Патогены, кругом одни патогены...

Из блога Jon Barron 

Я всегда удивлялся мышлению гермофобов (germophobes) - как если бы они могли каким-то образом избежать патогены. Чтобы быть гермофобом:

• Вы в последнее время не смотрели в микроскоп.

• У вас ограниченные знания в области бактериологии и вирусологии.

• Вы не обратили внимания на исследования микробиома человека и вирома человека, попавшие в новости за последние пару лет.

• Вы думаете обо всех числах, превышающих миллиард, просто как «много».

• Верите всей рекламе антисептических средств, которую вы видите по телевизору, которая обещает защитить вас от патогенов.

• Вы отрицаете саму суть своего собственного существования (как будет объяснено ниже).

Позвольте мне объяснить.

Бактерии

Существует около 30 000 официально названных видов бактерий, которые были выделены в лабораториях как чистые культуры и физиология которых была исследована. Но это всего лишь одна капля во время ливня. Если сюда добавить виды, которые официально не называются, число, вероятно, приближается к миллиарду.  Но помните, что мы говорим только о видах бактерий, а не об отдельных бактериях. Если учесть, что есть триллионы и триллионы отдельных бактерий в каждом из этих видов (ну, по крайней мере, многие из них), тогда цифры начинают становиться действительно интересными. Фактически, количество бактерий на Земле оценивается в 5,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 . Это пять миллионов триллионов триллионов, или 5 х 10 в 30-й степени. 

Подсчитано, что из всех этих бактерий только около 10 000 видов микробов взаимодействуют с экосистемой человека.  Более того, только от 500 до 1000 из этих видов обитают в кишечнике человека . В отличие от видов бактерий в целом, исследователи подсчитали, что они идентифицировали от 81 до 99 процентов всех родов микроорганизмов у здоровых взрослых.

Хотя большинство бактерий безвредны или часто полезны, некоторые из них являются патогенными: менее сотни видов вызывают инфекционные заболевания у людей . Фактически, большая часть бактерий в экосистеме человека приносит пользу. Флора в кишечнике человека делает возможным пищеварение. Эти бактерии управляют процессом разложения. Если бы бактерий не было, наша экосистема рухнула бы.

Что касается бактерий, ученые только недавно начали количественную оценку микробиома, обнаружив, что он населен по крайней мере 38 триллионами бактерий.  Возможно, еще более интригующим является то, что бактерии - не самые распространенные микробы, обитающие в нашем организме и на нем. Вирусы бьют этот рекорд по количеству на космологическую милю.

Вирусы

По оценкам, на каждую бактерию на Земле приходится 10 вирусов. По оценкам, на Земле существует около 10 нониллионов (10 в 31-й степени) отдельных вирусов. Это по одной на каждую звезду во Вселенной в 100 миллионов раз больше.  Если вы разместите их все в ряд, длина этой линии составит 10 миллионов световых лет! Говоря более земным языком, было подсчитано, что каждый день более 700 миллионов вирусов, в основном морского происхождения, откладываются из атмосферы Земли на каждый квадратный метр поверхности нашей планеты. Как пишет Кэтрин Ву в National Geographic , «Вирусы пропитывают каждый аспект нашего природного мира, «кишат» в морской воде,  дрейфуют через атмосферу,  и скрываются в ничтожных пылинках почвы.  Обычно они считаются неживыми существами,  и могут воспроизводиться только с помощью другого организма, и они способны захватывать организмы со всех ветвей древа жизни, включая множество человеческих клеток.

«Тем не менее, большую часть времени нашему виду удается жить в этом наполненном вирусами мире, относительно свободно от болезней. Причина не столько в устойчивости человеческого организма к болезням, сколько в биологических особенностях самих вирусов, говорит Сара Сойер, вирусолог и эколог из Университета Колорадо в Боулдере. Вирусы чрезвычайно разборчивы в отношении клеток, которые они инфицируют, и лишь ничтожно малая часть окружающих нас вирусов действительно представляет какую-либо угрозу для человека ».

Итак, сколько из этих вирусов взаимодействует с людьми?

Биологи подсчитали, что прямо сейчас в вашем теле и внутри него живет 380 триллионов вирусов, что в 10 раз превышает количество бактерий. Некоторые из них могут вызвать болезнь, но многие просто сосуществуют с вами.  В совокупности они известны как виром человека . Но подавляющее количество этих вирусов не являются теми опасными, о которых вы обычно слышите, например, те, которые вызывают грипп, простуду или COVID-19. Фактически, многие из этих вирусов заражают вредные бактерии, которые живут внутри вас и на вашей коже, тем самым защищая вас, уничтожая их.

В целом, из миллионов и миллионов различных видов вирусов в мире, только около 200 видов вирусов известны как патогенные для людей.

А потом ещё есть ДНК

Итак, что мы узнали на данный момент?

• Вирусов и бактерий больше, чем мы можем подсчитать или даже представить.

• Они существуют вокруг нас во всем, к чему мы прикасаемся, где ходим, купаемся и дышим.

• Они неизбежны.

