές επιλέγουν άτομα με ποικίλα, γενετικά ελεγχόμενα χαρακτηριστικά, τα άτομα που είναι πιο ικανά να επιβιώσουν και να ευδοκιμήσουν όταν αντιμετωπίσουν αυτές τις προκλήσεις, αναπαράγονται με μεγαλύτερη επιτυχία και ως εκ τούτου διαδίδουν τα γονίδιά τους στις επόμενες γενιές.

Αλλά οι ιοί ανταλλάσσουν άμεσα γενετικές πληροφορίες με ζωντανούς οργανισμούς και είναι μέσα στον ιστό της ίδιας της ζωής. Μια πιθανή έκπληξη για τους περισσότερους γιατρούς, και ίσως και για τους περισσότερους εξελικτικούς βιολόγους, είναι ότι οι περισσότεροι γνωστοί ιοί είναι επίμονοι και αβλαβείς και όχι παθογόνοι. Διαμένουν σε κύτταρα, όπου μπορεί να παραμείνουν αδρανείς για μεγάλες περιόδους ή να εκμεταλλευτούν τη συσκευή αναπαραγωγής των κυττάρων για να αναπαραχθούν με αργό και σταθερό ρυθμό. Αυτοί οι ιοί έχουν αναπτύξει πολλούς έξυπνους τρόπους για να αποφύγουν την ανίχνευση από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή&mdash ουσιαστικά κάθε βήμα της ανοσοποιητικής διαδικασίας μπορεί να αλλοιωθεί ή να ελεγχθεί από διάφορα γονίδια που βρίσκονται στον έναν ή τον άλλο ιό.

Επιπλέον, ένα γονιδίωμα ενός ιού (ολόκληρο το συμπλήρωμα του DNA ή του RNA) μπορεί να αποικίσει μόνιμα τον ξενιστή του, προσθέτοντας ιικά γονίδια σε γενεές ξενιστών και τελικά να γίνει ένα κρίσιμο μέρος του γονιδιώματος του είδους ξενιστή & rsquo. Συνεπώς, οι ιοί έχουν σίγουρα επιδράσεις ταχύτερες και πιο άμεσες από εκείνες των εξωτερικών δυνάμεων που απλώς επιλέγουν ανάμεσα σε πιο αργά δημιουργούμενες, εσωτερικές γενετικές παραλλαγές. Ο τεράστιος πληθυσμός των ιών, σε συνδυασμό με τους γρήγορους ρυθμούς αναπαραγωγής και μετάλλαξής τους, τους καθιστά τον κόσμο και αποτελούν κορυφαία πηγή γενετικής καινοτομίας: δημιουργούν συνεχώς νέα γονίδια. Και μοναδικά γονίδια ιικής προέλευσης μπορεί να ταξιδεύουν, βρίσκοντας το δρόμο τους σε άλλους οργανισμούς και συμβάλλοντας στην εξελικτική αλλαγή.

Τα στοιχεία που δημοσιεύθηκαν από την International Human Genome Sequencing Consortium δείχνουν ότι κάπου μεταξύ 113 και 223 γονιδίων που υπάρχουν στα βακτήρια και στο ανθρώπινο γονιδίωμα απουσιάζουν σε καλά μελετημένους οργανισμούς και όπως η μαγιά Saccharomyces cerevisiae, η μύγα των καρπών Drosophila melanogaster και ο νηματώδης Caenorhabditis elegans&mdasht που βρίσκονται ανάμεσα σε αυτά τα δύο εξελικτικά άκρα. Μερικοί ερευνητές θεώρησαν ότι αυτοί οι οργανισμοί, που προέκυψαν μετά από βακτήρια αλλά πριν από τα σπονδυλωτά, απλώς έχασαν τα εν λόγω γονίδια σε κάποιο σημείο της εξελικτικής τους ιστορίας. Άλλοι πρότειναν ότι αυτά τα γονίδια είχαν μεταφερθεί απευθείας στην ανθρώπινη γενεαλογία εισβάλλοντας βακτήρια.

