Pandemi virus korona baru berlanjut selama dua bulan. Semua orang sudah menganggap dirinya ahli dalam topik ini. Tahukah Anda bahwa virus tidak bisa dibunuh? Dia tidak hidup, jadi dia hanya bisa dihancurkan, dihancurkan. Virus bukanlah makhluk, melainkan substansi. Tetapi pada saat yang sama, virus dapat berkomunikasi, bekerja sama, dan menyamar.
Kehidupan sosial virus
Ilmuwan menemukan ini hanya tiga tahun lalu. Seperti yang sering terjadi, secara tidak sengaja. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji apakah bakteri hay dapat saling waspada terhadap serangan bakteriofag, kelas khusus virus yang menyerang bakteri secara selektif. Setelah menambahkan bakteriofag ke tabung basil jerami, para peneliti merekam sinyal dalam bahasa molekuler yang tidak diketahui. Tapi "negosiasi" di dalamnya sama sekali bukan bakteri, tapi virus.
Ternyata setelah menembus bakteri, virus memaksa mereka untuk mensintesis dan mengirim peptida khusus ke sel tetangga. Molekul protein pendek ini memberi isyarat kepada virus lainnya tentang penangkapan yang berhasil berikutnya. Ketika jumlah peptida sinyal (dan karena itu sel yang ditangkap) mencapai tingkat kritis, semua virus, seolah-olah atas perintah, berhenti membelah dan mengintai secara aktif. Jika bukan karena manuver tipuan ini, bakteri dapat mengatur penolakan kolektif atau mati sama sekali, menghilangkan kesempatan virus untuk menjadi parasit pada mereka lebih lanjut. Virus dengan jelas telah memutuskan untuk menidurkan korbannya dan memberi mereka waktu untuk pulih. Peptida yang membantu mereka melakukan ini dinamai "arbitrium" ("keputusan").
Penelitian lebih lanjut telah menunjukkan bahwa virus mampu membuat keputusan yang lebih kompleks. Mereka dapat mengorbankan diri mereka sendiri selama serangan terhadap pertahanan kekebalan sel untuk memastikan keberhasilan serangan gelombang kedua atau ketiga. Mereka mampu bergerak secara terkoordinasi dari sel ke sel dalam vesikula pengangkut (vesikel), bertukar materi gen, saling membantu menutupi kekebalan, dan bekerja sama dengan strain lain untuk memanfaatkan keunggulan evolusioner mereka.
Kemungkinan besar bahkan contoh yang luar biasa ini hanyalah puncak gunung es, kata Lan'in Zeng, seorang ahli biofisik di University of Texas. Ilmu baru - sosiovirologi - harus mempelajari kehidupan sosial laten virus. Kami tidak berbicara tentang fakta bahwa virus itu sadar, kata salah satu penciptanya, ahli mikrobiologi Sam Diaz-Muñoz. Tetapi hubungan sosial, bahasa komunikasi, keputusan kolektif, koordinasi tindakan, bantuan timbal balik, dan perencanaan adalah tanda-tanda kehidupan cerdas.
Video promosi:
Apakah virus waras?
Dapatkah sesuatu yang bahkan bukan organisme hidup memiliki pikiran atau kesadaran? Ada model matematika yang memungkinkan kemungkinan ini. Ini adalah teori informasi terintegrasi yang dikembangkan oleh ahli saraf Italia Giulio Tononi. Dia menganggap kesadaran sebagai rasio kuantitas dan kualitas informasi, yang ditentukan oleh unit pengukuran khusus - φ (phi). Idenya adalah bahwa antara materi yang benar-benar tidak sadar (0 φ) dan otak manusia yang sadar (maksimum φ) ada rangkaian keadaan transisi yang naik. Setiap objek yang mampu menerima, memproses dan menghasilkan informasi memiliki level minimum φ. Termasuk yang sudah pasti mati, seperti termometer atau LED. Karena mereka tahu bagaimana mengubah suhu dan cahaya menjadi data, itu berarti bahwa "kandungan informasi" adalah properti fundamental yang sama bagi mereka,sebagai massa dan muatan untuk sebuah partikel elementer. Dalam pengertian ini, virus jelas lebih unggul daripada banyak benda mati, karena virus itu sendiri adalah pembawa informasi (genetik).
