Rubriik: Teadus

Teadus, Tervis
Kas koroonaviirus võib inimese DNAd muuta? Miks viirus seda teha tahaks?
Illustratiivse tähendusega pilt: koroonatest laboris (foto: REUTERS / Scanpix)
Illustratiivse tähendusega pilt: koroonatest laboris (foto: REUTERS / Scanpix)

Viimasega seoses kerkib regulaarselt esile muret tekitavaid küsimusi, millest üks hiljutisemaid on ka Fortes kajastatud “kas SARS-CoV-2 võib muuta inimese DNAd?”.

Üks teadlasrühm pakkus nimelt välja hüpoteesi, et viiruse järjestused võivad integreeruda inimese genoomi ja püsida seal kaua ka pärast COVID-19-haiguse lõppu. See aitaks seletada, miks mõni haigestunu annab positiivse koroonatesti ka mitu kuud pärast tervenemist.

Mainitud teadlaste keskne idee on, et väga harvadel juhtudel võib inimrakkudes sisalduv ensüüm kopeerida viiruse esinevad järjestused inimese DNAsse ja „libistada” need tema kromosoomidesse.

Selles, et viirused saavad osaks inimese DNAst ja istutavad end pärilikkusmaterjali, pole iseenesest uut. Tõenäoliselt ei eksisteeriks inimene, aga teisedki imetajad praegusel kujul ilma omadusteta, mille viirused on meile andnud. Ka sellest on Fortes hiljuti lugeda saanud.

Räägime asjatundjatega

Aga parem on asjatundjatelt otse küsida. Fortele kirjeldas seda teemat esmalt biomeditsiini-tehnoloog ja -iduettevõtja Rainis Venta.

“Evolutsiooniliselt – sadade miljonite aastate jooksul – on genoomiga liituvad viirused ja viiruslikud elemendid genoomi arengu sama lahutamatu osa nagu DNA paljundamisel rakkude eneste poolt tekkivad mutatsioonid.

Seega, kujundlikult, kui meie evolutsioonilise arengu puri on meie genoom, siis üks olulisi tuuli, mis sinna purje sisse puhub, on viirused. Teadlased on seisukohal, et meie genoomist koguni pool on otseselt või kaudselt viiruslikku päritolu,” kinnitab ta.

Ka osade viirusete geenid võivad olla peremeesraku genoomset päritolu ja võta nüüd kinni, kes kelle oma on – kas viirused inimeste omad või vastupidi.

Viirused ja inimesed, kes neid suudaks lahuta’

Peale selle, et viirusliku päritoluga elemendid on inimese genoomis üsna olulisel kohal – ehk siis meie ise olemegi märkimisväärses osas justkui kustunud viirustest tehtud –, on kaasaegsed ja n-ö aktiivset elutsüklit läbivad viirused meie organismi kui elava, hingava ja metaboliseeriva ökosüsteemi lahutamatu osa.

“Viirused on sama paratamatud kaaslased nagu meie kehas ja kehal elavad bakterid või seened ning õigupoolest on inimene nendest suurema osaga pika aja jooksul ka kohanenud – s.t, me ei märka enam teineteise olemasolu, kuid eksisteerime pidevalt koos.

On muidugi teatud hulk viiruseid, millega me veel nii hästi kohanenud ei ole ja millega me seetõttu ka kuigi head ühist keelt leida ei oska – ehk patogeenseid viiruseid nagu SARS CoV-2,” räägib Venta.

Kui rääkida viirustest, mille paljunemistsükli üks osa ongi nakatunud peremeesraku genoomse DNAga liitumine, siis neid on tegelikult väga palju. Esile tasuks siin tõsta sugukonnad RetroviridaePseudoviridaeMetaviridaeMyoviridae ja Siphoviridae, millest kaks viimast nakatavad küll baktereid.

“Retroviirused on neist vast kõige tuntumad. Need kasutavad inimese genoomi täiesti “teadlikult”. Näiteks HIV integreerib oma genoomile vastava DNA-järjestuse nakatunud rakkude genoomse DNA hulka. Kõikide nende viiruste sugukondade sees on nii tuntud haigustekitajaid kui ka meiega kaasas käivaid ilma märkimisväärse teadaoleva mõjuta viiruseid,” ütleb Venta.

