Carl Zimmer
O planetă
virușșs, i
plină
de
editie , nouă 2021
Descrierea CIP a Bibliotecii Naţionale a României ZIMMER, CARL O planetă plină de viruşi / Carl Zimmer ; trad.: Aretina Timoce. - Ed. a 3-a, reviz.. - Bucureşti : In extenso, 2021 Conţine bibliografie ISBN 978-606-94334-8-5 I. Timoce, Aretina (trad.) 57 © 2011, 2015, 2021 by The Board of Regents of the University of Nebraska. All rights reserved. Romanian edition published by arrangement with Agentia literara LIVIA STOIA Illustrations Copyright © 2021 by Ian Schoenherr All rights reserved. Published 2021. First edition published 2011. Second edition 2015. Third edition 2021. © 2021 Editura IN EXTENSO. Toate drepturile asupra prezentei ediții în limba română aparțin în exclusivitate Editurii IN EXTENSO. Reproducerea oricărui fragment din lucrarea de faţă este posibilă numai cu acordul scris al editurii. Traducere: Aretina Timoce Corectură: Irina Magdalena Nuță DTP: Robert Tărniceru Tipar executat la ARTPRINT SA Editura IN EXTENSO Telefon: 0740.195.638 Web: www.in-extenso.ro E-mail: office@in-extenso.ro
Cuprins Cuvânt înainte
1
Un fluid viu contagios
5
Virusul mozaicului tutunului și descoperirea virosferei
Partea I Niște cunoștințe mai vechi O răceală mai neobișnuită
25
Privind în jos, dinspre stele
37
Iepuri cu coarne
49
Cum au reușit rinovirusurile să cucerească, încetul cu încetul, lumea Reinventarea la nesfârșit a gripei Papilomavirusul uman și cancerul infecțios
Partea a II-a Peste tot în toate Dușmanul dușmanului nostru
67
Oceanul „infectat”
83
Paraziții noștri interiori
95
Bacteriofagii ca medicament viral De ce bacteriofagii marini dețin supremația asupra oceanelor
Retrovirusurile endogene și genomurile noastre ticsite cu virusuri
Partea a III-a Viitorul viral Noul flagel
111
Cum să devii un american
129
Epoca pandemiei
147
O despărțire amânată
169
Virusul imunodeficienţei umane dobândite şi originea animală a bolilor Globalizarea virusului West Nile De ce COVID-19 nu ar fi trebuit sa fie o surpriză Trecerea întârziată în uitare a variolei
EPILOG Străinul din turnul de apă
Virusurile uriașe și ce înseamnă să fii un virus
193
Mulţumiri 209 Bibliografie selectivă
211
Cuvânt înainte Virusurile provoacă haos în lumea prosperității și bunăstării umane, afectând viețile a peste un miliard de oameni. Ele au jucat, de asemenea, roluri importante în multe progrese biologice remarcabile ale secolului trecut. Virusul variolei a fost cel mai mare ucigaș al omenirii, și totuși variola este acum una dintre cele câteva boli care au fost eradicate de pe Glob. Virusurile emergente și re-emergente, cum sunt cele care provoacă gripa, boala virusului Ebola, boala virusului Zika și actuala pandemie de COVID-19, aduc amenințări globale catastrofice și provocări extraordinare. Aceste virusuri, precum și altele vor continua, probabil, să fie o amenințare pentru starea de bine a omenirii. Iar o mai bună înțelegere a acestor virusuri ne va ajuta să ne pregătim și să prevenim viitoarele boli și pandemii virale. 1
Virusurile sunt agenți nevăzuți, dar dinamici, în ecologia Pământului. Ei transferă ADN-ul între specii, oferă nou material genetic pentru evoluție și reglementează populații vaste de organisme. Fiecare specie, de la microbii mici la mamiferele mari, este influenţată de acțiunile virusurilor. Virusurile își extind impactul dincolo de spectrul speciilor, afectând clima, solul, oceanele şi apele curgătoare. Atunci când luăm în considerare modul în care fiecare animal, plantă sau microb a fost modelat de-a lungul evoluţiei vieții, trebuie să luăm în considerare și rolul marcant jucat de virusurile mici și puternice, care locuiesc și ele pe această planetă. După publicarea primei ediții a cărții A Planet of Viruses („O planetă plină de viruși”), în anul 2011, virusurile au continuat să ne surprindă în continuare pe toți. Virusul Ebola, cândva limitat la mici focare epidemice în zone îndepărtate ale Africii, a explodat într-un focar epidemic masiv și, pentru prima oară, s-a răspândit și pe alte continente. Noi virusuri, cum ar fi virusul MERS și virusul SARS, au trecut de la animale la oameni prin intermediul unor infecții zoonotice. HIV, recunoscut prima oară în anul 1983, a infectat, până la ora actuală, aproape 38 de milioane de oameni din întreaga lume. Însă oamenii de știință descoperă, de asemenea, și noi modalități de a valorifica diversitatea uimitoare de virusuri pentru propriul nostru beneficiu. Carl 2
