Za viruse ni najpomembneje, kako hudo bolezen povzročajo

Na viruse tradicionalno gledamo kot na povzročitelje bolezni in kot taki nam lahko močno zagrenijo življenje. Znanstveniki še zdaleč ne poznajo vseh, pravzaprav niti ni mogoče vedeti, koliko jih je na tem planetu, pravi dr. Denis Kutnjak z Nacionalnega inštituta za biologijo (NIB).

V njihovi raziskovalni enoti za mikrobiologijo na oddelku za biotehnologijo in sistemsko biologijo se sicer ukvarjajo predvsem z virusi in fitoplazmami (bakterijami), ki okužujejo rastline. Specializirani so tudi za uvedbo novih metod za odkrivanje virusov, na primer visokozmogljivega sekvenciranja. V okviru njihovega oddelka delujeta nacionalni referenčni laboratorij in referenčni laboratorij EU za določanje rastlinskih povzročiteljev bolezni, poleg tega pa že skoraj dve leti izvajajo monitoring odpadnih voda, ki je prerasel v nacionalni monitoring odpadnih voda za virus sars-cov-2.

Začniva z virusom, ki nam je še kako zagrenil življenje v zadnjih dveh letih. Kakšni so zadnji podatki monitoringa odpadnih voda?

Vzorce jemljemo vsak teden na sedmih čistilnih napravah, spremljamo koncentracije in različice virusa. Koncentracije zlagoma upadajo, morda sicer počasneje, kot je videti iz števila aktivnih primerov. To pomeni, da virus še vedno kroži v populaciji. Razliko med našimi analizami in številom aktivnih primerov lahko verjetno razložimo z manjšim številom testiranj pacientov v zadnjem času, pa tudi s samim preživetjem virusa v črevesju in sproščanjem v kanalizacijski sistem. Dobra novica seveda je, da so razmere v bolnišnicah obvladljive.

Glede različic pa zaznavamo, da se pojavljata novi podrazličici omikrona, to sta BA.4 in BA.5. Ti dve bi lahko povzročili naslednji val. Najprej so ju zaznali v Južni Afriki, najnovejša študija kaže, da se širita nekoliko hitreje od prejšnje različice. Ne vemo pa, kaj to pomeni, saj ni vse odvisno od virusa oziroma njegovih različic, ampak tudi od tega, da se je v populaciji imunost zaradi cepljenja in prebolevnosti povečala. Težko je napovedati, kaj bosta prinesli.

Zakaj so vaši podatki iz odpadnih voda relevantni?

Že od začetka jih pošiljamo ministrstvu za zdravje in posvetovalni skupini in uporabljali so jih za primerjave s podatki iz bolnišnic, posredno tudi pri odločanju o ukrepih. So neodvisen način spremljanja epidemije, ki ni bil povezan z režimi testiranja. Uporabljali pa so jih tudi znanstveniki za modeliranje napovedi oziroma za validiranje modelskih napovedi širjenja virusa.

Je koronavirus v odpadnih vodah še nevaren za vnovično okužbo?

Za sars-cov-2 ni dokazov, da bi bila odpadna voda vir prenosov ali vir okužbe. Dokazali so, da je virus v blatu še lahko infektiven, vendar ta virus ni zelo stabilen v primerjavi z nekaterimi drugimi, denimo rastlinskimi, ki jih tudi proučujemo.

Katere viruse bi lahko še spremljali na tak način?

Že v preteklosti smo v odpadnih vodah spremljali viruse, ki povzročajo črevesne težave, to so rotavirusi ali noravirusi. Zdaj smo se naučili, da lahko spremljamo tudi nekatere respiratorne viruse, poleg koronavirusa na primer še respiratorni sincicijski virus (pnevmovirus, ki povzroča okužbe dihal predvsem pri otrocih).

Pravzaprav bi lahko sledili vsem virusom, ki so vsaj relativno stabilni in tako ali drugače zaidejo v odpadno vodo. Spremljamo lahko tudi rastlinske viruse, ki v odpadno vodo večinoma zaidejo prek naših iztrebkov, ko rastline pojemo. Nekateri rastlinski virusi so res izjemno stabilni in preživijo ekstremne razmere. V eni od študij smo dokazali, da jih lahko tudi po čiščenju vode zaznamo v iztoku iz čistilne naprave in ostajajo infektivni ter lahko znova okužijo rastline.

Kakšen primer?