Ο συνάδελφός μου Victor DeFilippis του Ινστιτούτου Εμβολίων και Γονιδιακής Θεραπείας του Πανεπιστημίου Υγείας και Επιστήμης του Όρεγκον και εγώ προτείναμε μια τρίτη εναλλακτική: οι ιοί μπορεί να δημιουργούν γονίδια και μετά να αποικίζουν δύο διαφορετικές γενεαλογίες&mdash, για παράδειγμα, βακτήρια και σπονδυλωτά. Ένα γονίδιο που προφανώς χαρίστηκε στην ανθρωπότητα από βακτήρια μπορεί να δόθηκε και στα δύο από έναν ιό.

Στην πραγματικότητα, μαζί με άλλους ερευνητές, ο Philip Bell του Πανεπιστημίου Macquarie στο Σίδνεϊ της Αυστραλίας και εγώ υποστηρίζουμε ότι ο ίδιος ο κυτταρικός πυρήνας είναι ιογενούς προέλευσης. Η έλευση του πυρήνα και του mdash που διαφοροποιεί τους ευκαρυωτικούς (οργανισμούς των οποίων τα κύτταρα περιέχουν έναν πραγματικό πυρήνα), συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, από τα προκαρυωτικά, όπως τα βακτήρια και το mdash δεν μπορεί να εξηγηθεί ικανοποιητικά μόνο με τη σταδιακή προσαρμογή των προκαρυωτικών κυττάρων μέχρι να γίνουν ευκαρυωτικά. Μάλλον ο πυρήνας μπορεί να έχει εξελιχθεί από έναν επίμονο μεγάλο ιό DNA που έκανε μόνιμη κατοικία στους προκαρυώτες. Κάποια υποστήριξη για αυτήν την ιδέα προέρχεται από δεδομένα αλληλουχίας που δείχνουν ότι το γονίδιο για μια πολυμεράση DNA (ένα ένζυμο αντιγραφής DNA) στον ιό που ονομάζεται Τ4, ο οποίος μολύνει τα βακτήρια, σχετίζεται στενά με άλλα γονίδια πολυμεράσης DNA τόσο στους ευκαρυωτικούς όσο και στους ιούς που τα μολύνουν. Ο Πάτρικ Φόρτερ από το Πανεπιστήμιο του Παρισιού-Sud ανέλυσε επίσης τα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για την αντιγραφή του DNA και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα γονίδια για τέτοια ένζυμα στους ευκαρυωτικούς έχουν πιθανώς ιική προέλευση.

Από τους μονοκύτταρους οργανισμούς έως τους ανθρώπινους πληθυσμούς, οι ιοί επηρεάζουν όλη τη ζωή στη γη, συχνά καθορίζοντας τι θα επιβιώσει. Αλλά και οι ίδιοι οι ιοί εξελίσσονται. Νέοι ιοί, όπως ο HIV-1 που προκαλεί το AIDS, μπορεί να είναι οι μόνες βιολογικές οντότητες που οι ερευνητές μπορούν πραγματικά να δουν ότι δημιουργούνται, παρέχοντας ένα παράδειγμα εξέλιξης σε πραγματικό χρόνο.

