Skąd się wzięły wirusy?

Istnieje sytuacja, w której mniej lub bardziej przypadkowo pofragmentowany aparat genetyczny (w tym i białka enzymatyczne) może się wydostać z komórki bez angażowania jakichkolwiek aktywnych procesów ze strony komórki (w której termodynamika nie stanowi żadnej przeszkody) – to śmierć komórki, która kończy się jej rozpadem. Należy przypomnieć, że komórka może umrzeć, rozpadając się, jak również bez rozpadu i związanej z nim fragmentacji oraz rozsiania aparatu genetycznego w najbliższym środowisku. Taką programowaną śmiercią jest apoptoza[1].

Chciałbym w tym miejscu wspomnieć o jednej z form apoptozy jaką jest anoikis. Zajmiemy się nią przy okazji tłumaczenia podstaw molekularnych życia. Warto tutaj tylko podkreślić, że obecność tego szczególnego mechanizmu apoptozy da nam wgląd w rzeczy mogące całkowicie przewrócić nasz aktualnie obowiązujący sposób patrzenia na funkcjonowanie życia i jego istotę, czyli podstawę podstaw egzystencji wszelkich żywych organizmów. Temat ten powinien zostać dotknięty prędzej czy później, ponieważ potencjalne wnioski z niego wynikające postawią nam kwestie powstania życia jako zjawiska w zupełnie innym świetle[2].

W ramach organizmu komórka powinna umrzeć tak, aby aparat genetyczny nie wydostał się poza nią, w innym przypadku organizm ryzykuje uruchomienie reakcji immunologicznej przeciw własnemu DNA lub RNA. Takie sytuacje znane są w medycynie. Choroby, których istotą jest wytwarzanie przeciwciał przeciwko własnym kwasom nukleinowym lub innym strukturom jądra komórkowego, tzw. przeciwciała ANA, wchodzą w skład tzw. chorób z autoagresji, zwanych inaczej chorobami autoimmunologicznymi[3].

Wirusy, co wiadomo na pewno, są obecne w całej naszej atmosferze i są roznoszone przez ruchy powietrza szybciej lub wolniej po całej Ziemi. Dlatego całkiem uprawnionym jest porównanie wirusów do bardzo drobnego aerozolowego kurzu. W przypadku wirusów można mówić u kurzu nukleinowym. Kurz taki wcześniej czy później osiądzie na każdym z nas[4].

Rzecz jest nieunikniona i jest tylko kwestią czasu. Zasadnym jest pytanie, skąd się wziął ten kurz i dlaczego jest go tak dużo. W chwili obecnej można to wytłumaczyć produkcją wirusów przez organizmy żywe. W obecnych warunkach wzrost liczby wirusów w środowisku naturalnym można wytłumaczyć mrówczą pracą kwintylionów (10³⁰) żywych komórek zawartych w biliardach (10¹⁵) pojedynczych żywych organizmów na całej Ziemi, namnażających wirusy i usuwających je do środowiska własnym wysiłkiem. W przypadku wirusów chorobotwórczych dla człowieka mamy do czynienia z kwadrylionami (10²⁴) komórek zawartych w miliardach (10⁹) pojedynczych osób[5].

Ale właściwe pytanie dotyczy początków, czyli:

Skąd się wzięły wirusy na początku? I kiedy?

Rozwińmy to pytanie twórczo.

Rozwinięcie przyjętych założeń

Jeśli przyjmiemy założenie, że wirus to fragment aparatu genetycznego, a chorobotwórczy wirus to trujący (jadowity) fragment aparatu genetycznego, wówczas musimy przyjąć, że wirus jest pochodną rozpadu komórki, a więc śmierci nieprogramowanej, w wyniku której kwasy nukleinowe dostają się do środowiska. Fragmenty te w momencie pojawienia się w środowisku zewnętrznym zostają poddane działaniu wody, zmianom temperatury, promieniowania UV i innym czynnikom fizykochemicznym i ulegają rozkładowi. Wirus nie może się namnożyć poza komórką, więc jedyny los wirusa poza organizmem to powolna dezintegracja i ostatecznie rozpuszczenie. Wirus jako cząsteczka chemiczna może przetrwać tylko w bardzo niskich temperaturach. Gdyby nie namnażanie komórkowe, wirusy zostałyby rozłożone w ziemskich warunkach w relatywnie krótkim czasie. Obecność i trwanie cząsteczek wirusowych jest możliwa tylko dzięki temu, że istnieje życie.