Kesadaran adalah tingkat pemrosesan informasi yang lebih tinggi. Tononi menyebut integrasi ini. Informasi terintegrasi adalah sesuatu yang secara kualitatif melampaui jumlah sederhana dari data yang dikumpulkan: bukan serangkaian karakteristik individu dari suatu objek seperti kuning, bentuk bulat dan kehangatan, tetapi gambar dari lampu yang menyala yang terdiri dari mereka.
Secara umum diterima bahwa hanya organisme biologis yang mampu berintegrasi seperti itu. Untuk menguji apakah benda mati dapat beradaptasi dan mendapatkan pengalaman, Tononi, bersama dengan tim ahli saraf, mengembangkan model komputer yang menyerupai permainan arcade untuk konsol retro. Subjek penelitian ini adalah 300 "animats" - unit 12-bit dengan kecerdasan buatan dasar, simulasi indera dan alat lokomotor. Masing-masing diberi instruksi yang dibuat secara acak untuk bagian tubuh yang bekerja dan semua orang diluncurkan ke labirin virtual. Dari waktu ke waktu, para peneliti memilih dan menyalin animasi yang menunjukkan koordinasi terbaik. Generasi berikutnya mewarisi kode yang sama dari "orang tua". Ukurannya tidak berubah, tetapi "mutasi" digital acak dimasukkan ke dalamnya, yang dapat memperkuat, melemahkan, atau menambah hubungan antara "otak" dan "anggota tubuh". Sebagai hasil dari seleksi alam ini, setelah 60 ribu generasi, efisiensi perjalanan labirin antar animat meningkat dari 6 menjadi 95%.
Animasi memiliki satu keunggulan dibandingkan virus: mereka dapat bergerak secara mandiri. Virus harus berpindah dari carrier ke carrier di kursi penumpang dalam air liur dan sekresi fisiologis lainnya. Tetapi mereka memiliki lebih banyak peluang untuk meningkatkan level φ. Kalau hanya karena generasi virus diganti lebih cepat. Begitu berada di dalam sel hidup, virus memaksanya menghasilkan hingga 10.000 salinan genetiknya per jam. Namun, ada satu syarat lagi: untuk mengintegrasikan informasi ke tingkat kesadaran, diperlukan sistem yang kompleks.
Seberapa komplekskah virus? Mari kita lihat contoh virus corona baru SARS-CoV-2, biang keladi pandemi saat ini. Bentuknya, tampak seperti tambang laut bertanduk. Di luar - cangkang lipid bulat. Ini adalah lemak dan zat mirip lemak yang harus melindunginya dari kerusakan mekanis, fisik, dan kimiawi; merekalah yang dirusak oleh sabun atau pembersih. Pada amplop adalah mahkota yang memberinya namanya, yaitu proses protein S yang seperti tulang belakang, dengan bantuan virus memasuki sel. Di bawah amplop adalah molekul RNA: rantai pendek dengan 29.903 nukleotida. (Sebagai perbandingan: ada lebih dari tiga miliar di antaranya dalam DNA kita.) Konstruksi yang cukup sederhana. Tetapi virus tidak harus rumit. Hal utama adalah menjadi komponen kunci dari sistem yang kompleks.
Blogger sains Philip Bouchard membandingkan virus dengan perompak Somalia yang membajak kapal tanker besar di atas kapal kecil. Namun pada dasarnya, virus lebih mirip dengan program komputer ringan yang dikompresi oleh pengarsip. Virus tidak membutuhkan seluruh algoritme kontrol untuk sel yang ditangkap. Kode singkat sudah cukup untuk membuat seluruh sistem operasi sel bekerja untuknya. Untuk tugas ini, kodenya dioptimalkan secara ideal dalam proses evolusi. Dapat diasumsikan bahwa virus "hidup kembali" di dalam sel hanya selama sumber daya sistem mengizinkan. Dalam sistem yang sederhana, ia mampu berbagi dan mengontrol proses metabolisme. Dalam kompleks (seperti tubuh kita), ia dapat menggunakan opsi tambahan, misalnya, untuk mencapai tingkat pemrosesan informasi yang, menurut model Tononi, berbatasan dengan kehidupan berakal.