Ena takšna skupina so tobamavirusi, ki so trenutno eni najpomembnejših povzročiteljev bolezni rastlin, zlasti zelenjave. Ugotovili in dokazali smo infektivnost treh različnih tobamavirusov po prehodu iz čistilne naprave. Malo pred koronavirusom je v rastlinskem svetu vzniknil nov tobamavirus, in sicer virus rjave grbančavosti plodov paradižnika, za katerega bi lahko poenostavljeno rekli, da je za paradižnik pravzaprav to, kar je za ljudi sars-cov-2.

Je razširjen tudi pri nas?

Zaznali smo ga le v enem primeru, vendar je za zdaj videti, da okužba ni bila velika. Je pa virus razširjen po vsem svetu, tako da lahko v prihodnje pričakujemo nove vnose tudi k nam. Upamo, da ga bomo uspešno ustavili.

Kako lahko to naredimo? S herbicidi, pesticidi?

Niti s herbicidi niti s pesticidi. Virusa namreč ne prenašajo žuželke, ampak se prenaša mehansko, torej z dotiki. Prenese ga lahko delavec v rastlinjaku. Edina rešitev je uničenje okuženega nasada in sterilizacija tako zemlje kot rastlinjaka.

Verjetno tudi rastlinski virusi mutirajo? Kako in zakaj virusi mutirajo?

Večina znanih rastlinskih virusov je RNK-virusov, takšen je tudi sars-cov-2. Za te je značilna visoka stopnja mutacij. Mutacije so del normalnega procesa, ki ves čas poteka. Pri prepisovanju genoma se dogajajo napake, podobno, kot se mi lahko zmotimo, če prepisujemo besedilo. Večina napak nima posebnega vpliva, sem ter tja pa se kakšna mutacija uveljavi, ker prinaša neko prednost, denimo, da se virus hitreje razmnožuje. Hitrost mutacij je tako velika, da lahko proces spremljamo v realnem času.

Virusi niso nujno samo škodljivi. Lahko so dlje časa brez večjih težav prisotni v ekosistemu, do škodljivosti vodijo različne okoliščine. Na primer: v drugo okolje prinesemo rastlino iz bolj eksotičnega ekosistema. Če je okužena, lahko virus okuži domače rastline in povzroči bolezen. Možno je tudi, da sprva virus ne povzroča bolezni, a se sčasoma prilagodi na novega gostitelja in šele čez nekaj časa začne povzročati težave.

Nehvaležno je napovedovati spreminjanje virusa, velikokrat gre za ugibanje. Za nas je vedno najbolj pomemben vidik, kako hudo bolezen povzroča, za sam virus pa to ni najbolj pomembno, ampak je zanj pomembneje, kako uspešno se razmnožuje in prenaša. Pri tem pa ni nujno, da povzroča tudi hujšo bolezen. To je lahko samo stranski produkt prilagajanja.

Ali na mutacije rastlinskih virusov vplivamo tudi ljudje z uporabo herbicidov in pesticidov?

Neposrednih povezav še nismo ugotovili, so pa lahko posredne. Vplivamo lahko na širjenje virusa v ekosistemu. Zagotovo lahko širjenje virusa preprečimo, če zatremo žuželke ali pajkovce, ki so prenašalci virusov. Včasih je to edini način.

S herbicidi lahko vplivamo na biodiverziteto na polju, kar ima različne posledice. Po eni strani zatremo rastline, ki so morebiten rezervoar virusov ali pa so na njih prej uspevali prenašalci virusov, in s tem lahko zmanjšamo prisotnost morebitnih škodljivih virusov v ekosistemu. Po drugi strani pa se lahko ti prenašalci nato preselijo na druge, kulturne rastline in tam povzročijo škodo. Ni enoznačnega odgovora.

Vsekakor je narava zelo kompleksen sistem.

O tem, kako sta povezana biodiverziteta in pojavnost virusov in bolezni, ki jih povzročajo, obstaja več hipotez. Če se biodiverziteta zmanjša, se poveča verjetnost za stike z gostitelji, ki bolj verjetno prenesejo virus na drug organizem. Vendar je možno tudi, da se s povečevanjem biodiverzitete hkrati povečujejo možnosti za več različnih prenosov.

Kako starodavni so virusi?

