Вопрос: Коронавирус Covid-19 (SARS-CoV-2) – Почему летучие мыши?

Ответ: В мире насчитывается более 1400 видов летучих мышей, которые могут жить до 40 лет - в восемь - десять раз дольше, чем млекопитающие аналогичного размера. Крысы с такой же массой тела обычно живут всего два-три года. 

Эти многочисленные виды летучих мышей несут исключительно много смертоносных вирусов. Тесно родственные животные с большей вероятностью передают вирусы друг другу. Хотя летучие мыши не являются филогенетически близкими родственниками людей, именно поэтому в тех случаях, когда их вирусы распространятся среди населения, они особенно активны и очень заразны. Какие же свойства клеток летучих мышей способствуют развитию таких агрессивно заразных вирусов?

Будучи единственным летающим млекопитающим, летучие мыши повышают уровень метаболизма в полете до уровня, превосходящем более чем вдвое максимальный у наиболее активных близких к ним по массе млекопитающих любого другого вида. Но, обычно, высокая физическая активность и скорость метаболизма приводят к ускоренному старению тканей из-за накопления генетических ошибок. Это выглядит как геномный шум, проявляющийся иногда в накоплении свободных радикалов и неправильных белков. Однако, летучие мыши, как и птицы, разработали клеточные молекулярные механизмы для эффективной очистки тканей от подобных деструктивных молекул.

Основой любого полета является высокий уровень метаболизма при полете и птиц, и летучих мышей. Это связано с большим количеством энергии, потребляемой летящим существом. Но потребление большого количества энергии, в общем случае, ведет к ошибкам работы геномов. Поэтому у птиц и летучих мышей, безвредное для них, выделение в клетках большого количества энергии возможно только при очень хорошо согласованной работы митохондриальных и ядерных геномов. Задача митохондрий является производство большого количества молекул АТФ, необходимых для энергетического обеспечения работы клеток при полете. Задачей ядерного генома и одной из задач митохондриального генома является производство ферментов с эволюционно очень точно заданной структурой, которые могут взаимодействовать между собой прямо и опосредственно максимально эффективно, т. е. безошибочно.

Когда же достигается высокая согласованность работы геномов? Это происходит если оба из геномов производят строго необходимое количество белков-ферментов и АТФ. Это в свою очередь достигается при очень узком эпигенетическом ландшафте геномов, т. е. минимуме механохимического шума в геномах и клетке в целом^1,2,3. Но как достигается узкий эпигенетический ландшафт в мускульных и других клетках. Это достигается начиная с эмбриональной ткани мышц, когда клетка с любым уровнем шума больше минимального критического не может сохранить себя в теле мышечной ткани, начинает мигрировать и нигде не достигая равновесной позиции или стационарного состояния, в итоге, выбрасывается из ткани. Скорей всего такой же процесс поддерживается всю жизнь, что благодаря низкому уровню геномного шума определяет долгожительство птиц и летучих мышей по сравнению с большинством других млекопитающих такой же массы. 

Кстати, именно такой механизм высоко согласованной работы геномов у летающих видов, по-видимому, позволил выжить динозаврам. Тот факт, что уцелели только летающие динозавры, не означает, что они улетели куда-то в лучшие места при катастрофе, уничтожившей всех остальных динозавров. Возможно, что более стабильная совместная работа геномов ядра и митохондрий увеличила специфическую сопротивляемость организмов к условиям катастрофы и обеспечила эволюцию летающих динозавров в птиц.

Касательно же вирусов от летучих мышей их высокая активность не обязательно означает, что они несут особо высокий уровень смертности для новых хозяев. Поскольку мне кажется, что наиболее опасные для людей вирусы передаются от филогенетически близких животных, находящихся в близком контакте. Так, например, выходец из летучих мышей, Covid-19 (SARS-CoV-2) не отличается особо высокой смертностью.

Вирусы, проникающие в клетки птиц и летучих мышей в силу того, что их геномы, по-видимому, находятся в автоколебательном механохимическом состоянии с очень узким спектром частот и химических  реакций, или не могут присоединиться к геному, или попав в него настолько нарушают его стационарную работу, что соответствующая клетка немедленно удаляется из тела мышечной ткани. Постоянная борьба некоторых видов вирусов и клеток, не принося особого вреда мышцам птиц и летучих мышей эволюционно тренировала агрессивность вирусов при заражении. Теоретически, возможен вариант, что нестационарность работы генома вдет к удалению самого нежданно встроившегося вируса.