Zimmer a analizat toate aceste evoluții pentru a scrie această nouă ediție a cărții A Planet of Viruses („O planetă plină de viruși”). Inițial, Zimmer a scris mare parte dintre aceste eseuri pentru proiectul World of Viruses („Lumea virusurilor”), ca parte a Deciziei pentru Parteneriat în Educație Științifică (SEPA), finanțată de către Centrul Național pentru Resurse de Cercetare (NCRR) al Institutului Național de Sănătate (NIH). Proiectul World of Viruses („Lumea virusurilor”) a fost creat pentru a ajuta oamenii să înțeleagă mai multe aspecte cu privire la cercetările din domeniul virusurilor și virusologiei, prin intermediul unor benzi desenate, prin dezvoltarea profesională a cadrelor didactice, aplicații pentru telefoane mobile și iPad, dar și alte materiale. Pentru mai multe informații cu privire la proiectul World of Viruses, vizitați worldofviruses.unl.edu. JUDY DIAMOND, PhD Profesor și curator la Muzeul de Stat al Universității Nebraska Director al proiectului World of Viruses CHARLES WOOD, PhD Catedra de științe biologice și biochimie prof. Lewis L. Lehr Director al Centrului de Virusologie din Nebraska 3
Un fluid viu contagios virusul mozaicului tutunului și descoperirea virosferei
La 80 de kilometri sud-est de orașul mexican Chihuahua, există o zonă montană aridă, deșertică, numită Sierra de Naica. În anul 2000, minerii și-au croit drum în jos, printr-o rețea de peșteri pe sub munți. Atunci când au ajuns la 300 de metri adâncime, s-au trezit într-un loc care părea să aparțină unei alte lumi. Minerii se aflau acum într-o încăpere ce măsura 10 metri în lățime și 30 de metri în lungime. Tavanul, pereții și solul erau îmbrăcate cu cristale de gips translucide, sidefate. Există multe peșteri care conțin cristale, însă nu ca cele din Sierra de Naica. Printre acestea, unele măsurau până la 11 metri în lungime și cântăreau până la 55 de tone fiecare. Aceste cristale nu erau cristale care să fie 5
înșirate sub forma unui colier. Erau cristale pe care te puteai urca, așa cum ai urca pe un deal. De la descoperirea sa, doar câțiva oameni de știință au primit permisiunea să viziteze această galerie extraordinară, cunoscută acum sub numele de Peștera Cristalelor. Juan Manuel García-Ruiz, un geolog de la Universitatea din Granada, a fost unul dintre ei. După studierea acestor cristale, el a constatat că acestea s-au format cu 26 de milioane de ani în urmă. În acea perioadă, rocile topite se ridicau la suprafață din interiorul Pământului, formând munții. Galeriile subterane care s-au format atunci în interiorul munţilor au fost umplute cu apă fierbinte, încărcată cu minerale. Căldura magmei vulcanice de dedesubt a păstrat apa fierbinte, la o temperatură de 60 de grade Celsius, o temperatură ideală pentru ca mineralele să se separe de apă și să formeze cristale. Din motive care nu sunt foarte limpezi, cumva apa a rămas la acea temperatură perfectă vreme de sute de mii de ani. Această fierbere la foc mic a permis cristalelor să crească și să atingă dimensiuni incredibile. În anul 2009, un alt om de știință, Curtis Suttle, a condus o nouă expediție în Peștera Cristalelor. Suttle și colegii săi au luat probe de apă din bazinele cu apă ale galeriei, pe care le-au dus apoi la laboratorul lor de la Universitatea British Columbia pentru analize. Luându-se în considerare domeniul de lucru al lui 6
Suttle, călătoria lui putea să pară o misiune prostească. Suttle nu avea niciun interes profesional în cristale, minerale sau orice fel de roci, indiferent de natura lor. El studia virusuri.