Wiemy, że Biblia nie czyni bezpośredniej wzmianki o wirusach, dlatego w tej kwestii należy zadać Biblii inne pytanie. Uważam, że zasadne byłoby takie pytanie: Czy znajdujemy w Biblii jakieś sugestie co do zaistnienia w historii warunków, w których mogły powstać wirusy i czy znajdujemy jakieś opisy zdarzeń, które mogłyby być potraktowane jako efekt obecności chorobotwórczych wirusów?

Odpowiedź moim zdaniem brzmi „tak”, jeśli założymy, że na początku jedynym źródłem wirusów były rozpadające się żywe komórki.

Biblia opisuje pewne zjawisko, które ze względu na swoje rozmiary nie mogło pozostać niezauważone i nie mogło pozostawić bez następstw ani Ziemi jako planety, ani ludzi jako ludzkości. Ziemia po tym zdarzeniu nie została i już nigdy nie zostanie odbudowana do stanu pierwotnego. Wydarzeniem tym była olbrzymia powódź obejmująca swoim zasięgiem całą kulę ziemską. Powódź tę nazywamy biblijnym Potopem. Jeżeli księgę Genesis potraktujemy jak powinniśmy, czyli jako zapis historyczny, to poza przesłaniem metafizycznym powinniśmy zobaczyć w tym opisie fizyczne zdarzenie historyczne. Jeśli tak, to idąc dalej, powinniśmy zastanowić się nad konsekwencjami materialnymi tego zdarzenia. Zdarzenie to oczywiście wywarło wpływ na wszystko, co miało, nadal ma i będzie mieć miejsce na naszej planecie, a jeśli na wszystko, to i na nasze otoczenie i nas samych.

W trakcie potopu, który trwał trochę ponad rok, a nie 40 dni, jak wierzy duża część ludzkości, woda przykryła całą Ziemię, powodując śmierć wszystkich lądowych zwierząt, roślin oraz w dużej części zwierząt wodnych (również morskich). Przypomnijmy, że na Potop składały się:

• woda z padającego deszczu (upusty nieba) oraz wody, które wytrysnęły spod ziemi (źródła wielkiej otchłani) | Gen 7:11-12
• 40 dni dotyczyły tylko opadów deszczu; wody Potopu wzbierały jeszcze przynajmniej 5 miesięcy jako wynik wydobywania się wód spod powierzchni ziemi | Gen 7:24
• wtedy też rozpoczęło się opadanie wód, czyli osuszanie się Ziemi | Gen 8:1-3
• po ponad 7 miesiącach od początku Potopu arka osiadła na górach Ararat | Gen 8:4
• po 10 miesiącach ukazały się szczyty gór | Gen 8:5
• Ziemia wysychała jeszcze 2 miesiące, aby Noe zdecydował się wyjść z arki | Gen 8:13-14

Obecność olbrzymiej ilości martwej, w wyniku utonięcia, biomasy, unoszącej się na wodzie lub w wodzie, czy zalegającej na dnie zbiorników wodnych, a potem na odsłoniętych połaciach lądu, stworzyła warunki dla procesów rozkładowych, w tym gnilnych, na całej powierzchni kuli ziemskiej. Procesy gnilne zachodzą w środowisku o bardzo niskiej lub żadnej zawartości tlenu, a takie panują również pod powierzchnią wody. Wysoka temperatura oraz wysoka wilgotność przyspieszają procesy gnilne[6].

