La pandémie du nouveau coronavirus se poursuit pendant deux mois. Tout le monde se considère déjà comme un expert en la matière. Saviez-vous qu'un virus ne peut pas être tué? Il ne vit pas, donc il ne peut qu'être brisé, détruit. Le virus n'est pas un être, mais plutôt une substance. Mais en même temps, les virus sont capables de communiquer, de coopérer et de se déguiser.
La vie sociale des virus
Les scientifiques l'ont découvert il y a à peine trois ans. Comme cela arrive souvent, par accident. Le but de l'étude était de tester si les bactéries du foin peuvent s'alerter mutuellement en cas d'attaque par des bactériophages, une classe particulière de virus qui attaquent sélectivement les bactéries. Après avoir ajouté les bactériophages aux tubes de bacilles de foin, les chercheurs ont enregistré les signaux dans un langage moléculaire inconnu. Mais les «négociations» à ce sujet n'étaient pas du tout des bactéries, mais des virus.
Il s'est avéré qu'après avoir pénétré les bactéries, les virus les ont forcés à synthétiser et à envoyer des peptides spéciaux aux cellules voisines. Ces courtes molécules de protéines signalaient au reste des virus la prochaine capture réussie. Lorsque le nombre de peptides signaux (et donc de cellules capturées) a atteint un niveau critique, tous les virus, comme sur commande, ont cessé de se diviser activement et se sont cachés. S'il n'y avait pas cette manœuvre trompeuse, les bactéries pourraient organiser une rebuffade collective ou mourir complètement, privant les virus de la possibilité de les parasiter davantage. Les virus ont clairement décidé d'endormir leurs victimes et de leur laisser le temps de récupérer. Le peptide qui les a aidés à faire cela a été nommé "arbitrium" ("décision").
Des recherches plus poussées ont montré que les virus sont capables de prendre des décisions plus complexes. Ils peuvent se sacrifier lors d'une attaque sur les défenses immunitaires d'une cellule pour assurer le succès de la deuxième ou troisième vague de l'offensive. Ils sont capables de se déplacer de manière coordonnée d'une cellule à l'autre dans des vésicules de transport (vésicules), d'échanger du matériel génétique, de s'aider mutuellement à se masquer de l'immunité, de coopérer avec d'autres souches pour profiter de leurs avantages évolutifs.
Il y a de fortes chances que même ces exemples étonnants ne soient que la pointe de l'iceberg, déclare Lan'in Zeng, biophysicien à l'Université du Texas. Une nouvelle science - la sociovirologie - devrait étudier la vie sociale latente des virus. Nous ne parlons pas du fait que les virus sont conscients, explique l'un de ses créateurs, le microbiologiste Sam Diaz-Muñoz. Mais les liens sociaux, le langage de la communication, les décisions collectives, la coordination des actions, l'entraide et la planification sont des signes d'une vie intelligente.
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Les virus sont-ils sains?
Quelque chose qui n'est même pas un organisme vivant peut-il avoir un esprit ou une conscience? Il existe un modèle mathématique qui permet cette possibilité. Il s'agit d'une théorie de l'information intégrée développée par le neuroscientifique italien Giulio Tononi. Il considère la conscience comme le rapport entre la quantité et la qualité de l'information, qui est déterminée par une unité spéciale de mesure - φ (phi). L'idée est qu'entre la matière complètement inconsciente (0 φ) et le cerveau humain conscient (maximum φ) il existe une série croissante d'états de transition. Tout objet capable de recevoir, traiter et générer des informations a un niveau minimum φ. Y compris ceux certainement inanimés, comme un thermomètre ou une LED. Puisqu'ils savent comment convertir la température et la lumière en données, cela signifie que le "contenu informationnel" est la même propriété fondamentale pour eux,comme masse et charge pour une particule élémentaire. En ce sens, le virus est clairement supérieur à de nombreux objets inanimés, car il est lui-même porteur d'informations (génétiques).
La conscience est un niveau supérieur de traitement de l'information. Tononi appelle cette intégration. Les informations intégrées dépassent qualitativement la simple somme des données collectées: non pas un ensemble de caractéristiques individuelles d'un objet tel que le jaune, la forme ronde et la chaleur, mais l'image d'une lampe allumée composée de celles-ci.
Il est généralement admis que seuls les organismes biologiques sont capables d'une telle intégration. Pour tester si les objets inanimés peuvent s'adapter et acquérir de l'expérience, Tononi, avec une équipe de neuroscientifiques, a développé un modèle informatique ressemblant à un jeu d'arcade pour une console rétro. Les sujets étaient 300 "animats" - unités 12 bits avec intelligence artificielle de base, simulation des sens et de l'appareil locomoteur. Chacun d'eux a reçu des instructions générées au hasard pour les parties du corps et tout le monde a été lancé dans un labyrinthe virtuel. À maintes reprises, les chercheurs ont sélectionné et copié les animats qui ont montré la meilleure coordination. La génération suivante a hérité du même code des «parents». Sa taille n'a pas changé, mais des «mutations» numériques aléatoires y ont été introduites, ce qui pourrait renforcer, affaiblir ou compléter les connexions entre le «cerveau» et les «membres». À la suite de cette sélection naturelle, après 60 mille générations, l'efficacité de passage du labyrinthe chez les animats est passée de 6 à 95%.