Οι ιοί έχουν σημασία για τη ζωή. Αποτελούν το συνεχώς μεταβαλλόμενο όριο μεταξύ των κόσμων της βιολογίας και της βιοχημείας. Καθώς συνεχίζουμε να αποκαλύπτουμε τα γονιδιώματα ολοένα και περισσότερων οργανισμών, οι συνεισφορές από αυτή τη δυναμική και αρχαία γονιδιακή δεξαμενή θα πρέπει να γίνουν εμφανείς. Ο βραβευμένος με Νόμπελ Σαλβαδόρ Λούρια σκέφτηκε για την επίδραση του ιού στην εξέλιξη το 1959. «Μπορεί να μην αισθανόμαστε», έγραψε, «στον ιό, όταν συγχωνεύονται με το κυτταρικό γονιδίωμα και επανεμφανίζονται από αυτά, παρατηρούμε τις μονάδες και τη διαδικασία που, σε η πορεία της εξέλιξης, δημιούργησαν τα επιτυχημένα γενετικά πρότυπα που βρίσκονται κάτω από όλα τα ζωντανά κύτταρα; & rdquo Ανεξάρτητα από το αν θεωρούμε ή όχι τους ιούς ζωντανούς, είναι καιρός να τους αναγνωρίσουμε και να τους μελετήσουμε στο φυσικό τους πλαίσιο & mdash μέσα στον ιστό της ζωής.


Δύο νέοι κορονοϊοί κάνουν το άλμα στους ανθρώπους

Η Αμάντα Χάιντ
20 Μαΐου 2021

Οι ειδικοί έχουν εντοπίσει δύο νέους κορωνοϊούς σε ανθρώπους, αν και κανένας δεν αποδείχθηκε ότι προκαλεί ασθένεια ή εξαπλώνεται σε άλλους ανθρώπους. Μια μελέτη αναγνώρισε τους χοίρους ως τον ξενιστή ενός ιού και μια άλλη μελέτη διαπίστωσε ότι ένας κορωνοϊός πιθανότατα προήλθε από σκύλους, την πρώτη φορά που αποδείχθηκε ότι ένας σκύλος κοροναϊός μολύνει ανθρώπους.

«Αυτή η έρευνα δείχνει ξεκάθαρα ότι χρειάζονται απεγνωσμένα περισσότερες μελέτες για την αξιολόγηση κρίσιμων ερωτημάτων σχετικά με τη συχνότητα μετάδοσης του κορωνοϊού μεταξύ των ειδών και τη δυνατότητα εξάπλωσης από άνθρωπο σε άνθρωπο», δήλωσε ο Ralph Baric, ιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας, Chapel. Ο Χιλ, ο οποίος δεν συμμετείχε σε καμία από τις δύο μελέτες, λέει Επιστήμη.

Δείτε «Μια σύντομη ιστορία των ανθρώπινων κορονοϊών»

Η μελέτη για τους σκύλους, δημοσιεύτηκε στις 20 Μαΐου στο Κλινικά Λοιμώδη Νοσήματα, προήλθε από μια ερώτηση που είχε ο Γκρέγκορι Γκρέι, επιδημιολόγος μολυσματικών ασθενειών στο Πανεπιστήμιο Ντιουκ, στις αρχές της πανδημίας, αναφέρει NPRΤο Αναρωτήθηκε αν υπήρχαν ήδη άλλοι κοροναϊοί που μολύνουν ήδη ανθρώπους που μπορεί κάποια μέρα να προκαλέσουν εστίες και ζήτησε από τον μεταπτυχιακό του φοιτητή, συν-συγγραφέα Leshan Xiu, να σχεδιάσει μια δοκιμή που θα ανιχνεύσει όχι μόνο τον SARS-CoV-2, αλλά και παλαιότερα άγνωστους κορωνοϊούς.

Η ομάδα χρησιμοποίησε το διαγνωστικό της τεστ για να εξετάσει περισσότερα από 300 ρινικά επιχρίσματα που ελήφθησαν από ασθενείς με πνευμονία στο Μαλαισιανό Βόρνεο το 2018. Οκτώ ασθενείς, ή 2,7 %, έδειξαν στοιχεία για προηγούμενη έκθεση σε νέο κορονοϊό και επτά ήταν παιδιά, Επιστήμη Αναφορές. Για έναν ιό που δεν είχε εντοπιστεί προηγουμένως, "αυτός είναι ένας αρκετά μεγάλος επιπολασμός", λέει ο Γκρέι NPRΤο «Αυτό είναι αξιοσημείωτο.»