Veel on terve hulk näiteid viirustest, mis suuremal või vähemal määral oma peremeesraku genoomi muudavad, kuid sellel ei ole leitud viiruse elutsüklis otsest mehhanistliku rolli. Ehk siis selle genoomi sattumisel ei ole mingit teadaolevat rolli või funktsiooni viiruse elutsüklis.

Aga SARS-CoV-2?

Arvestades, et viiruseid on väga palju ja meie organism paratamatult „suhtleb“ pidevalt väga suure hulga viirustega, siis ei ole üldse üllatav, et teadlased avastasid ka SARS-CoV-2 puhul analoogilise nähtuse, kus viiruse järjestuse tükid on sattunud nakatunud rakkude genoomi, ütleb Venta.

Samas on selle nähtuse juures veel ebaselge, kas see on viiruse poolt suunatud või lihtsalt inimese rakus teatud tõenäosusega aset leidev “õnnetus”. Ka on veel täiesti ebaselge, kas see nähtus on ka viirusele enesele kuidagi vajalik või kasulik.

On aga teada, et selle nähtuse tulemusena võivad jääda viiruslikke elemente sisaldavad DNA tükid aktiivseks ja toodavad veel hulk aega segasevõitu sõnumeid, mis võivad olla juhuslik kombinatsioon viiruse ja inimese järjestustest,” selgitab ta.

Hetkel jääb Venta sõnul õhku küsimus, kas SARS CoV-2 suudaks end tervenisti inimese genoomi peita ja jätkata terviklikke nakkuslikke viiruseosakeste tootmist – või on genoomi integreerumised nagu orbiidilt alla kukkunud tehiskaaslased, mis on purunenud tükkideks, kuid mille raadioseade saadab veel aeg-ajalt segaseid sõnumeid.

Suure tõenäosusega SARS-CoV-2 viirus seda siiski ei suuda, lisab omalt poolt viroloog ja Tartu Ülikooli bioinformaatika-asjatundja Aare Abroi.

“Selline viiruselt peremehele geenide ülekanne on evolutsioonilises ajaskaalas väga selgelt kirjeldatud protsess. Kuid tuleb meeles pidada, et kui ka viiruse mõni tükike integreerub peremehe genoomi, siis juhtub see mõnes üksikus rakus. Ja tõenäoliselt sellised rakud, kus integreerunud viirusgeeni pealt tehakse ka valke, hävitab immuunsüsteem kiiresti,” jätkab Abroi.

Viroloog leiab, et see on suures pildis väga põnev fenomen, kuid suure tõenäosusega puudub sellel SARS-CoV-2 viiruse puhul meditsiiniline mõõde. Ja selline integreerumine on SARS-CoV-2 jaoks samuti väga juhuslik ja haruldane kõrvalprodukt.

Kas viirus ütleb rakule, mida teha?

Aga kas pandeemia loonud koroonaviirus või viirused üldiselt suudavad inimese genoomi mõjutada sihipäraselt nii, et rakk käituks viiruse “taktikepi all” soovitud moel?

Abroi: “Nii inimeste viirused kui ka paljud teised viirused suudavad mõjutada peremeesorganismi või -rakku (ehk seda rakku või organismi, mida nad on nakatanud) väga olulisel moel. Paljud viirused hakkavad piltlikult öeldes kontrollima seda, mida rakk teeb ehk võtavad raku üle. Eesti folklooris võiks sellele olukorrale olla vasteks “seestuma”.”

Üks osa sellisest kontrolli ülevõtmisest on tema sõnul ka peremehe genoomi mõjutamine nii, et toodetaks valdavalt neid valke, mida viirusel vaja. Näitlikult – pannakse õmblusmasinatehas tootma ainult ühte võlli ja kaht hammasratast.

“See raku ülevõtmise fenomen on juba üksjagu vana, vahepeal unustatud ja viimase kümnekonna aastaga jälle uue elu sisse saanud,” märgib viroloog.

Umbes poole sajandi eest olevat Pariisi Pasteuri instituudi teadlane Andre Lwoff märkinud, et viirusega nakatunud rakk ei ole mitte päris rakk, vaid viiruse poolt kontrollitud viirusvabrik. Ja paljudel juhtudel nii ongi.