Les animats ont un avantage sur les virus: ils peuvent se déplacer indépendamment. Les virus doivent se déplacer d'un transporteur à l'autre dans les sièges passagers dans la salive et d'autres sécrétions physiologiques. Mais ils ont plus de chances d'augmenter le niveau de φ. Ne serait-ce que parce que les générations virales sont remplacées plus rapidement. Une fois dans une cellule vivante, le virus l'oblige à produire jusqu'à 10 000 de ses copies génétiques par heure. Cependant, il y a une autre condition: pour intégrer l'information au niveau de conscience, un système complexe est nécessaire.
Quelle est la complexité d'un virus? Regardons l'exemple du nouveau coronavirus SARS-CoV-2, coupable de la pandémie actuelle. En forme, il ressemble à une mine marine à cornes. À l'extérieur - une coque lipidique sphérique. Ce sont des graisses et des substances semblables à des graisses qui doivent le protéger des dommages mécaniques, physiques et chimiques; ce sont elles qui sont détruites par le savon ou le désinfectant. Sur l'enveloppe se trouve la couronne qui lui a donné son nom, c'est-à-dire les processus épineux des protéines S, à l'aide desquels le virus pénètre dans la cellule. Sous l'enveloppe se trouve une molécule d'ARN: une chaîne courte de 29 903 nucléotides. (A titre de comparaison: il y en a plus de trois milliards dans notre ADN.) Une construction assez simple. Mais un virus n'a pas besoin d'être complexe. L'essentiel est de devenir un élément clé d'un système complexe.
Le blogueur scientifique Philip Bouchard compare les virus aux pirates somaliens détournant un énorme pétrolier dans un petit bateau. Mais en substance, le virus est plus proche d'un programme informatique léger compressé par un archiveur. Le virus n'a pas besoin de l'ensemble de l'algorithme de contrôle pour la cellule capturée. Un code court suffit à faire fonctionner l'ensemble du système d'exploitation de la cellule. Pour cette tâche, son code est idéalement optimisé en cours d'évolution. On peut supposer que le virus ne "ressuscite" à l'intérieur de la cellule que dans la mesure où les ressources système le permettent. Dans un système simple, il est capable de partager et de contrôler les processus métaboliques. Dans un complexe (comme notre corps) - il peut utiliser des options supplémentaires, par exemple, pour atteindre un niveau de traitement de l'information qui, selon le modèle de Tononi, frôle la vie intelligente.
Que veulent les virus?
Mais pourquoi les virus en ont-ils vraiment besoin: se sacrifier, s'entraider, améliorer le processus de communication? Quel est leur but s'ils ne sont pas des êtres vivants?
Curieusement, la réponse est directement liée à nous. Dans l'ensemble, un virus est un gène. La tâche principale de tout gène est de se copier autant que possible afin de se propager dans l'espace et le temps. Mais en ce sens, le virus n'est pas très différent de nos gènes, qui sont également concernés principalement par la préservation et la réplication des informations qui y sont enregistrées. En fait, les similitudes sont encore plus grandes. Nous sommes un peu un virus nous-mêmes. D'environ 8%. Il y a tellement de gènes viraux dans notre génome. D'où venaient-ils?
Il existe des virus pour lesquels l'introduction d'une cellule hôte dans l'ADN est une partie nécessaire du «cycle de vie». Ce sont des rétrovirus, qui comprennent, par exemple, le VIH. L'information génétique d'un rétrovirus est codée dans une molécule d'ARN. À l'intérieur de la cellule, le virus commence le processus de fabrication d'une copie d'ADN de cette molécule, puis l'insère dans notre génome, le transformant en un convoyeur pour l'assemblage de ses ARN basés sur ce modèle. Mais il se trouve que la cellule supprime la synthèse de l'ARN viral. Et le virus, intégré dans son ADN, perd la capacité de se diviser. Dans ce cas, le génome viral peut devenir un ballast génétique qui est transmis à de nouvelles cellules. L'âge des rétrovirus les plus anciens, dont les «restes fossiles» ont été conservés dans notre génome, est de 10 à 50 millions d'années. Au cours des années d'évolution, nous avons accumulé environ 98 000 éléments rétroviraux qui ont autrefois infecté nos ancêtres. Maintenant, ils forment 30 à 50 familles, qui sont subdivisées en près de 200 groupes et sous-groupes. Selon les calculs des généticiens, le dernier rétrovirus qui a réussi à faire partie de notre ADN a infecté la population humaine il y a environ 150 mille ans. Ensuite, nos ancêtres ont survécu à une pandémie.