Η Γκρέι έστειλε δείγματα του ιού στην Αναστασία Βλάσοβα, ειδική σε κορωνοϊούς ζώων στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο, και διαπίστωσε ότι ο ιός ήταν στην πραγματικότητα χίμαιρα - τμήματα του γονιδιώματός του ταίριαζαν με κοροναϊό αιλουροειδών, ενώ ένα άλλο μέρος ήταν παρόμοιο με κορωνοϊό χοίρου . Αλλά το μεγαλύτερο μέρος του γονιδιώματός του ήταν περισσότερο παρόμοιο με δύο κοροναϊούς που είχαν απομονωθεί στο παρελθόν από σκύλους και ήταν σε θέση να αναπτύξει τον ιό σε καλλιέργειες κυττάρων σκύλου. «Δεν θεωρήθηκε ότι οι κορωνοϊοί σκύλων μεταδίδονταν σε ανθρώπους», λέει η Βλάσοβα NPRΤο «Δεν έχει αναφερθεί ποτέ στο παρελθόν».

Δεν είναι σαφές εάν ο ιός, που ονομάστηκε CCoV-HuPn-2018, προκάλεσε πνευμονία των ασθενών και δεν είναι ακόμη γνωστό εάν ο ιός μπορεί να μεταπηδήσει από άτομο σε άτομο ή πώς μπορεί να αντιδράσει ένα ανοσοποιητικό σύστημα ενηλίκων αν το έκανε. «Δεν έχουμε πραγματικά στοιχεία αυτή τη στιγμή ότι αυτός ο ιός μπορεί να προκαλέσει σοβαρή ασθένεια σε ενήλικες», λέει η Vlasova σε δελτίο τύπου.

Διαπίστωσε ότι ο ιός είχε μια βασική μετάλλαξη - μια διαγραφή - που δεν βρίσκεται σε άλλους κορωνοϊούς σκύλων αλλά βρίσκεται σε εκείνους που μολύνουν τους ανθρώπους. Ενώ απαιτείται περαιτέρω μελέτη για να καθοριστεί εάν αυτή η μετάλλαξη είναι απαραίτητη για την έναρξη ενός άλματος μεταξύ των ειδών, η Vlasova προσθέτει ότι «δεν μπορεί να αποκλείσει την πιθανότητα ότι κάποια στιγμή αυτός ο νέος κορωνοϊός θα γίνει ένα διαδεδομένο ανθρώπινο παθογόνο. Μόλις ένας κορωνοϊός καταφέρει να μολύνει έναν άνθρωπο, όλα τα στοιχήματα είναι εκτός λειτουργίας ».

Μιλώντας στο NPR, Ο Xumin Zhang, ιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Αρκάνσας για τις Ιατρικές Επιστήμες, λέει: «Όπως οι συγγραφείς είναι προσεκτικοί να πουν στο έγγραφό τους, δεν έχουν αποδείξει αυτό που ονομάζεται αξίωση του Koch», που σημαίνει ότι θα χρειαστεί να μολύνουν έναν άνθρωπο με τον ιό προκειμένου να δείξει ότι προκαλεί πνευμονία. Ένα τέτοιο πείραμα θα ήταν ανήθικο, προσθέτει, αλλά θα μπορούσαν να δοκιμάσουν περισσότερα δείγματα για να δουν πόσο κοινός είναι ο ιός σε ασθενείς με πνευμονία και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν ζωικά μοντέλα για να δοκιμάσουν τις υποθέσεις τους.