Aga loomulikult ei ole kõik viirused sellised – on ka viiruseid, mis tegutsevad vaikselt ja varjatult ning mille olemasolu on rakul või organismil väga raske märgata, selgitab Abroi lõpetuseks.

Allikas

Ajalugu, RSS, Teadus
Polüneeslased võisid Bellingshausenit aastatuhande võrra edestada

Uus-Meremaa kuningliku seltsi ajakirjas ilmunud uuringu juhtivautori ja looduskaitse-bioloogi Priscilla Wehi sõnul võib kõnealune pommuudis olla paljude kohalike jaoks ammu teada. Nimelt mainitakse polüneeslaste muistseid laevaretki saareriigi põlisrahva maooride rahvajuttudes. Uurijate sõnul polnud teemat seni teaduslikult kuigivõrd käsitletud ja nad püüdsid teadmistelünga täita, vahendab Gizmodo.

Uurimisrühm, kuhu kuulus ka Uus-Meremaa maooride esindajaid, analüüsis põlisrahvaste kirjalikke ülestähendusi, suulist ajalugu, aga ka nende nikerdatud ja punutud tarbekunsti. Nii püüdsid uurijad Wehi sõnul kokku panna senisest rikkalikuma ja kaasavama pildi inimkonna suhetest Antarktikaga. 

Antarktise esmaleidjaks peetakse praegu baltisaksa meresõitjat Fabian Gottlieb von Belllingshausenit, kes silmas seda 1820. aastal. Maooride pärimuse järgi seilas polünneeslaste pealik Hui Te Rangiora oma meeskonnaga Te Ivi o Atea nimelisel laeval läbi Antarktika mereala aga umbes 1320 aasta eest. Jutu järgi seikles polüneeslaste laev kaugel lõunapoolsetes vetes. Seetõttu oletavad uurijad, et tegu oli tõenäoliselt esimeste inimestega, kes iial Antarktika merd ja võib-olla ka Antarktise mandrit ennast nägid.

Maooride rahvajuttudes mainitakse veel “jäätunud merd” ja “sünget paika, kuhu päike ei ulatu”. Pealik Hui Te Rangiora andis kõnealusel lõunamere osale nime Tai-uka-a-pia, mis tähendab “noolejuure kombel vahutavat merd”. Uurijad oletavad, et pealik võrdles jäämägesid pulbristatud noolejuure valge pulbriga. Samuti oletavad nad, et Te Ivi o Atea võis välja jõuda suisa Rossi šelfiliustikuni.

Uurijad oletavad, et pealik võrdles jäämägesid pulbristatud noolejuure valge pulbriga. Autor/allikas:

Muistne ajalooseik kajastub ka maooride nikerdatud ja punutud tarbekunstiesemetel. Näiteks leiab neilt sisselõikeid navigeerimis- ja astronoomiateadmiste kohta. Üks nikerdatud sammas kujutab legendaarset maoori sõdalast Tamarereti’t kui lõunapoolsete ookeanide kaitsjat. Wehi sõnul on sõdalast kujutatud seismas Uus-Meremaa Lõunasaare lõunapoolseimas tipus Bluffi asulas. Uurija lisas, et suuline teadmus varajastest meresõitjatest ja -retkedest elab edasi ka Lõunasaare suurima hõimurühma Ngāi Tahu ja teiste hõimurühmade pärimuses.

See, et polüneeslased tõepoolest esimesena nii kaugele lõunasse seilasid ja võib-olla Antarktist ennast nägid, ei tundu nende pikka merendusajalugu vaadates kuigi üllatav, märgivad uurijad. Nad loodavad, et nende uurimus kannustab tegema sel teemal uusi ja vähem Euroopa-keskseid uuringuid.

Loe otse allikast

Teadus
Siberi igikeltsa 24 000-aastane mikroob ärkas tardumusest
Keriloomad suudavad taluda vedelikupuudust, miinuskraade, nälga ja hapnikuvaegust. Autor/allikas: Michael Plewka

Viimased 24 000 aastat Siberi igikeltsas talveunes veetnud üksik keriloom ilmutas taas elumärke. Rahvusvaheline teadlasrühm loodab pisilooma täpsematest uuringutest abi inimese rakkude, kudede ja elundite edukamaks külmutamiseks.