W takich warunkach rozpad tkanek oraz pojedynczych komórek na skalę masową był nieunikniony. Śmierć organizmu powoduje przyspieszenie rozpadu struktur komórkowych. W trakcie życia każdy organizm posiada procesy regeneracyjne „napędzane” zgromadzonymi dzięki metabolizmowi cząsteczkami wysokoenergetycznymi. W stanie śmierci brak jest mechanizmów tworzących energię i podtrzymujących lub odtwarzających „zużywające” się struktury.

W czasie Potopu oraz wiele lat potem widok zalegających i gnijących zwłok był widokiem codziennym. Nie dość tego, gnijące i rozkładające się zwłoki uwalniały gazy, które tworzyły aerozol rozpadniętych struktur subkomórkowych, w tym zawierających kwasy nukleinowe. Ziemia wtedy nie mogła pachnieć. Być może właśnie wyniosły obszar gór Kaukazu był jednym z niewielu miejsc, w którym można było żyć we względnie nieskażonych warunkach. Procesy gnilne i rozkładowe mające miejsce na powierzchni Ziemi zachodziły głównie w dolinach i niższych partiach gór.

Rozpadające się komórki uwalniały kwasy nukleinowe do środowiska (atmo- i hydrosfera), powodując powstawanie i zagęszczanie się kurzu nukleinowego. Kurz ten zaczął opadać na ludzi i zwierzęta, które przetrwały Potop w arce. Ponieważ zjawiska takiego nie było przed Potopem, musiały pojawić się następstwa, czyli zjawiska, których nie było wcześniej. Biblia opisuje skracanie się średniej długości ludzkiego życia z ok. 900–950 lat do ok. 70–80 w ciągu ok. 1 500 lat.

W dyskusjach kreacjonistycznych zakłada się, że skracanie się ludzkiego życia zależało głównie od zniszczenia sklepienia pomiędzy wodami, które otaczało kulę ziemską przed Potopem.

Sklepienie to jest wspomniane w księdze Genesis 1:6-8 oraz Joba 37:18 i uważa się, że musiało mieć strukturę opartą o wodę (płynną, gazową lub stałą) z domieszkami metali, chroniąc powierzchnię Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem UV i promieniowaniem kosmicznym.

Skondensowaną gazową (para wodna oraz kwas siarkowy) otoczkę przypominającą grube chmury o grubości ok. 24 km rozpoczynającą się mniej więcej 50 km nad powierzchnią planety, czyli coś w rodzaju takiego sklepienia, nazywaną w nomenklaturze naukowej górną atmosferą, nadal posiada Wenus, będąca, tak jak Ziemia, planetą skalistą. Otoczka ta napiera na atmosferę złożoną z azotu i dwutlenku węgla, powodując, że atmosfera wenusjańska jest bardzo gęsta[7].

Również Jowisz i Saturn mają swoje „sklepienia” gazowe, ale obie planety są planetami gazowymi, więc analogia do Ziemi nie jest wystarczająco dobra. Współczesny kreacjonizm wierzy, że padający 40 dni deszcz, który dołożył się do Potopu, był zjawiskiem związanym z „zapadaniem się” sklepienia. Sklepienie gazowe było powodem występowania efektu cieplarnianego na Ziemi. Efekt ten występuje w bardzo nasilonym stopniu cały czas na Wenus. Po Potopie sklepienia już nie było. Zniknięcie sklepienia ziemskiego, które było również mechaniczną przeszkodą dla gazów atmosferycznych, spowodowało „odgazowanie” naszej atmosfery w sposób podobny jak przy otwieraniu butelki gazowanego płynu – szybkie odgazowanie na początku i coraz wolniejsze z czasem. Jednak wód z tego sklepienia nie wystarczyłoby do przykrycia całej Ziemi. Reszta wód pochodziła ze zbiorników w skorupie ziemskiej oraz pod skorupą.