Δείτε "Coronavirus Closeup, 1964"

Η μελέτη των χοίρων, που κυκλοφόρησε ως πρότυπο στο medRxiv τον Μάρτιο και από τότε που υποβλήθηκε σε περιοδικό με κριτές, εντόπισε νέο κορονοϊό σε δείγματα ορού τριών παιδιών της Αϊτής που ήρθαν στο νοσοκομείο με πυρετό μεταξύ 2014 και 2015. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα κατάφεραν να αναπτύξουν τον ιό σε κύτταρα πιθήκων , και μια γονιδιωματική ανάλυση έδειξε ότι ταίριαζε πολύ με τους γνωστούς δέλτα-κορωνοϊούς σε χοίρους.

Οι κοροναϊοί αναλύονται σε τέσσερις ομάδες-άλφα, βήτα, γάμμα και δέλτα-και οι δέλτα-κοροναϊοί κάποτε θεωρούνταν ότι μολύνουν μόνο πτηνά, Επιστήμη Αναφορές. Αλλά το 2012, ένα εμφανίστηκε σε γουρούνια στο Χονγκ Κονγκ, που πιστεύεται ότι πήδηξε από ωδικά πτηνά. Ο ίδιος ιός προκάλεσε ξέσπασμα σε χοίρους το 2014 στις ΗΠΑ και έκτοτε έχει αποδειχθεί ότι οι δέλτα κοροναϊοί μολύνουν και ανθρώπινα κύτταρα.

The coronaviruses most dangerous to humans—SARS-CoV, SARS-CoV-2, and MERS-CoV—have all been betas. While delta-coronaviruses cause significant outbreaks in animals, the same has not been true in humans. Alphas, including the dog-derived coronavirus isolated in Malaysia, have also never triggered epidemics in humans, Texas A&M University virologist Benjamin Neuman tells Επιστήμη, “but that doesn’t feel like much comfort in the wild world of viruses.”

Taken together, the studies suggest that coronaviruses are likely circulating in animals at higher rates than previously thought. “I think the more we look, the more we will find that these coronaviruses are crossing species everywhere,” University of Iowa virologist Stanley Perlman, who was not involved in the work, tells Επιστήμη.

The goal moving forward, Gray says in the press release, will be to seek out these viruses before they cause illness in people. “We are likely missing important animal viruses that are beginning to adapt to humans,” he says, adding that places where animals and people intermingle, such as open markets or farms, might be good places to screen for “early warning[s] of a new virus which may become a future pandemic virus.”


Could Crispr Be Humanity's Next Virus Killer?

Για να αναθεωρήσετε αυτό το άρθρο, επισκεφτείτε το Προφίλ μου και μετά Προβολή αποθηκευμένων ιστοριών.

Για να αναθεωρήσετε αυτό το άρθρο, επισκεφτείτε το Προφίλ μου και μετά Προβολή αποθηκευμένων ιστοριών.

On February 19, Tim Abbott, a PhD candidate at Stanford University’s Bioengineering Department, checked the results of an experiment that he was running as a part of a team using the gene-manipulating Crispr technology to fight coronavirus. Abbott was working out of the lab of Stanley Qi, a pioneer developing Crispr tools that can mess with cancer cells and the like to fight diseases. Using an approach the lab called PAC-MAN (Prophylactic Antiviral Crispr in huMAN cells), the idea was to attack the coronavirus by directing a Crispr torpedo at it, attacking the virus’s genetic makeup that allows it to penetrate human cells and then use the cell’s machinery to self-replicate.

What Is the Coronavirus?

In this particular experiment, he had introduced the lab’s Crispr-based system for finding and destroying SARS-Cov 2 (what scientists call the new coronavirus) into a solution containing an inert synthesized fragment of that virus. Like all Crispr systems, this one was composed of two parts: an enzyme and a strand of so-called "guide RNA." The RNA directs the enzyme, in this case, Cas-13d, to latch onto specific spots in the coronavirus's genome where it then makes a series of cuts. You can think of it like a pair of scissors programmed to scan a cookbook and chop up only the page containing the recipe for SARS-Cov-2.