Apa yang diinginkan virus?
Tetapi mengapa virus membutuhkannya sama sekali: mengorbankan dirinya sendiri, saling membantu, meningkatkan proses komunikasi? Apa tujuan mereka jika mereka bukan makhluk hidup?
Anehnya, jawabannya berhubungan langsung dengan kita. Pada umumnya, virus adalah gen. Tugas utama gen apa pun adalah menyalin dirinya sendiri sebanyak mungkin untuk menyebar dalam ruang dan waktu. Tetapi dalam pengertian ini, virus tidak jauh berbeda dengan gen kita, yang juga berkaitan terutama dengan pelestarian dan replikasi informasi yang tercatat di dalamnya. Bahkan, kesamaannya bahkan lebih besar. Kami sendiri adalah sedikit virus. Sekitar 8%. Ada banyak sekali gen virus dalam genom kita. Darimana mereka datang dari sana?
Ada virus yang memasukkan sel inang ke dalam DNA sebagai bagian penting dari "siklus hidup". Ini adalah retrovirus, yang termasuk, misalnya, HIV. Informasi genetik dalam retrovirus dikodekan dalam molekul RNA. Di dalam sel, virus memulai proses membuat salinan DNA dari molekul ini, dan kemudian memasukkannya ke dalam genom kita, mengubahnya menjadi konveyor untuk merakit RNA berdasarkan pola ini. Tetapi kebetulan sel menekan sintesis RNA virus. Dan virus, yang tertanam dalam DNA-nya, kehilangan kemampuannya untuk membelah. Dalam kasus ini, genom virus dapat menjadi pemberat genetik yang diteruskan ke sel baru. Usia retrovirus tertua, yang “sisa-sisa fosilnya” telah diawetkan dalam genom kita, adalah dari 10 hingga 50 juta tahun. Selama bertahun-tahun evolusi, kita telah mengumpulkan sekitar 98 ribu elemen retroviral yang pernah menginfeksi nenek moyang kita. Sekarang mereka membentuk 30-50 keluarga, yang terbagi menjadi hampir 200 kelompok dan subkelompok. Menurut perhitungan ahli genetika, retrovirus terakhir yang berhasil menjadi bagian dari DNA kita menginfeksi populasi manusia sekitar 150 ribu tahun yang lalu. Kemudian nenek moyang kita selamat dari pandemi.
Apa yang dilakukan virus relik sekarang? Beberapa tidak menunjukkan diri mereka dengan cara apapun. Atau begitulah menurut kami. Yang lainnya bekerja: melindungi embrio manusia dari infeksi; merangsang sintesis antibodi sebagai respons terhadap munculnya molekul asing di dalam tubuh. Namun secara umum, misi virus jauh lebih signifikan.
Bagaimana virus berkomunikasi dengan kita
Dengan munculnya data ilmiah baru tentang pengaruh mikrobioma terhadap kesehatan kita, kita mulai menyadari bahwa bakteri tidak hanya berbahaya, tetapi juga bermanfaat, dan dalam banyak kasus sangat penting. Langkah selanjutnya, tulis Joshua Lederberg dalam The History of Infections, harus menghentikan kebiasaan menjelekkan virus. Mereka benar-benar sering membuat kita sakit dan mati, tetapi tujuan keberadaan mereka bukanlah untuk menghancurkan kehidupan, tetapi evolusi.