Peștera Cristalelor Peştera a fost efectiv izolată de biologia lumii exterioare vreme de milioane de ani. În fiecare picătură de apă prelevată de aici erau peste 200 de milioane de virusuri.
În Peștera Cris talelor nu exista niciun om pe care virusurile să îl poată infecta. Nu exista nici măcar un pește. Peştera a fost efectiv izolată de biologia lumii exterioare vreme de milioane de ani. Cu toate acestea, călătoria lui Suttle a meritat efortul. După ce și-a pregătit eșantioanele din apa de cristale, el le-a observat sub microscop. Și a văzut virusuri – o sumedenie de virusuri. În fiecare picătură de apă din Peștera Cristalelor erau peste 200 de milioane de virusuri. În același an, un alt om de știință pe nume Dana Willner a condus o expediție proprie în căutarea virusurilor. Și, în loc să îi vâneze într-o peșteră, ea s-a aventurat în corpul uman. Willner a colectat spută din tusea mai multor persoane, iar din acele mostre de lichid, ea şi colegii ei au pescuit fragmente de ADN. Apoi au comparat fragmentele de ADN cu milioane de secvențe stocate în bazele de date 7
online. O mare parte din ADN-ul colectat era ADN uman, însă multe fragmente proveneau de la virusuri. Înainte de „expediția” lui Willner, oamenii de știință au presupus că plămânii oamenilor sănătoși erau sterili. Cu toate acestea, Willner a descoperit că, în medie, oamenii au în jur de 174 de specii de virusuri la nivelul plămânilor lor. Și doar 10% dintre speciile identificate de Willner s-au dovedit a avea o legătură apropiată cu virusurile deja cunoscute. Celelalte 90% erau la fel de necunoscute, ca orice se ascundea în Peștera Cristalelor. În peșteri și în plămâni, în ghețarii din Tibet și în vânturile care suflă peste crestele munților, oamenii de știință descoperă fără încetare virusuri. Și le descoperă mai repede decât ar putea să găsească vreo logică a prezenței lor. Până la momentul de față, oamenii de știință au denumit oficial câteva mii de specii de virusuri, însă cifra lor totală s-ar putea ridica, după unele estimări, la nivelul trilioanelor. Virusologia este o știință aflată încă la începuturi. Cu toate acestea, virusurile în sine sunt niște tovarăși vechi. Vreme de mii de ani, omenirea a cunoscut virusurile doar din prisma efectelor lor în cazurile de boală și de moarte. Cu toate acestea, până de curând, noi nu știam să facem legătura dintre aceste efecte și cauza lor. Chiar și termenul virus în sine a început ca o contradicție. Am moștenit acest cuvânt din 8
Imperiul Roman, unde însemna, cândva, „veninul unui șarpe” sau „sperma unui bărbat”. Distrugerea și creația într-un singur cuvânt. De-a lungul secolelor, termenul virus a căpătat o altă semnificaţie: a început să însemne orice substanță contagioasă care ar putea răspândi o boală. Aceasta putea fi un fluid, secrețiile care colectează într-o rană. Putea fi o substanță care a călătorit misterios prin aer. Putea fi chiar ceva impregnat pe o bucată de hârtie, răspândind boala la o simplă atingere de deget. Termenul virus a început să își asume semni ficația modernă abia spre sfârșitul anilor 1800, și aceasta datorită unei catastrofe agricole. În Țările de Jos, fermele de tutun fuseseră grav afectate de o boală care făcea ca plantele să rămână pipernicite, iar pe frunzele lor se putea observa un mozaic de țesuturi moarte și țesuturi vii. Ferme întregi au trebuit să fie abandonate. În anul 1879, fermierii olandezi au apelat la Adolph Mayer, un tânăr chimist din domeniul agricol, pentru a-i cere ajutorul. Mayer este cel care a dat flagelului un nume: boala mozaicului tutunului. Pentru a-i descoperi cauza, el a investigat mediul în care au crescut plantele − solul, temperatura, lumina soarelui − dar nu a putut găsi nimic care să distingă plantele sănătoase de cele bolnave. Și 9