• Подавляющее большинство совершенно безразлично к нашему существованию и не имеют к нам никакого отношения.

• Тем не менее, многие из них полезны для нашего существования.

• Только ничтожно малый процент вреден.

И если всего этого недостаточно, чтобы напугать наших гермофобных читателей, то то, что мы собираемся обсудить, должно закрепить сделку.

• Бактерии и люди обменивались ДНК на протяжении тысячелетий. 

• Около 8–10 процентов человеческой ДНК происходит из вирусной ДНК, вставленной в наши геномы в далеком прошлом, во многих случаях в геномы наших пращуров миллионы лет назад (или когда Бог создал земных существ, если вы предпочитаете). Большинство этих вирусных генов происходит от ретровирусов, РНК-вирусов, которые вставляют копии ДНК своих собственных генов в наши геномы, когда инфицируют клетки. 

• Клетки человека составляют лишь 43% от общего количества клеток в организме. Остальные - микроскопические колонисты. Другими словами, более половины вашего тела не человеческое.

ДНК вируса

Когда вирусы заражают нас, они могут встраивать небольшие фрагменты своего генетического материала в нашу ДНК. Хотя и нечасто, включение этого материала в геном человека происходит с самого начала человечества. В результате этого непрерывного процесса вирусный генетический материал составляет почти 10 процентов современного генома человека. Со временем подавляющее большинство вирусных захватчиков, населяющих наш геном, мутировали до такой степени, что больше не приводят к активным инфекциям. Но они не совсем бездействуют.

Иногда эти «безбилетные» последовательности вирусных генов могут способствовать возникновению таких заболеваний, как рак и болезнь Альцгеймера. Они также могут сделать своих хозяев восприимчивыми к заражению другими вирусами. Тем не менее, ученые выявили многочисленные случаи, когда вирусные автостопщики приносили жизненно важные блага своим хозяевам - от защиты от болезней до формирования важных аспектов эволюции человека, таких как способность переваривать крахмал.

ДНК бактерий

Митохондрии - это отдельные маленькие органеллы, расположенные в каждой клетке вашего тела. Их основная роль - снабжать энергией клетку, в которой они проживают. По сути, это небольшие фабрики по производству энергии. Кроме того, они также играют роль в других клеточных процессах, таких как передача сигналов , клеточная дифференциация и гибель клеток, а также в контроле клеточного цикла и роста клеток. Проще говоря, ни одна клетка в вашем теле не была бы жива без митохондрий и управляющей ими бактериальной ДНК.

И при чем тут бактерии? Оказывается, геномы внутри ваших митохондрий не совпадают с ДНК в ядре клетки (ДНК, которую вы унаследовали от матери и отца). На самом деле митохондриальная ДНК сильно отличается, показывая существенное сходство с бактериальными геномами. Теоретически где-то в прошлом «была заключена сделка». Клетки животных согласились «включить» бактерии в свою клеточную структуру - чтобы обеспечить безопасный дом для бактерий - в обмен на это бактерии будут выполнять ряд важных задач, необходимых для поддержания этих клеток. Круто, правда?

Фактически, если смотреть сквозь призму содержащегося в ней генома, митохондрия имеет бесспорное бактериальное происхождение, происходящее из бактериального филума α-Proteobacteria ( Alphaproteobacteria ).  Члены класса Alphaproteobacteria очень разнообразны и имеют мало общих черт. Единственное, что их объединяет, как и наши митохондрии, - это вымерший общий предок, протомитохондион .

Заключение

Когда дело доходит до бактерий и вирусов, мы имеем сценарий «не можем жить с ними - не можем жить без них.» Да, небольшое количество может вызвать у нас заболевание и даже убить. Но тогда небольшое количество может улучшить наше здоровье и качество жизни. Кроме того, некоторые из них не просто полезны, они необходимы для нашего существования. Мы просто не были бы живы без них - и мы ещё не упомянули почвенные бактерии и вирусы, необходимые для роста нашей пищи.

Однако для целей нашего обсуждения наиболее важным является то, что мы не можем избежать их или убить их всех. Нам нужно найти способ сосуществовать - защищаться от вредных и одновременно поощрять и лелеять полезные. Теперь, чтобы прояснить, это не означает, что вам больше не нужно сводить к минимуму контакты с очень заразными людьми или что вы перестаете мыть руки после посещения туалета. Здравый смысл по-прежнему применим.

Это просто означает, что в реальном мире быть гермофобом, если только вы не страдаете заболеваниями ЖКТ или подобными, просто неприемлемо. Невозможно избежать всех бактерий и вирусов; это просто невозможно. Даже если бы вы заперлись в комнате, свободной от микробов, на всю оставшуюся жизнь, вы бы все равно принесли с собой в комнату триллионы и триллионы вирусов и бактерий в силу самого вашего существования, включая ваш микробиом, ваш виром , и ваша ДНК. Другими словами: вам нужно защитить себя от плохих парней и жить с тем фактом, что вы собираетесь погрузиться в море микробных существ (большинство из них нейтральные или даже полезные) на всю оставшуюся жизнь, независимо от того, как вы к ним относитесь.