Mikrobioms (un viroms)

Dieva labestība radīja mūsos baktērijas (un vīrusus)

Autors Jonatāns Sarfati (Jonathan Sarfati)

Daudzi cilvēki jautā: “Kāpēc mīlošs Dievs radīja sliktas slimības ierosinošus patogēnus?” Kopējā atbilde ir trīskārša (ar plašāku informāciju zemāk, saistītajos rakstos):

Rocky Mountain laboratorijas, NIH–NIAID.

1. Radīšanas nedēļā Dievs patiešām radīja baktērijas un vīrusus. Saskaņā ar 2.Mozus 20:8–11, Dievs radīja debesis, zemi un visu, kas tajās atrodas, sešās parastās radīšanas nedēļas dienās. Šai radīšanai loģiski jāietver mikroskopiski organismi, kā baktērijas un vīrusi. Mūsdienās, izmantojot progresīvu zinātni, mēs varam redzēt dažas no to pārsteidzošajām dizaina iezīmēm un līdz ar to arī Dieva radošo spožumu.
2. 1.Mozus grāmatā 1. nodaļa septiņas reizes teikts, ka Dievs radīja lietas “labas”, un, aprakstot galaiznākumu, viss bija “ļoti labs”. Tas nozīmē, ka radītajā nebija slimības. Tādēļ pat baktērijas un vīrusi tika radīti, lai tie būtu labi. Bet 1.Mozus grāmatas 3. nodaļa un vēstule romiešiem 8. nodaļa informē mūs, ka slimības, tāpat kā nāve un citas ciešanas, ir Ādama krišanas rezultāts. Tāpēc dažas baktērijas un vīrusi pēc grēkā krišanas kļuva slimības izraisoši. Tomēr pat šodien lielākā daļa no tiem ir noderīgi.
3. Dažus vīrusus Dievs radīja, lai tie nāktu par labu konkrētām radībām. Tomēr pēc krišanas daži vīrusi pārlēca uz dažādām radībām, tostarp cilvēkiem, un tagad izraisa slimības. Piemēram, gripas vīrusi sākotnēji bija labdabīgi vistu vīrusi, un Ebola un koronavīrusi kādreiz bija labdabīgi sikspārņu vīrusi.

Cilvēka mikrobioms

Daudzi ir pārsteigti, ka baktērijas varētu būt noderīgas, taču mūsu ķermeni no iekšpuses un ārpuses kolonizē labvēlīgās baktērijas. Piemēram, pat acs virsmā (radzenē) ir mikrobioms, tostarp “labā” baktērija Corynebacterium mastitidis (C. mast). Jau aci ļoti labi aizsargā antimikrobiālie savienojumi radītajā asarošanas sistēmā. Šī baktērija stimulē turpmāko imūnreakciju. Bez C. mast mēs būtu daudz neaizsargātāki pret sēnīšu infekcijām.¹

Mūsos ir triljoniem baktēriju

Drīz pēc bērna piedzimšanas viņa vai viņas resnā zarna tiek pielādēta ar triljoniem baktēriju. Patiesībā:

Pirmajā dzīves gadā kuņģa-zarnu traktā kolonizējas aptuveni 10¹³ līdz 10¹⁴ mikrobu/ml, kas ietver 500–1000 sugu.²

Dr. Victor Padilla-Sanchez, PhD, Wikimedia Commons.

Par laimi, Dievs mums ir izveidojis imūnsistēmu, kas notur baktērijas savās vietās, lai bērns nesaslimtu. Pat Ādamam un Ievai pirms grēkā krišanas bija vajadzīga imūnsistēma, lai atšķirtu savas šūnas (“manas”) no citām šūnām (“ne-manas”), pat ja pēdējās būtu baktērijas, kas neizraisa slimības. Visu mūžu cilvēka resnajā zarnā ir triljoniem baktēriju.

Jau vairākus gadu desmitus ir zināms, ka mūsu ķermenī ir milzīgs skaits baktēriju. Kādu laiku pastāvēja mīts, ka uz katru cilvēka šūnu ir desmit baktēriju šūnas. Taču šī attiecība 10 pret 1 bija 1972. gadā veiktais aprēķins. Savukārt 2016. gada pētījums parādīja, ka “attiecība ir daudz tuvāka 1:1”, drīzāk 1,3:1. Precīzāk sakot, “vidējam vīrietim”, kura svars ir 70 kg (154 mārciņas), vecumā no 20 līdz 30 gadiem, ir aptuveni 3,8 × 10¹³ baktēriju šūnas un 3,0 × 10¹³ cilvēka šūnu.³ 2018. gada pētījumā tika apgalvots, ka attiecība 1:3–1 varētu būt vēl zemāka.²