Seperti pada contoh bakteriofag, kematian semua sel dari organisme inang biasanya berarti kekalahan virus. Galur hiperagresif yang membunuh atau melumpuhkan inangnya terlalu cepat kehilangan kemampuannya untuk menyebar dengan bebas dan menjadi cabang evolusi yang buntu. Sebaliknya, galur yang lebih "ramah" mendapat kesempatan untuk menggandakan gennya. “Saat virus berevolusi di lingkungan baru, biasanya virus berhenti menyebabkan komplikasi serius. Ini bagus untuk organisme inang dan virus itu sendiri,”kata ahli epidemiologi New York Jonathan Epstein.
Virus corona baru sangat agresif karena baru-baru ini menembus batas antarspesies. Menurut ahli imunobiologi Akiko Iwasaki dari Universitas Yale, "Ketika virus pertama kali memasuki tubuh manusia, mereka tidak mengerti apa yang sedang terjadi." Mereka seperti animasi generasi pertama di labirin virtual. Tapi kami tidak lebih baik. Saat dihadapkan dengan virus yang tidak dikenal, sistem kekebalan kita juga bisa lepas kendali dan merespons ancaman dengan "badai sitokin" - peradangan kuat yang tidak perlu yang menghancurkan jaringan tubuh sendiri. (Justru reaksi kekebalan yang berlebihan inilah yang menyebabkan banyak kematian selama pandemi flu Spanyol 1918.) beradaptasi dengan mereka, dan dengan mereka - dengan kita.
Kami memberikan pengaruh evolusioner satu sama lain tidak hanya sebagai faktor lingkungan. Sel kita terlibat langsung dalam perakitan dan modifikasi RNA virus. Dan virus melakukan kontak langsung dengan gen pembawa mereka, memasukkan kode genetiknya ke dalam selnya. Virus adalah salah satu cara gen kita berkomunikasi dengan dunia. Terkadang dialog ini memberikan hasil yang tidak terduga.
Munculnya plasenta - struktur yang menghubungkan janin dengan tubuh ibu - menjadi momen kunci dalam evolusi mamalia. Sulit untuk membayangkan bahwa protein synticin yang diperlukan untuk pembentukannya dikodekan oleh gen yang tidak lebih dari retrovirus yang "dijinakkan". Di zaman kuno, synticin digunakan oleh virus untuk menghancurkan sel-sel organisme hidup.
Kisah hidup kita dengan virus ditarik oleh perang tanpa akhir atau perlombaan senjata, tulis antropolog Charlotte Bivet. Epik ini dibangun berdasarkan satu skema: asal mula infeksi, penyebarannya melalui jaringan kontak global dan, sebagai akibatnya, penahanan atau pemberantasannya. Semua plotnya dikaitkan dengan kematian, penderitaan, dan ketakutan. Tapi ada cerita lain.
Misalnya, kisah bagaimana kita mendapatkan Arc gen saraf. Hal ini diperlukan untuk plastisitas sinaptik - kemampuan sel saraf untuk membentuk dan memperbaiki koneksi saraf baru. Seekor tikus di mana gen ini dinonaktifkan tidak mampu belajar dan membentuk ingatan jangka panjang: setelah menemukan keju di labirin, ia akan lupa jalan keesokan harinya.
Untuk mempelajari asal-usul gen ini, para ilmuwan telah mengisolasi protein yang dihasilkannya. Ternyata molekul mereka secara spontan berkumpul menjadi struktur yang menyerupai kapsid virus HIV: selubung protein yang melindungi RNA virus. Kemudian mereka dilepaskan dari neuron di vesikel membran transpor, bergabung dengan neuron lain dan melepaskan isinya. Kenangan ditularkan seperti infeksi virus.
350-400 juta tahun yang lalu, retrovirus memasuki organisme mamalia, kontak yang menyebabkan pembentukan Arc. Sekarang, gen mirip virus ini membantu neuron kita menjalankan fungsi mental yang lebih tinggi. Mungkin virus tidak mendapatkan kesadaran melalui kontak dengan sel kita. Tetapi di arah yang berlawanan, itu berhasil. Setidaknya itu berhasil sekali.
Penulis: Sergey Pankov