After Abbott analyzed the data, he called over Marie La Russa, a research scientist managing the project, to verify what he’d seen. The coronavirus-targeted Crispr had reduced the amount of virus in the solution by 90 percent. If effectively delivered, this kill rate, they theorized, might be enough to stop the disease in a human.

That result, along with others included in a paper released last weekend—in preprint form and not yet peer-reviewed—suggests that we may be entering an era of developing new Crispr-based weapons against deadly viruses, from flus to coronaviruses. “The PAC-MAN approach,” the authors wrote, “is potentially a rapidly implementable pan-coronavirus strategy to deal with emerging pandemic strains.”

But before you spring from your isolation-in-place for a cheer, underline “potentially.” As the Stanford team readily admits, their paper is more a blueprint, or proof of concept, than an actual medical treatment ready for testing in animals or humans. The project has some serious X-factors, including the fact that they weren’t able to test PAC-MAN on the actual coronavirus. They still haven’t developed a system to get it into human cells. And, as Fyodor Urnov, a professor in UC Berkeley’s Department of Molecular and Cell Biology, points out, even if it works, there’s still a long horizon between preprint and clinical testing. “There is, frankly, zero chance that this approach can be tested in humans in the next four to six months,” says Urnov. “By analogy, if we were trying to go to the moon and come back safely, what this work shows is one can build a rocket that achieves escape velocity.”

No, it’s not a quick fix, but working on moon shots isn’t a bad idea. “We are at point in human history where every thoughtful idea should be pursued, well beyond the tools we have, which were developed in the 13th century (quarantine), the 17th century (medicines) and the 18th century (inoculation/vaccination),” says Laurie Zoloth, senior advisor to the provost at the University of Chicago for programs on social ethics. “Crispr is very new, very unproven in human disease, but it is logical that it should work.”

The gene-editing power of Crispr technology has been increasingly directed at fighting diseases, originally against genetic ones. But more recently, it’s been harnessed to fight infectious diseases, including, now, the new coronavirus. For instance, multiple teams inside and outside of academia are working on using Crispr for more effective tests. Mammoth Biosciences, a private company, claims to have developed a test for Covid-19 that cuts the result time from several hours to under 30 minutes. Sherlock Biosciences has produced a protocol that could possibly enable something that would work like a pregnancy test, giving a positive signal on a test strip.

Efforts using Crispr to actually prevent or fight coronavirus are also emerging from existing projects designed to fight influenza and other infectious viruses. In 2018, Darpa began a four-year program called Prepare. According to its call for proposals, the idea was to use genetic approaches to “generate new medical countermeasures for future use in humans.” Qi’s lab at Stanford was one of several grant recipients. In April 2019, they began working on a Crispr-based means of fighting influenza. Naturally, as the coronavirus spread earlier this year, the team took notice, and in late January they switched their focus to the virus that’s now changed the way we live.

Tackling this particular virus was a challenge. The coronavirus, says Qi, has 30,000 nucleotides, and the Crispr-powered guide RNA can only target regions of 22 nucleotides to cut. It took a lot of bioinformatics computation and experimentation to locate the best spots to attack.

The attack itself, says Qi, is a double-barreled genetic assault, affecting the target. “One effect is to decrease the concentration of the virus genome inside the human cells,” he says. “The second is to block the production of the viral proteins” that it would otherwise use to create copies of itself and overwhelm the body’s defenses.

The nature of the attack inspired its arcade moniker. ”I like videogames,” says Qi. “The Pac-Man tries to eat cookies, and it is chased by a ghost. But when it encounters a specific kind of cookie called the power cookie—in our case will be a Crispr Cas13 design—suddenly it turns itself to be so powerful. It can start eating the ghost and start cleaning up the whole battlefield.”

But before PAC-Man can try to clean up anything, the Stanford group has a lot of work to do to prove that their concept will work in actual human bodies.