Que font les virus reliques maintenant? Certains ne se montrent d'aucune façon. Ou alors il nous semble. D'autres fonctionnent: protéger l'embryon humain des infections; stimuler la synthèse d'anticorps en réponse à l'apparition de molécules étrangères dans l'organisme. Mais en général, la mission des virus est bien plus importante.
Comment les virus communiquent avec nous
Avec l'émergence de nouvelles données scientifiques sur l'effet du microbiome sur notre santé, nous avons commencé à nous rendre compte que les bactéries sont non seulement nocives, mais également utiles et, dans de nombreux cas, vitales. La prochaine étape, écrit Joshua Lederberg dans L'histoire des infections, devrait être de briser l'habitude de diaboliser les virus. Ils nous apportent souvent la maladie et la mort, mais le but de leur existence n'est pas la destruction de la vie, mais l'évolution.
Comme dans l'exemple des bactériophages, la mort de toutes les cellules de l'organisme hôte signifie généralement une défaite pour le virus. Les souches hyperagressives qui tuent ou immobilisent leurs hôtes trop rapidement perdent la capacité de se propager librement et deviennent des branches d'évolution sans issue. Au lieu de cela, des variétés plus «amicales» ont la possibilité de multiplier leurs gènes. «À mesure que les virus évoluent dans un nouvel environnement, ils cessent généralement de causer de graves complications. C'est bon pour l'organisme hôte et pour le virus lui-même », déclare l'épidémiologiste new-yorkais Jonathan Epstein.
Le nouveau coronavirus est si agressif car il n'a franchi que récemment la barrière interspécifique. Selon l'immunobiologiste Akiko Iwasaki de l'Université de Yale, «lorsque les virus pénètrent pour la première fois dans le corps humain, ils ne comprennent pas ce qui se passe». Ils sont comme des animats de première génération dans un labyrinthe virtuel. Mais nous ne sommes pas meilleurs. Lorsqu'il est confronté à un virus inconnu, notre système immunitaire peut également devenir incontrôlable et répondre à la menace par une «tempête de cytokines» - une inflammation inutilement puissante qui détruit les propres tissus du corps. (C'est cette réaction excessive de l'immunité qui cause de nombreux décès lors de la pandémie de grippe espagnole de 1918.) Pour vivre en amour et en harmonie avec les quatre coronavirus humains qui nous causent des «rhumes» inoffensifs (OC43, HKU1, NL63 et HCoV-229E), nous devions s'adapter à eux, et à eux - à nous.
Nous exerçons une influence évolutive les uns sur les autres non seulement en tant que facteurs environnementaux. Nos cellules sont directement impliquées dans l'assemblage et la modification des ARN viraux. Et les virus sont en contact direct avec les gènes de leurs porteurs, introduisant leur code génétique dans leurs cellules. Le virus est l'un des moyens par lesquels nos gènes communiquent avec le monde. Parfois, ce dialogue donne des résultats inattendus.
L'émergence du placenta - la structure qui relie le fœtus au corps de la mère - est devenue un moment clé de l'évolution des mammifères. Il est difficile d'imaginer que la protéine synticine nécessaire à sa formation soit codée par un gène qui n'est rien de plus qu'un rétrovirus «domestiqué». Dans les temps anciens, la synticine était utilisée par un virus pour détruire les cellules des organismes vivants.
L'histoire de notre vie avec les virus est tirée par une guerre sans fin ou une course aux armements, écrit l'anthropologue Charlotte Bivet. Cette épopée est construite selon un schéma: l'origine de l'infection, sa propagation à travers un réseau mondial de contacts et, par conséquent, son confinement ou son éradication. Tous ses complots sont associés à la mort, à la souffrance et à la peur. Mais il y a une autre histoire.
Par exemple, l'histoire de la façon dont nous avons obtenu le gène neural Arc. Il est nécessaire à la plasticité synaptique - la capacité des cellules nerveuses à former et à fixer de nouvelles connexions nerveuses. Une souris chez laquelle ce gène est désactivé n'est pas capable d'apprendre et de former une mémoire à long terme: ayant trouvé du fromage dans le labyrinthe, elle en oubliera le chemin le lendemain.
Pour étudier les origines de ce gène, les scientifiques ont isolé les protéines qu'il produit. Il s'est avéré que leurs molécules s'assemblent spontanément en structures qui ressemblent à des capsides virales du VIH: des enveloppes protéiques qui protègent l'ARN du virus. Ensuite, ils sont libérés du neurone dans les vésicules de la membrane de transport, fusionnent avec un autre neurone et libèrent leur contenu. Les souvenirs sont transmis comme une infection virale.
Il y a 350 à 400 millions d'années, un rétrovirus est entré dans l'organisme mammifère, avec lequel le contact a conduit à la formation d'Arc. Maintenant, ce gène semblable à un virus aide nos neurones à réaliser des fonctions mentales supérieures. Il se peut que les virus ne prennent pas conscience par contact avec nos cellules. Mais dans le sens inverse, cela fonctionne. Au moins ça a marché une fois.
Auteur: Sergey Pankov