Keriloomad (Rotifera) on usjad veeloomad, kes eelistavad elada magedas vees ja niiskes pinnases. Ehkki nad ei näe välja sama isikupärased kui näiteks loimurid (Tardigrada), on nad samamoodi tuntud oma äärmiselt oskusliku ellujäämise poolest. Keriloomad suudavad taluda vedelikupuudust, miinuskraade, nälga ja hapnikuvaegust. Nüüd Siberi igikeltsast leitud 24 000-aastane keriloom näitab teadlastele, et loomakesed on seni arvatust palju visamad, vahendab Gizmodo.

Uuringu kaasautori ning Pušino mullateaduse füsiokeemiliste ja bioloogliste uuringute instituudi bioloogi Stas Malavini sõnul tõestab tema ja kaasautorite raport seni kõige kindlamalt, et hulkraksed loomad suudavad toime tulla ka siis, kui peavad veetma kümneid tuhandeid aastaid krüptobioosis ehk pea täielikult seiskunud ainevahetusega olekus.

Ehkki 24 000 aastat vastu pidada on mikroobile muljetavaldav vägitükk, pole see ilmselt rekord. Vene teadlased väitsid 2018. aastal, et äratasid üles vähemalt 32 000 aastat igikeltsas veetnud ussikesed. Seni on keriloomi äratatud kuue- ja kümne-aastase tardumuse järel, sealhulgas Antarktika pinnasest ja jääst leitud isendeid. Loimurite talveunerekord on 30 aastat, kuid võib-olla peavad nad vastu kauemgi.

Kerilooma avastasid Vene mulla krüobioloogia labori töötajad, kes puurisid Siberi igikeltsa proovide võtmiseks auke. Nad leidsid pisilooma Alazeja jõe lähistelt 3,5 meetri sügavuselt. Uurimisrühm kasutas erilisi kaevemeetodeid, et vältida kokkupuudet naaberkihtidega ja välistada ülemiste kihtide varingut. Hilis-paleistotseeni kiht, kust keriloom leiti, osutus radiosüsiniku meetodi põhjal umbes 24 000 aasta vanuseks. Seega tekkis see umbes 12 500 aastat enne viimase jääaja lõppu.

Laboris suutsid teadlased kerilooma taaselustada. Raportis kirjeldavad nad seda kui pikimat teadaolevat juhtumit, kus keriloom jäätunud olekus ellu jäi. Kuna keriloomad paljunevad aseksuaalselt neitsisigimise kaudu, õnnestus uurijatel isendist mitu järglaskultuuri kasvatada. Mikroobi geneetiline analüüs näitas, et ta kuulub Adineta perekonda. Samuti oli loomake üsna hästi võrreldav Belgiast pärit elusate keriloomadega.

Keriloomade ja nende vastupidavuse paremaks mõistmiseks koostas uurimisrühm juhuvalimi 144-st omavahel mitte suguluses olevast keriloomast. Uurijad külmutasid loomakesed nädalaks ajaks -15 °C juures. Ehkki katse kestis lühikest aega, näitas see autorite sõnul, et iidne Adineta perekonna esindaja polnud tänapäevastest suguvendadest oluliselt külmakindlam.

Malavini sõnul on loo moraal paljude ulmekirjanike unelm: hulkrakset organismi saab külmutada ja säilitada tuhandeid aastaid ning seejärel taas ellu äratada. Mida keerukam on organism, seda keerulisem saab olema seda elusalt säilitada. Imetajate puhul pole see praegu üldse võimalik, lisab Malavin. Siiski on soolestiku ja ajuga tibatillukese organismi külmutamine tema sõnul suur samm edasi ainurakse külmutamisest.

Huvitaval kombel suudavad Adineta keriloomad tõrjuda jääkristallide teket, mis on külmutusprotsessi üks põhiprobleeme. Jääkristallid on justkui tillukesed noad, mis lõhuvad rakke ja elundeid. Uurimisrühm oletab, et keriloomadel on mingit sorti biokeemilised elundi- ja rakukilbi mehhanismid, mis aitavad neil külma käes ellu jääda.