Tomēr baktērijas ir daudz mazākas un mazāk masīvas nekā cilvēka šūnas. Baktēriju šūnu diametrs ir aptuveni 0,2–10 mikroni, savukārt dzīvnieku šūnas ir 10–100 mikroni (1 mikrons = 1 μm = 10⁻⁶ m).⁴ Tā kā tilpums un masa ir proporcionāli kuba diametram, kopējā baktēriju masa 70 kg smagam cilvēkam ir tikai aptuveni 0,2 kg.²

Mikrobioms ir neticami daudzveidīgs. Saskaņā ar vienu aprēķinu, mūsu ķermenī un uz tā varētu būt 1000 dažādu baktēriju sugu. Ja vidējais gēnu skaits katrai sugai ir 2000, tad tas nozīmē 2 miljonus gēnu – 100 reižu vairāk nekā ~ 20 000 cilvēka gēnu.

Mums ir vajadzīgas šīs baktērijas!

Bez mikrobioma mēs nevarētu sagremot arī noteiktus pārtikas produktus. Baktērijas ražo arī B un K vitamīnus. Tās nodrošina bioplēvi, aizsargājošu slāni pret kaitīgām baktērijām.

Šīs baktērijas mūsu resnajā zarnā ir tik svarīgas, ka Dievs mums ir izveidojis baktēriju drošu māju: apendiksu. Apendikss ir neliels slēpnis, kas atrodas ārpus zarnu trakta, un tam ir gļotāda, kas var barot labās baktērijas.

Apendikss īpaši noder, ja mūsu resnā zarna tiek ātri iztīrīta. Saindēšanās ar pārtiku vai zarnu infekcija var iztīrīt mikrobiomu. Apendikss ļauj baktērijām ātri atjaunot resnās zarnas populāciju.

Pārāk ilgi apendikss tika uzskatīts par bezjēdzīgu evolūcijas “palieku”, un tas tika noņemts pārāk regulāri. Tomēr tagad mēs zinām, ka apendektomijas pacientiem šī drošā māja ir liegta, tāpēc viņu resnās zarnas ir mazāk aizsargātas. Viņi četras reizes biežāk inficējas ar nepatīkamo baktēriju Clostridium difficile, un viņiem ir palielināts dažu vēža veidu skaits. Šis piemērs ir viens no daudziem gadījumiem, kad evolūcija ir kaitējusi medicīnas praksei.

Vīrusi

Gandrīz visi vīrusi ir daudz mazāki pat par baktērijām. To tipiskais izmērs no 20 līdz 300 nanometriem (1 nanometrs = 1 nm = 10⁻⁹ m) ir zem redzamās gaismas viļņa garuma, tāpēc tos nevar redzēt gaismas mikroskopā. Lai tos redzētu, ir nepieciešams elektronu mikroskops. Izņēmums ir Nucleocytoviricota dzimtas milzu vīrusi (pazīstami arī kā girusi), kuru diametrs ir aptuveni 500 nm (zaļās gaismas viļņa garums).

Vīrusi tehniski nav dzīvas būtnes, jo tie nespēj patstāvīgi vairoties. Drīzāk tie pārņem īstu šūnu reproduktīvo mehānismu un piespiež inficēto šūnu radīt daudz jaunu vīrusu. Vīrusu skaitu, ko katra inficētā šūna ir spiesta ražot, sauc par uzliesmojuma (burtiski – sprādziena) lielumu. Uzliesmojuma lielums ir atkarīgs gan no vīrusa veida, gan no šūnas veida. Katrs jauns vīruss ir gatavs inficēt jaunu šūnu un atkārtot procesu. Tā rezultātā vīrusi vairojas eksponenciāli.

Piemēram, SARS-COV-2, kas izraisa COVID-19, sprādziena lielums ir 10³.⁵ Infekcijas maksimumā pacientam ir 10⁹–10¹¹ koronavīrusi ar kopējo masu 1–100 μg.⁶ Gripas vīrusiem, kas inficē cilvēka šūnas, vidējais uzliesmojuma lielums ir aptuveni 6000.⁷

Kamēr mēs bieži runājam par “dzīviem” vīrusiem, tos precīzāk sauc par aktīviem vīrusiem. Un, lai gan cilvēki bieži runā par vīrusu “nogalināšanu”, tehniski precīzāk būtu lietot terminus to deaktivizēšana vai iznīcināšana.

Vīrusi mijiedarbojas ar visu veidu organismiem. Ir pat vīrusi, kas inficē milzu vīrusus, ko sauc par virofāgiem. No otras puses, daži organismi, ko sauc par virovoriem, ēd vīrusus. Virovori ir pazīstami jau vairākus gadu desmitus,⁸ un protozoa Halteria, viens no vienšūnu ne-baktēriju radījumiem, var dzīvot tikai ar ekskluzīvu diētu no vīrusiem.⁹

Graham Beards, Wikimedia Commons

Svarīgi ir arī vīrusi, kas inficē baktērijas – bakteriofāgi. Bakteriofāgi tika padziļināti pētīti jau pirms gadsimta, gadu desmitiem, pirms tos varēja ieraudzīt.