Zapadnięcie się sklepienia wystawiło Ziemię, a właściwie żywe istoty, które ten Potop przetrwały, na pewno na 4 czynniki. Pierwszy to wzmożone promieniowanie kosmiczne, w tym UV, z najbliższej nam gwiazdy, czyli Słońca; drugi to stopniowe zmniejszanie się udziału tlenu w atmosferze popotopowej; trzeci to zmniejszenie ciśnienia atmosferycznego; a czwarty to zanik efektu cieplarnianego i względnie szybkie ochłodzenie klimatu.

Każdy z tych czynników z całą pewnością miał udział w pogorszeniu się warunków życia na naszej planecie i mógł skutkować nie tylko powolnym skracaniem się ludzkiego życia, ale również zmniejszaniem wymiarów naszego ciała. Na Ziemi po Potopie łatwiej było żyć ludziom mniejszym, potrzebowali mniej jedzenia i mniej tlenu.

Uważam, że do powyższych 4 czynników należy dopisać 5-ty, czyli powstanie wirusów. Kurz nukleinowy, jako efekt rozpadu biomasy przykrywającej prawie całą powierzchnię wód Potopu, pokrył, skaził i zatruł całą naszą planetę. Od czasu Potopu każdy żywy organizm rozwija się i żyje w warunkach globalnego skażenia i zatrucia truciznami makrocząsteczkowymi pochodzenia komórkowego, które nazywamy wirusami. Kurz RNA byłby związany z rozpadem błony komórkowej, a kurz DNA z rozpadem błony jądra komórkowego. Ponieważ to pierwsze zdarzenie jest bardziej prawdopodobne, bo łatwiejsze, dlatego wirusy RNA stanowią znaczną większość wśród wirusów. Chorobotwórczych dla człowieka wirusów RNA jest 4 razy więcej niż wirusów DNA[8].

(ref. tabelka sporządzona przeze mnie w odcinku „Nazewnictwo wirusologiczne”).

Za możliwością powstania wirusów poprzez rozpad komórek i przypadkową fragmentację aparatu genetycznego przemawiają następujące fakty:

• obecność w wirusowych fragmentach DNA aktywnych genów komórek jądrowych[9]
• obecność w wirusach aktywnych (enzymatycznych) białek produkowanych przez komórki jądrowe[9]
• obecność białek histonowych w grupie DNA wirusów roślinnych i zwierzęcych[10]
• obecność rybosomów w niektórych wirusach (arenawirusy)[11]
• ok. 30% DNA komórek jest zgodna z sekwencjami wirusowymi
• brak białek histonowych w grupie wirusów bakteryjnych[12]
• różne (przypadkowo rozrywane?) i wszystkie możliwe formy nici kwasów nukleinowych w różnych wirusach:
  DNA: podwójna nić, pojedyncza nić, jedna nić dłuższa, druga krótsza
  RNA: podwójna nić, pojedyncza nić o polarności albo dodatniej, albo ujemnej
• specyficzność wirusów co do „swoich” organizmów: wirusy roślinne są aktywne tylko wśród roślin, zwierzęce tylko wśród zwierząt, bakteryjne tylko wśród bakterii

Histony są ważnymi białkami dla komórek jądrowych, gdyż dzięki nim DNA zlokalizowany w jądrze zyskuje odpowiednie upakowanie i organizację. Małe genomy wirusowe nie potrzebują histonów. Nawet bateryjne komórki nie posiadają histonów. Jednak DNA wirusowe (np. polyomawirusy, medusawirusy), chociaż co prawda nie wszystkie, posiadają białka histonowe w swojej strukturze. Co więcej, istnieje zgoda w świecie naukowym, że te białka muszą pochodzić z komórki gospodarza. Wirusy nie mogły same wytworzyć tego typu białek[13].