Здесь надо отметить, что, согласно излагаемой гипотезе, иммунная реакция у летучих мышей проявляется не очень традиционным способом. Вирусы отвергаются клетками мышей в силу несовпадения частот механических автоколебаний любых частей ДНК и собственных частот автоколебаний вирусной ДНК. Хотя, конечно, это все происходит также в химических размерностях механохимического пространства, в которых, могут происходить также некоторые традиционные (или выглядящие, как традиционные) реакции, например с иммунными белками (интерфероны и т. д.). Связь между механическими размерностями участвующих реагентов с химическими размерностями осуществляются через величину химического потенциала, который нелинейно меняется в ходе реакции при изменении вязкоупругих свойств участвующих сред и молекул¹.

По причине того, что у детей обычно геномы ядра и митохондрий также работают на более высоком уровне согласования, чем у взрослых, вследствие низкого общего геномного шума, то именно поэтому, отмеченная исследователями в Китае, заболеваемость коронавирусом у детей намного ниже. Т. е. защита клеток детского организма, по-видимому, строится на том же принципе, как и в организмах источника вируса – летучих мышей. Хотя ученым еще предстоит установить точную связь между физическими упражнениями и состоянием иммунной системы в общем случае, но в отношении коронавирусов разумно предположить, что, именно для детей, регулярные физические упражнения могут помочь предотвратить заболевание путем укрепления мышц и поддержания в них высокого уровня согласования механизмов клеточного дыхания с работой ядерных геномов.

Обычно после введения своей ДНК в клетку вирусы стремятся следовать одному из двух основных путей, называемых «литическими» или «латентными» инфекциями. На литической траектории вирусная ДНК быстро производит тысячи своих копий. Затем новые вирусы убивают клетку и продолжают повторять цикл в других клетках. Однако, возможно, такой путь течения болезни не осуществим, по крайней мере для всех вирусов, в летучих мышах и птицах. 

Латентные вирусные инфекции протекают иначе: попав внутрь ядра, ДНК вирусов встраивается в геном клетки. Однако эта клетка, по-видимому, как уже упоминалось выше в силу нестационарности выбрасывается из ткани. Но вирус все же остается в латентном состоянии в геномах этих зараженных клеток. Когда клетка делится, вирусная ДНК также дублируется. Но как известно латентные вирусные инфекции во время стресса могут внезапно стать литическими и у них может начаться приступ литического размножения. Источником стресса может быть перенос зараженной клетки из тела летучей мыши. Предотвращение перехода клеток от латентного состояния к литическому состоянию, возможно, могло бы остановить распространение этих инфекций. Конечно, необходимы дальнейшие исследования для понимания природы вируса, разработки противовирусной терапии и вакцин

В пользу, высказанной гипотезы взаимодействия вируса и генома у летучих мышей, отчасти свидетельствует эволюционно сложившийся Covid-19 (SARS-CoV-2) низкий уровень их фертильности, по сравнению с другими мелкими млекопитающими, который вызван именно высокой требовательностью клеточного отбора к автоколебательным состояниям клеток в эмбриональном периоде³.

Интересно, что при клеточном содержании летучих мышей с хорошим уходом, они живут не дольше, как большинство животных, а наоборот – меньше. Это связано, по-видимому, с их пониженной активностью в неволе. В этом случае, как, например, у домашних птиц, происходит эволюционное рассогласование ядерного и митохондриального геномов по сравнению с уровнем у диких птиц3, что снижает максимальную возможную продолжительность жизни домашней птицы. Конечно, при клеточном содержании летучей мыши не идет речь о эволюционном изменении, а скорее о частичной утрате этой адаптации вследствие отсутствия интенсивных тренировок. Но само соотношение длительности жизни в неволе и естественных условиях демонстрирует важность сохранения максимально высокого уровня согласования работы ядерного и митохондриальных геном у летучих мышей и у человеческих детенышей.

Исходя из вышеизложенного, на мой взгляд, можно изучать дополнительные варианты лечения и предотвращения инфекции.

1.    Ф.И. Заппаров. Биология бессмертия. Москва: Триумф. 2017
2.    Ф.И. Заппаров. Эпигенетика питания. Москва: Триумф. 2018
3.    Н. Лейн. Вопрос жизни. Москва: АСТ, 2018