Viens no pirmajiem līderiem bija Fēlikss d’Herels (1873–1949), kurš izgudroja terminu “bakteriofāgs”. Viņš pierādīja, ka eksistē kaut kas tāds, kas ir pārāk mazs, lai to varētu saskatīt ar gaismas mikroskopu, kas var nogalināt baktērijas un vairoties tikai to iekšienē. Atšķaidot bakteriofāgus šķidrā šķīdumā, viņš pierādīja, ka tie iznīcina atsevišķas baktēriju zonas. Šis eksperiments apstiprināja, ka slepkava nebija inde, bet gan diskrēta sīka daļiņa.

Tā kā bakteriofāgi nogalina noteikta veida baktērijas, d’Herels ierosināja, ka tie varētu būt brīnumainas zāles pret bakteriālām slimībām. Taču šāda “fāgu terapija” tika gandrīz aizmirsta pēc tam, kad tika izstrādātas antibiotikas. Tagad kad liela problēma ir rezistence pret antibiotikām, kas nav radusies evolūcijas ceļā, ir atjaunojusies interese par fāgu terapiju.

Kā vīrusi mums palīdz

Tāpat kā baktērijas, arī vīrusi tika radīti “ļoti labi”. Un arī tagad šajā kritušajā pasauē tiem ir dažas noderīgas funkcijas. Patiesībā visai dzīvībai ir nepieciešami vīrusi. Tonijs Goldbergs, Viskonsinas-Medisonas universitātes epidemiologs, skaidro:

Ja visi vīrusi pēkšņi izzustu, pasaule būtu brīnišķīga vieta aptuveni pusotru dienu, un tad mēs visi nomirtu – tā ir būtība.¹⁰

Vīrusu funkcijas ietver gēnu pārnesi starp augiem un dzīvniekiem, augsnes auglības un ūdens tīrības uzturēšanu, gāzu regulēšanu atmosfērā un vēža šūnu iznīcināšanu.¹¹

Cilvēka viroms

Mūsu iekšienē dzīvo arī noderīgi bakteriofāgi, kas veido viromu. To ir vismaz 10 pret 1 vairāk nekā baktēriju. Tātad visos veselos cilvēkos ir simtiem triljonu vīrusu. To mijiedarbība ar baktērijām ir daudzveidīga un svarīga cilvēka veselībai. Vienā pārskata rakstā ir uzskaitītas daudzas svarīgas bakteriofāga funkcijas:¹²

1. Acīmredzami ir tas, ka bakteriofāgi nogalina baktērijas, kuras tie inficē. Taču baktērijām ir arī aizsardzības mehānismi. Uzbrukums un aizsardzība sasniedz līdzsvaru, kā rezultātā veidojas stabila baktēriju un vīrusu populācija.
2. Kā redzams elektronu mikrogrāfā, dažkārt bakteriofāgi pārklāj baktēriju virsmu. Tas palīdz tos noslēpt, lai mūsu imūnsistēma tos nejauši neiznīcinātu. Apslēpšana darbojas abos virzienos, aizsargājot mūs no baktēriju uzbrukumiem.
3. Mūsu imūnsistēma ir veidota tā, ka tā neuzbrūk apslēptajiem baktēriju fāgiem.
4. Mūsu viroms aizsargā gan mūs, gan mūsu mikrobiomu no kaitīgo baktēriju iebrukuma. Bakteriofāgi piestiprinās pie baktērijām ar receptorus saistošiem proteīniem (RBP), kas var būt ieroči pret iebrucējiem. RBP tiek pētīti kā pret antibiotikām rezistentu baktēriju iznīcinātāji.

Secinājums

Dievs radīja baktērijas un vīrusus “ļoti labus”. Pēc grēkā krišanas daži no tiem kļuva ārkārtīgi slikti, izraisot slimības un pat nāvi, dažreiz pārejot no dzīvniekiem uz cilvēkiem. Taču pat šajā kritušajā pasaulē daudzas baktērijas un vīrusi joprojām ir mums ļoti noderīgi. Veselā cilvēka organismā ir nedaudz vairāk baktēriju šūnu, nekā cilvēka šūnu un vairāk nekā desmit reizes vairāk vīrusu. Gan mūsu ķermeņiem, gan to baktēriju un vīrusu pasažieriem ir apbrīnojamas konstruktīvas īpašības, kas nodrošina šo labvēlīgo līdzāspastāvēšanu.