Różnorodność form nici wirusowych w wirusach łatwo można wytłumaczyć momentem cyklu komórkowego, w którym komórka została zastana nagłą śmiercią. Część komórek organizmów była w stanie stacjonarnym (tzw. faza S), w którym DNA występuje w zwartej postaci jako dwuniciowy DNA, część komórek była akurat w fazie rozplątywania chromatyny w celu podziału komórki i rozdzielała nici DNA od siebie, co mogło spowodować uzyskanie jednoniciowego DNA lub DNA „półtoraniciowego”, a więc o jednej nici urwanej dłużej, a drugiej krócej.

Kwestia wirusów RNA oraz różnych form RNA występujących na terenie komórki jest kwestią zbyt obszerną, aby ją tutaj omawiać. Przyjdzie na to czas. Tutaj chcę tylko napisać, że każda z form wirusowego RNA jest odnajdywana na terenie komórek jądrowych, czy to w cytoplazmie, czy na terenie jądra. Osoby niedowierzające zachęcam do sprawdzenia samemu lub poczekanie na odpowiedni artykuł w tym cyklu.

Biblia opisuje kilka zjawisk, które wystąpiły na Ziemi po raz pierwszy w związku z Potopem:

• pojawienie się deszczu | Gen 7:10
• pojawienie się gejzerów w wersji mega | Gen 7:11
• zanik zwilżania gleby przez parę wodną | Gen 2:6
• pojawienie się tęczy | Gen 9:13-14
• pojawienie się chmur | Gen 9:14
• pojawienie się zjawiska fermentacji | Gen 9:20-21
• lęk zwierząt (ucieczka i unikanie) przed człowiekiem | Gen 9:2
• mięsożerność, drapieżnictwo | Gen 9:3-4
• „rozdzielenie” Ziemi (zalanie szelfów kontynentalnych?) | Gen 10:25
• ruchy górotwórcze | Ps 104:5-9
• skracanie się życia ludzkiego | powolny proces od rozdziału 10-go Genesis do końca Exodus

Możemy się domyślać innych zjawisk będących następstwami tak ogromnego zjawiska, czyli zalania wodą (prawdopodobnie głębokości ok. 2,5 km) całej skorupy ziemskiej z następczym przykryciem jej osadami utworzonymi i zawieszonymi w wodzie przez turbulentne przepływy olbrzymich mas wodnych:

• zniszczenie struktury gleby z powodu masywnej wysokoenergetycznej erozji wodnej
• spadek ciśnienia atmosferycznego
• spadek zawartości tlenu w atmosferze
• spadek średniej temperatury powietrza z powodu rozprężenia atmosfery (oziębienie klimatu)
• wzrost natężenia promieniowania kosmicznego
• wzrost natężenia promieniowania UV
• pojawienie się toksyn nukleinowych (wirusów) w środowisku
• powstanie skał osadowych o kilometrowych miąższościach
• powstanie węgla oraz ropy naftowej (oleju skalnego) w związku z powstaniem warunków wysokiego ciśnienia oraz wysokiej temperatury i glinianego środowiska beztlenowego.

Dlatego uważam, że w pewnym momencie historii ludzkości i naszej planety wirusy pojawiły się masowo i nagle, z całą pewnością wpływając na nasze dalsze losy, zarówno pojedynczego człowieka, jak i całej ludzkości. Wpływem tym było pojawienie się powszechnie występujących ostrych i przewlekłych zatruć, które z czasem zaczęto nazywać chorobami. Do tej pory w świadomości ludzkiej, a nawet w nomenklaturze medycznej, istnieje zwyczaj nazywania chorób infekcyjnych zatruciami, chociaż zostało to ograniczone obecnie tylko do niektórych chorób układu pokarmowego.

Zatrucie pokarmowe (łac gastroenteritis acuta) –choroba wynikająca ze spożycia pokarmu lub przyjęcia płynów zawierających substancje szkodliwe, a w szczególności toksyny bakteryjne, drobnoustroje lub oba naraz, i przebiegająca z objawami ostrego nieżytu żołądkowo-jelitowego. Według klasyfikacji WHO zatrucia pokarmowe obejmują również zakażenia pokarmowe, w tym wirusowe[14].

