Ekologie virů a jejich druhy

Zamysleli jste se někdy nad širokou rozmanitostí života na naší planetě, od mikroskopických bakterií až po vysoké stromy, a nad tím, jak tyto rozmanité formy udržují ekosystémy? Biodiverzita není jen katalogem života, ale zásadním rámcem pro pochopení toho, jak se živé organismy v ekosystémech vzájemně ovlivňují a podporují životní procesy. Zahrnuje celou škálu života od genetické úrovně virů až po složité struktury rostlin a zelených řas.

Pochopení principů biodiverzity a ekologie může poskytnout cenné poznatky o světě přírody, od zásadních rolí bakterií a virů až po schopnost rostlin a řas produkovat kyslík.

Ekologie, vědecké studium interakcí mezi organismy a jejich prostředím, je zásadní pro pochopení obrovské rozmanitosti života na Zemi. Zkoumá, jak tyto interakce utvářejí rozmístění a početnost organismů a ovlivňují strukturu a funkci ekosystémů.

Co jsou viry?

Viry jsou nebuněčné částice, které potřebují ke svému rozmnožování hostitelskou buňku (jsou to nitrobuněční parazité). Samy neprovádějí životní funkce, nemají metabolismus. Částice virů se v základu skládají z nukleové kyseliny (DNA, nebo RNA), ta nese genetickou informaci. Je zabalena v bílkovinné schránce (kapsidě).

Viry napadají bakterie (virům napadajícím bakterie se říká bakteriofágy), rostliny, živočichy i další organismy.

Čtěte také: Životní prostředí Petrohradu

Role virů v ekosystémech

Zdá se, že sousloví ekologie virů, je nějaký nesmysl. Viry nemají žádné chování, mezi sebou navzájem nekomunikují, tak jakápak ekologie. Představa, že by viry hrály nějakou významnou roli v přírodě, že by mohly být dokonce i z lidského pohledu prospěšné, je přece proti zdravému rozumu. Opak je však pravdou.

Vzhledem k tomu, že ekologie virů studuje vztahy mezi viry, hostitelským organizmem a okolním prostředím, můžeme studovat širokou škálu interakcí po celé Zemi. Ukazuje se například, že mořské viry ovládají trofické sítě na těch nejzákladnějších úrovních. Situaci trochu komplikuje, že celé dvacáté století se virologové věnovali takřka výhradně patogenním virům a o ostatních se toho vědělo pramálo. Dvacáté první století však přineslo bouřlivý rozvoj sekvenačních technik a s tím spojené virologické objevy.

Mořské viry

Úloha virů je dobře patrná v mořích a oceánech. V těchto vodách jsou nejvýznamnějšími zástupci virů patrně bakteriofágy, které velmi účinně regulují velikost populací mořských bakterií a sinic. V jednom mililitru mořské vody se nachází 100 miliónů virových částic. Naštěstí nás tyto viry naprosto ignorují.

Pomocí družic byly například pozorovány případy, kdy se ve volném oceánu masivně namnožily sinice. Z oběžné dráhy bylo toto přemnožení patrné jako zezelenání moře na ploše, která velikostně odpovídala polovině Francie. Toto přemnožení samo o sobě až tak zajímavé není. Vědce zaujal následující vývoj. Během několika hodin se vodní květ ztratil.

Tato nesmírně rychlá destrukce obrovského množství organizmů je vysvětlována činností bakteriofágů. Představa takhle masivního množení viru je skoro neuvěřitelná, lepší vysvětlení však neexistuje. Pro úplnost musíme zmínit, že obří plochy mořského vodního květu můžou způsobit i eukaryotické řasy (známá je Emiliana huxleyi). I zde dochází k destrukci populací, mají ji ale na svědomí jiné typy virů.

Čtěte také: Ekologické aspekty vody v podniku

Lidé se teprve snaží porozumět vztahům a vazbám mezi těmito organizmy. Je však jasné, že viry hrají významnou úlohu v koloběhu různých látek (např. uhlíku) v mořských potravních sítích. Pro toto studium je nesmírně významný projekt Tara Ocean fungující od roku 2009. Jedná se o velmi sofistikovanou laboratoř na palubě plachetnice brázdící světový oceán a zkoumající planktonní organizmy.

Například 19. 4. 2023 vyšel v prestižním časopise Nature článek představující novou skupinu virů Mirusviry napadající eukaryotické planktonní mořské buňky, přičemž data k tomuto článku poskytla plavba Tary z let 2009 - 2013.

Obří viry

Skupina obřích virů patří k tomu nejpodivnějšímu, co věda zná. Ví o nich ale jen velmi málo. Teď se podařilo popsat dvě stovky nových, zatím neznámých zástupců této skupiny.

Obří viry jsou zvláštní skupinou virů, která se od těch ostatních liší nejen svými rozměry. Ve skutečnosti jsou větší než většina bakterií. Pomáhají přežít jednobuněčným mořským organismům, které se odborně označují jako protisté. Pod tímto jménem se skrývají velmi rozšířené organismy, jako jsou řasy, améby a bičíkovci. Ty jsou základem potravních řetězců v oceánech.

Vzhledem k jejich důležitosti při stavbě „domu" života na Zemi mohou obří viry představovat i hrozbu. Hrají například roli při šíření sinic, které mohou zaplavit rozsáhlé vodní plochy a způsobovat tak značné ekologické i hospodářské škody.