Ena od prevladujočih teorij o začetku življenja pravi, da so virusi med najstarejšimi deli biosfere. To je teorija RNK-sveta, po kateri je življenje nastalo iz molekul RNK. Ker tudi mnogi virusi vsebujejo RNKA kot genski zapis, bi lahko bili eni prvih delčkov v živem svetu. Vendar tega ni preprosto dokazati. Nasprotujoče teorije pravijo, da so virusi geni, ki so šele kasneje pobegnili iz celic. Čisto zadnje raziskave kažejo, da so deli virusov izredno stari, verjetno od začetka življenja na Zemlji, druge dele, na primer plaščne proteine, pa so pridobili kasneje iz celičnih organizmov.

Koliko virusov znanstveniki pravzaprav poznate?

Nikakor ne vseh. Težko je reči, kolikšen delež virusov poznamo. Verjetno ne zelo velikega. V zadnjih desetih letih smo število priznanih virusnih vrst početverili, pa smo šele pri okoli 10.000 vrstah. Poznamo večje število virusov, ki še niso klasificirani v veljavnem sistemu, pa tudi verjetnih virusnih zaporedij, ki so tako različna od vsega znanega, da jih ne moremo vreči v noben koš. Temu pravimo virusna črna snov. V študiji izpred nekaj let so na primer raziskovali viruse v oceanih in so samo v eni raziskavi odkrili okoli 200.000 potencialnih vrst. V bližnji prihodnosti zagotovo ne bomo odkrili vseh, k sreči pa imamo v zadnjem obdobju metode, ki omogočajo tudi netarčno odkrivanje novih vrst virusov.

Če za bakterije vemo, da niso vse slabe, ampak so za nas celo zelo koristne, kaj pa virusi – so vsi škodljivi?

Tradicionalno smo viruse raziskovali kot povzročitelje bolezni. Tako smo jih tudi odkrivali. Z novimi metodami sekvenciranja smo ugotovili, da je raznolikost zelo velika in za veliko virusov ne vemo, ali povzročajo bolezni ali ne. Poznamo nekaj primerov, ko imajo pozitivne lastnosti za gostitelja. Za norovirus miši so na primer pokazali, da lahko pri miših v laboratoriju nadomesti pozitivni učinek črevesne mikrobiote, ki jo sicer večinoma sestavljajo bakterije. Poznamo virus, ki parazitskim osam omogoča, da sploh lahko parazitirajo gosenice metuljev, in nekaj primerov rastlinskih virusov, ki verjetno povečajo odpornost rastlin na stresne dejavnike, kot sta suša in vročina.

Bo take viruse znanost lahko izkoristila nam v prid?

Nekaj študij je na tem področju, a smo še daleč od aplikacije, da bi z virusom na primer povečali odpornost rastlin. Ne vemo, ali se morda to v naravi že dogaja, saj če rastline ne kažejo znakov bolezni, niti ne vemo, da so okužene. Verjetno bomo v prihodnosti odkrili nove funkcije virusov v ekosistemu.

Za konec še: bi lahko bili virusi biološko orožje?

Vsaka stvar, ki povzroča problem, je lahko orožje, tudi virus. Iz preteklosti obstajajo viri, da so viruse že uporabljali kot biološko orožje, in sicer ravno črne koze. V 18. stoletju naj bi s črnimi kozami okužene odeje zavojevalci podarjali staroselcem. Vendar konkretnih dokazov za to ni.

Vsekakor upam, da smo zdaj dovolj pametni, da si virusov ne bi upali uporabiti kot orožje, ker posledice so lahko globalne. To seveda ne pomeni, da ne obstajajo protokoli za takšne scenarije. Tudi mi smo pred kratkim sodelovali v testu usposobljenosti, kjer smo analizirali podatke v hipotetičnem scenariju, da bi poksviruse (med te spadajo virusi črnih koz ali opičjih koz) uporabili kot orožje. Preverjali smo, ali znamo ugotoviti, za kateri virus gre in ali je bil ustvarjen v laboratoriju. Nekatere države imajo za ta primer pripravljene scenarije ukrepanja in tudi velike zaloge cepiva proti črnim kozam, ki so sicer izkoreninjene.

Zelo nevarni pa so lahko tudi rastlinski virusi. Zgovoren primer je irska krompirjeva lakota sredi 19. stoletja. Takrat sicer krompirja ni napadel virus, ampak plesen. Pridelek je bil uničen, ljudje so umirali od lakote, številni so se izselili. Vsekakor so lahko tudi virusi, ki ogrozijo pridelek, velika grožnja.