Pojawienie się wirusów mogło stać się kolejną przyczyną skracania długości życia, nie tylko ludzkiego, ale wszystkich żywych istot na Ziemi.

O autorze:

Dariusz Struski – lekarz medycyny, specjalista w dziedzinie medycyny rodzinnej z trzydziestodwuletnim stażem pracy w Polsce, Szwecji, Norwegii. W przeszłości kierownik Ośrodka Kształcenia Lekarzy Rodzinnych we Wrocławiu. Obecnie wykładowca z zakresu Evidence Based Medicine (Medycyny opartej na faktach) oraz medycy rodzinnej, ze szczególnym zainteresowaniem dotyczącym chorób zakaźnych.

Przypisy:

[1] Green D (2011). Means to an End: Apoptosis and other Cell Death Mechanisms. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 978-0-87969-888-1.

[2] Frisch SM, Screaton RA (October 2001). „Anoikis mechanisms”. Current Opinion in Cell Biology. 13 (5): 555–62.
doi:10.1016/S0955-0674(00)00251-9. PMID 11544023.

[3] Kavanaugh, Arthur, Tomar, Russell, Reveille, John, Solomon, Daniel H. i inni. Guidelines for Clinical Use of the Antinuclear Antibody Test and Tests for Specific Autoantibodies to Nuclear Antigens. „Archives of Pathology & Laboratory Medicine”. 124 (1), s. 71-81, styczeń 2000. DOI: 10.1043/0003-9985(2000)124.
Kumar V, Abbas AK, Fausto N, Aster J (2010). Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease (8th ed.). Elsevier. p. 1464. ISBN 978-1-4160-3121-5.

[4] https://www.npr.org/2018/04/25/605642657/every-day-tons-of-viruses-are-swept-into-the-sky-and-fall-back-down-to-earth?t=1609440387313.
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180206090650.htm
https://www.nytimes.com/2018/04/13/science/virosphere-evolution.html

[5] http://book.bionumbers.org/how-many-virions-result-from-a-single-viral-infection/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4788752/

[6] Nauka o śmierci. W: Andrzej Jakliński, Jan Kobiela, Kazimierz Jaegermann, Zdzisław Marek, Zofia Tomaszewska, Bożena Turowska: Medycyna sądowa. Warszawa: PZWL, 1979, s. 33-35. ISBN 83-200-0176-5.

[7] Svedhem, Hakan; Titov, Dmitry V.; Taylor, Fredric V.; Witasse, Oliver (2007). „Venus as a more Earth-like planet”. Nature. 450(7170): 629–632. Bibcode:2007Natur.450..629S. doi:10.1038/nature06432. PMID 18046393. S2CID 1242297.

[8] Adams, MJ; Carstens EB (Jul 2012).”Ratification vote on taxonomic proposals to the International Committee on Taxonomy of Viruses (2012)” (PDF).
Arch. Virol. 157 (7): 1411–22. doi:10.1007/s00705-012-1299-6. PMID 22481600.

[9] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC187546/

[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3311874/

[11] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3457164/

[12] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3243496/: „Studies of different bacteriophages such as lambda, P22 and T4, suggest that DNA is packaged in viral capsids as naked DNA close to the maximum possible density observed in a pure DNA crystal” (Casjens S, Sampson L, Randall S, Eppler K, Wu H, Petri JB, Schmieger H. J Mol Biol. 1992;227:1086–1099; Kim KS, Sharp DG. J Immunol. 1966;97:197–202; Yu TY, Schaefer J. J Mol Biol. 2008;382:1031–1042.)

[13] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25958155/

[14] https://web.archive.org/web/20090122105735/http://www.mercksource.com/pp/us/cns/cns_hl_dorlands_split.jsp?pg=/ppdocs/us/common/dorlands/dorland/nine/000952820.htm.
 „Foodborne Illness – Frequently Asked Questions”. US Centers for Disease Control and Prevention. Archived from the original on March 3, 2011. Retrieved July 3, 2016.