The biggest caveat so far is that they didn’t use the actual SARS-Cov-2 coronavirus in the experiment. Since they could not get sufficient samples of the coronavirus—and did not have the authorization to handle the dangerous virus—Qi’s group created what they called a synthesized, non-replicating version that they felt expressed the relevant genetic characteristics to serve as a stand-in for the actual virus.

The Stanford group contends that their result matters, even without the live virus. “Using fragments of the coronavirus show that there are regions that we can target and interfere with,” says Abbott. “This won't end at just a concept—this will eventually be brought into something that's rapidly deployable.”

But other researchers say that in order to prove you can neutralize the virus, you have to use the real thing. “These viruses replicate rapidly,” says Philip Santangelo, a professor at Georgia Tech University who is part of a team (that also received one of the Darpa Prepare grants) working on a similar Crispr-based approach to fighting influenza-like outbreaks, and is now studying the coronavirus. “Their study doesn’t deal with those kinetics.”

Read all of our coronavirus coverage here.

Another problem: There’s not yet a proven delivery system for a Crispr-based treatment for viruses. One of the continuing problems of Crispr medicine is a way to get the treatment to the right cells. The lung, where the coronavirus battle must be fought, is a particularly tricky battlefield—relatively inaccessible and full of mucus that could interfere with targeting. Qi says that while there are a number of potential options, he has yet to find the ideal way to introduce the PAC-MAN RNA to the virus. Perhaps, he suggests, someone else’s solution to this problem is already out there. “That’s one reason why we posted the paper so quickly,” he says. “Some people may have amazing delivery methods.”

Santangelo’s team at Georgia Tech, which is collaborating with several other universities, believes the answer is a nebulizer, a mist-inhaling device that allows subjects to breathe in the Crispr-based treatment. This week, in fact, they are testing the nebulizer/Crispr combo on a mouse.


Extended Data Fig. 1 Gene expression of ACE2 σε μια in vitro air-liquid interface (ALI) system.

Epithelial regeneration system from nasal epithelial cells was used for in vitro cultures on successive days (7, 12 and 28), resulting in different epithelial cell types along differentiation trajectory characterized in Ruiz García et αϊΤο 2019. The cultures were differentiated in Pneumacult media. Schematic illustration depicts the respective cell types in the differentiation trajectory, and the dot plot illustrates the cultured cell types along the differentiation pseudotime, along with their respective location within the epithelial layers. For gene expression results in the dot plot: the dot size represents the proportion of cells within the respective cell type expressing the gene and the dot color represents the average gene expression level within the particular cell type.

Extended Data Fig. 2 Expression and co-expression of SARS-CoV-2 entry-associated proteases in ACE2 + airway epithelial cells.

The expression of SARS-CoV-2 entry-associated proteases TMPRSS2, CTSB, και CTSL σε ACE2 + cells from the Vieira Braga, Kar et αϊΤο (top) and Deprez et αϊΤο (bottom) airway epithelial datasets is shown. The color represents the expression level at the single-cell resolution and the cells are grouped based on the cell types specified.

Extended Data Fig. 3 Spearman’s correlation results from the two airway datasets are largely consistent.

ένα, Respiratory epithelial expression of the top 50 genes correlated with ACE2 expression based on Spearman’s correlation analysis performed on all cells within the Deprez et αϊΤο dataset. The colored gene names represent genes that are immune-associated (GO:0002376: immune system process). σι, The Spearman’s correlation coefficients of gene expression with ACE2 from the Vieira Braga, Kar et αϊΤο airway epithelial dataset and the Deprez et αϊΤο airway dataset are shown in the scatter plot. The number of observations for the genes is counted in each bin, the value on the x-axis represents the Spearman’s correlation coefficients from the Vieira Braga, Kar et αϊΤο dataset, and the value on the y-axis represents the Spearman’s correlation coefficients from the Deprez et αϊΤο dataset.


Δες το βίντεο: Γρίπη: Όσα πρέπει να γνωρίζετε σε 2 λεπτά (Οκτώβριος 2022).