Kui teadlased keriloomade kaitsemehhanisme paremini mõistaks, võiks nende teadmiste abil täiustada külmutamise tehnikaid. Nii saaks madalatel temperatuuridel paremini säilitada rakke, elundeid ja kudesid. Oletustega kaugemale minnes võib keriloom aidata arendada ka lapsekingades krüoonikat ehk tehnoloogiat, mis lubaks surnud inimesi säilitada vedelas lämmastikus.

Avastusest kirjutatakse ajakirjas Current Biology.

Allikas

RSS, Teadus, Tervis
Imetajad saavad soolestikuga hingata

$content['photos'][0]['caption'.lang::suffix($GLOBALS['category']['lang'])]?>

Närilised ja sead suudavad mõnede vee-loomade kombel oma soolestiku abil hingata, leidsid Jaapani ja USA teadlased. Tuli välja, et hingamisraskuste korral päästaks pärasoole kaudu liikuv gaasiline hapnik või hapnikurikas vedelik vähemalt nende imetajate elu.

Paljudel veeorganismidel on kopsude ja lõpuste kõrval välja arenenud soolestikuhingamise mehhanism, mis võimaldab neil hapnikuvaeses keskkonnas ellu jääda. Näiteks hingavad soolestikuga merikurgid, hinklased ja mõned mageveesägad. Seni kahtlesid aga teadlased sügavalt, kas imetajad on üldse millekski taoliseks suutelised.

Uues uuringus leidsid Takanori Takebe ja kolleegid tõendeid, et soolestikuga suudavad hingata ka rotid, hiired ja sead. Järelduseni jõudmiseks lõid uurijad esmalt süsteemi soolestiku gaasiga varustamiseks, mis juhtis hapniku looma pärasoolde.

Kui uurijad viisid hiired vähese hapnikusisaldusega keskkonda, ei pidanud ilma soolehingamistoeta loomakesed vastu üle 11 minuti. Hiirtel, kes said pärasoole kaudu hingamistuge, jõudis südamesse rohkem hapnikku. Samuti jäi 75 protsenti neist ellu ka siis, kui nad veetsid surmavalt hapnikuvaeses keskkonnas 50 minutit.

Soolestiku kaudu hingamisel on samas oma pahupool: gaasivahetuseks on vaja soole limaskesta hõõrdumist. Sel põhjusel ei sobi uus meetod kasutamiseks raskes seisundis inimeste ravis. Uurijad proovisid takistusest siiski mööda hiilida ja lõid hapnikuga rikastatud perfluorosüsivesinike põhjal vedelikupõhise alternatiivi. Kasutatud ühendid on tunnistatud inimestele sobivaks ja ohutuks .

Kui uurijad viisid närilised ja sead vähese hapnikuga, ent mitte eluohtlikku keskkonda, pakkus soole vedelikuga ventileerimise süsteem loomadele tuge. Soolestiku hingamistoega hiired suutsid 10-protsendilise hapnikusisaldusega ruumis teistest kaugemale kõndida. Samuti sai nende süda rohkem hapnikku kui kunstliku toeta hiirtel.

Sigadega said uurijad sarnaseid tulemusi. Soolde juhitud hingamistugi aitas sigadel tõrjuda verevaesust ja jahtumist ning kergitas ilma selgete kõrvalmõjudeta nende vere hapnikusisaldust. Ühtekokku viitavad tulemused, et uus võimalus viib vähemalt kahel uuritud imetajaliigil hapniku edukalt vereringesse ja leevendab neil hingamisraskusi.

Takebe sõnul võib inimestelgi kopsupõletiku või ägeda respiratoorse disstressi sündroomi (ARDS) mõjul tekkida hingamispuudulikkus. Sellises olukorras võib kunstlik hingamistugi päästa haige elu. Ehkki uurimisrühma avastust tuleks inimestel kasutamiseks veel hinnata ja neile kohandada, võib soolestikuhingamisest olla Takebe sõnul abi hingamispuudulikkusega patsientide päästmisel.

Edaspidi plaanibki uurimisrühm jätkata uue meetodi täiustamist, et seda saaks katsetada ka hingamisraskustega inimestel. Avastusest võib abi Takebe sõnul abi olla COVID-19 pandeemia ohjamisel, sest hingamisaparaate ja tehiskopse napib praegu mitmel pool maailmas.

Uurimus ilmus ajakirjas Med.

Loe otse allikast