atunci era posibil, s-a gândit Mayer, ca plantele să sufere de o infecţie invizibilă, care era responsabilă pentru această boală. Oamenii de știință care studiau plantele descoperiseră deja că fungii puteau infecta cartofii și alte plante, așa că Mayer a căutat să descopere posibila infecție cu fungi a plantelor de tutun. Dar nu a găsit nimic. A căutat să descopere viermi paraziţi care ar putea infesta frunzele. Nimic. În cele din urmă, Mayer a extras sevă din plantele bolnave și a injectat picături din aceasta în plante de tutun sănătoase. Plantele sănătoase s-au îmbolnăvit. Mayer a înțeles atunci că un agent patogen microscopic se înmulțea, probabil, în interiorul plantelor de tutun. Prin urmare, a luat seva de la plantele bolnave și a supus-o incubației în laboratorul său. Coloniile de bacterii au început să crească. Au devenit suficient de mari, astfel încât Mayer să le poată vedea cu ochiul liber. Mayer a folosit aceste bacterii aplicându-le pe plante sănătoase, întrebându-se dacă vor declanșa boala mozaicului tutunului. Dar nu s-a petrecut aceasta. De atunci și până acum, oamenii de știință au aflat că plantele sunt acoperite de bacterii pornind de la frunze, și până la nivelul rădăcinilor. Și mulți dintre acești microbi nu numai că nu îmbolnăvesc plantele, dar chiar le ajută să se dezvolte. Iar cu acest eșec, terenul de cercetare al lui Mayer s-a împotmolit. 10
Lumea virusurilor a rămas în continuare nevăzută și închisă. Câțiva ani mai târziu, un alt om de știință olandez, pe nume Martinus Beijerinck, a continuat cercetarea din punctul în care o lăsase Mayer. Beijerinck s-a întrebat dacă nu cumva mai era și altceva, în afară de viermi, fungi sau bacterii, care să fi fost responsabil pentru boala mozaicului tutunului, ceva de dimensiuni mult mai mici. Prin urmare, el a mărunțit plantele bolnave şi a trecut substanța obținută printr-un filtru atât de Unul din fondatorii fin, încât a blocat toate celulele virusologiei, pe care le conținea. Ceea ce a publică în 1898 obținut a fost un lichid limpede, rezultatele în care nu mai existau celule. experimentelor Atunci când Beijerinck a injectat sale și a numit noul lichidul limpede în plante patogen „virus” sănătoase, el a reușit să transmită pentru a indica boala la și mai multe plante natura sa nonsănătoase. bacterială. El a Beijerinck a filtrat seva numit substanța sa din plantele nou infectate și a „contagium vivum constatat că și aceasta putea fluidum” – fluid viu infecta alte plante sănătoase de contagios tutun. Părea că ceva din seva plantelor infectate – ceva mai
Martinus Beijerinck
11
mic, ca dimensiuni, decât bacteriile – se putea multiplica și putea răspândi boala. În anul 1898, Beijerinck și-a descris descoperirile, referindu-se la lichidul său filtrat prin expresia „fluid viu contagios”. Acesta conținea ceva contagios, care răspândea boala mozaicului tutunului. Beijerinck a presupus că acea substanță era vie, dar era diferită de orice alt tip de formă de viaţă cunoscută de el. Spre sfârșitul secolului al XIX-lea, cercetătorii erau convinși că toate viețuitoarele erau alcătuite din celule. Dar fluidul său nu conținea nicio celulă. Și, indiferent ce anume conținea, acel ceva era extraordinar de rezistent. Beijerinck a adăugat alcool în lichidul filtrat, însă acesta nu a avut niciun efect. Încălzirea lichidului până aproape de punctul de fierbere nu l-a afectat cu nimic. Beijerinck a înmuiat apoi hârtie de filtru în seva infectată şi a lăsat-o să se usuce. Trei luni mai târziu, a înmuiat hârtia în apă și a folosit soluția, care a îmbolnăvit noi plante sănătoase. Beijerinck și-a denumit agentul misterios din fluidul viu contagios prin: virus. El a împrumutat acest termen vechi și i-a dat un sens nou. Cu toate acestea, Beijerinck nu a putut defini ce anume era, în fapt, un virus. Tot ce a putut spune era ceea ce el nu era. Nu era un animal, nu era o plantă, nu era o ciupercă și nu era nici o bacterie. Era altceva. 12
Virusul mozaicului tutunului, care provoacă boli ale plantelor în întreaga lume
