Эбола, ВИЧ, ТОРС, птичий грипп, Covid-19 — поразительно много заболеваний, вызвавших крупные эпидемии среди людей, вообще не начинались у людей. Они начались у дикого животного и в какой-то момент, при подходящих условиях, совершили скачок к нам. Биологи называют этот скачок «зоонозным переносом», и понимание того, что на самом деле должно произойти для его возникновения, — ключевое для понимания того, почему продолжают появляться новые пандемии.
Базовый уровень GCSE
Почему вирус не может просто менять вид по своему желанию
Вирус заражает клетку, связываясь со специфическим рецепторным белком на её поверхности, подобно тому как ключ подходит к определённому замку. Вирус, хорошо приспособленный для заражения клеток летучих мышей, часто плохо соответствует эквивалентному рецептору в человеческих клетках — поэтому большинство попыток переноса просто проваливаются или заражают одного невезучего человека, не распространяясь дальше. Успешный скачок обычно требует, чтобы вирус уже, в результате обычной ошибки репликации, приобрёл мутацию, которая случайно улучшает его соответствие человеческому (или промежуточному) рецептору.
Каждый межвидовой скачок — это генетическая азартная игра: вирусу нужна мутация, улучшающая его соответствие клеточным рецепторам следующего хозяина, а не просто тесный контакт.
Вопрос в формате экзамена
Объясните, почему вирус, эффективно заражающий летучих мышей, часто не может сразу заразить людей, и что должно произойти, чтобы межвидовой переход оказался успешным. [4 баллов]
Показать образец ответа и разбивку баллов
- Вирус заражает клетку, связываясь со специфическим рецепторным белком на её поверхности, подобно тому, как ключ подходит к определённому замку (1 балл)
- Вирус, хорошо приспособленный к рецептору клетки летучей мыши, часто плохо подходит к аналогичному рецептору человека (1 балл)
- Случайная мутация, возникающая из-за обычной ошибки репликации, может случайно улучшить соответствие вируса человеческому рецептору (1 балл)
- Только после того как эта мутация произошла, вирус может успешно связаться с клетками человека и проникнуть в них (1 балл)
На что обращает внимание экзаменатор: явно используйте идею рецептора по принципу «ключ-замок» и чётко укажите, что мутация происходит случайно во время репликации, а не потому, что вирус намеренно адаптируется.
Частая ошибка: предполагать, что вирус «учится» или «решает» заразить новый вид, или утверждать, что одного тесного контакта достаточно, не упоминая мутацию рецептора, которая на самом деле должна произойти первой.
Почему промежуточный хозяин делает скачок более вероятным
Летучие мыши являются исходным резервуаром для многих из этих вирусов, но немногие эпидемии прослеживаются напрямую от летучей мыши к человеку. Чаще вирус сначала распространяется во второй вид — свиней, циветт или разводимых норок, — который живёт в более тесном и частом контакте и с летучими мышами, и с людьми. Этот промежуточный хозяин даёт вирусу шанс постепенно накапливать полезные мутации, преодолевая большой генетический разрыв в два меньших, более осуществимых этапа, а не одним большим скачком. Именно поэтому рынки живых животных, где несколько диких и домашних видов содержатся в тесной близости, неоднократно отмечались как среды высокого риска для переноса.
Что на самом деле определяет, превратится ли перенос в пандемию
Успешный скачок от животного к человеку — лишь первое препятствие: вспышка становится серьёзной проблемой общественного здравоохранения только в том случае, если вирус также может эффективно передаваться от человека к человеку, что является отдельным эволюционным шагом, не гарантированным одним лишь первым скачком. Некоторые зоонозные вирусы, например бешенство, заражают людей, но едва передаются между нами; другие, как SARS-CoV-2, преодолели оба препятствия. Это двухэтапное требование — сначала заразить человека, затем распространиться между людьми — объясняет, почему большинство случаев переноса затухают локально, и почему редкие случаи, которые не затухают, воспринимаются эпидемиологами так серьёзно. Если биология инфекционных заболеваний — это то, что вам или вашему ребёнку нужно увидеть объяснённым через реальный механизм, а не просто через заученные термины, именно для этого существует наше репетиторство по биологии GCSE — смотрите полный путь обучения здесь.
Часто задаваемые вопросы
Почему именно летучие мыши переносят так много этих вирусов?
У летучих мышей особенно активная иммунная система, которая позволяет им переносить вирусные инфекции, не заболевая при этом серьёзно, а также они живут в огромных плотных колониях, где вирусы постоянно циркулируют между особями, — сочетание, позволяющее популяциям летучих мышей действовать как долгосрочный резервуар для вирусов, которые слишком быстро истощили бы другие виды.
Всегда ли задействован промежуточный хозяин?
Нет — некоторые вирусы переходят напрямую от дикого животного к человеку, обычно через очень тесный контакт, например охоту, разделку туш или употребление в пищу мяса диких животных. Промежуточный хозяин (часто разводимое или продаваемое животное в тесном контакте и с дикой природой, и с людьми) просто облегчает скачок, давая вирусу шанс постепенно адаптироваться через два меньших генетических разрыва, а не через один большой.
Может ли вирус перейти обратно от людей к животным?
Да — это называется обратным зоонозом, и это реальная и продолжающаяся проблема, включая задокументированные случаи распространения SARS-CoV-2 от людей к разводимым популяциям норок и диким оленям, что затем даёт вирусу новые популяции животных для циркуляции и мутации, прежде чем потенциально снова перепрыгнуть к людям.
Оценки и отзывы читателей
Оцените эту статью по нескольким критериям — ваше мнение помогает другим читателям и помогает нам становиться лучше.
Была ли эта статья полезной?
Расскажите, что вы думаете — исправление, вопрос, оставшийся без ответа, или тема, которую вы хотели бы увидеть далее.
Хотите обсудить голосом? Запишитесь на бесплатный видеозвонок в удобное время: 15 минут для короткого вопроса, 30 — для всего остального. Время показывается в вашем часовом поясе.
Об авторе
Sudershan Soni
Основатель и главный преподаватель в Mostak Services — репетитор по математике, естественным наукам, информатике и STEM со степенью магистра и более чем 20-летним профессиональным опытом, преподаёт ученикам от уровня 11+ и GCSE до A-Level и выше, онлайн по всему миру.
Читать полный профиль