Čtěte také: Nerezová ocel a životní prostředí

Nová studie vědců z Rosenstiel School of Marine, Atmospheric and Earth Science může pomoci odhalit mnoho typů virů přítomných v našich vodních tocích a oceánech. Tyto poznatky by mohly expertům pomoci lépe se připravit na případy, kdy by pobřeží mohl zasáhnout výše popsaný škodlivý vodní květ nebo kdyby se v místních zátokách, řekách či jezerech vyskytovaly jiné viry.

Díky nové metodě na odhalování obřích virů se podařilo identifikovat 230 nových obřích virů a popsali i jejich funkce. Tvrdí, že ani jeden z nich věda zatím neznala. Důležité je, že v rámci sekvence genomů našli i 530 nových funkčních proteinů, včetně devíti, které se zapojují do fotosyntézy. To podle autorů naznačuje, že tyto viry mohou být schopné během infekce manipulovat se svým hostitelem i procesem fotosyntézy.

„Díky lepšímu pochopení rozmanitosti a úlohy obřích virů v oceánu a jejich interakce s řasami a dalšími oceánskými mikroby můžeme předvídat a případně řídit škodlivé množení sinic, které představují nebezpečí pro lidské zdraví po celém světě,“ nastínil spoluautor studie a odborný asistent na katedře mořské biologie a ekologie Mohammad Moniruzzaman.

„Obří viry jsou často hlavní příčinou smrti mnoha druhů fytoplanktonu, který slouží jako základ potravní sítě podporující oceánské ekosystémy a zdroje potravy. Nové funkce nalezené u obřích virů by mohly mít biotechnologický potenciál, protože některé by mohly představovat nové enzymy,“ dodal Moniruzzaman.

Virové nákazy (infekce)

Objeví-li se v populaci jakéhokoli organizmu nový druh viru, záleží na mnoha okolnostech, jak se bude nákaza vyvíjet. Důležitými faktory charakterizujícími nákazu je patogenita, virulence a infekční dávka. Patogenita s virulencí úzce souvisí. Patogenita je schopnost viru vyvolat onemocnění a virulence vypovídá o tom, jak je virus v patogenitě úspěšný. Jinými slovy, jak rychle vyvolá onemocnění, popřípadě kolik hostitelů v rámci onemocnění usmrtí.

Dalším důležitým pojmem je v epidemiologii reprodukční číslo (index nakažlivosti - R0). Toto číslo udává, na kolik ostatních jedinců dokáže nakažený jedinec virus přenést (například spalničky mají R0 12 - 18). Při epidemiích se také určuje efektivní reprodukční číslo Rt. Toto číslo určuje nakažlivost infekce v reálném čase. Je-li Rt větší než 1 počet nakažených stoupá, je-li menší než 1 epidemie vyhasíná.

Z hlediska viru i nemocného je také důležitá infekční dávka. Jedná se o počet virů nutných k vyvolání infekce. Například u rýmy způsobené rhinoviry stačí pouhý jeden jediný virus na spuštění infekce.

Samozřejmě, že dynamiku virových nákaz ovlivňují i další faktory. Zmíníme zde již pouze imunitu, která hostitelský organizmus dokáže ochránit. Úplně každý organizmus má nějaké obranné mechanizmy, které dokáží vzdorovat virovým nákazám. Nejlépe je z pochopitelných důvodů prozkoumána imunita člověka. Protože lidé patří mezi obratlovce, vlastní adaptivní (specifickou) imunitu. Tato imunita není úplně samospasitelná, nicméně takřka vždy dokáže na viry zareagovat. Problém může být v rychlosti virové infekce. Tomuto typu imunitní odpovědi trvá několik dnů, než se plně aktivuje. Těchto několik dnů však někdy viru stačí na zničení hostitelského organizmu.

Jak dopadne nakažená populace, závisí na smrtnosti viru. Uvádí se v procentech a udává poměr jedinců, kteří zemřou na infekci ke všem nakaženým. Pakliže virus způsobí pouze onemocnění a nikdo neumírá, populace se zotaví a virus se dokonce může stát stálým hostem. Tak jako cytomegalovirus v lidském organizmu. Pakliže virus dokáže své hostitele zabít, může to hostitelskou populací výrazně ohrozit.

Když se na to podíváme z trochu jiné strany, tak jakýkoli druh obývá Zemi v průměru 5 miliónů let, a po té vyhyne. Řada odborníků se kloní k názoru, že stěžejní roli v těchto vymíráních hrají právě virové nákazy. Tím pádem by viry byly velmi významným faktorem ovlivňujícím biodiverzitu na Zemi. Čím je nějaká populace početnější a hustší, s tím vyšší pravděpodobností vznikne epidemie. V menších populacích, kde spolu jedinci do styku moc často nepřicházejí, to mají epidemie obtížnější.

Horizontální přenos genů - transdukce

Bakteriofágy přecházející z lyzogenního do lytického cyklu při vyštěpení profága z bakteriálního chromozomu, takřka vždy získají navíc gen (geny) umístěný v sousedství profágové DNA. Při následné infekci je virová DNA i s tímto nadbytečným genem vložena do chromozomu jiné bakterie. Transdukci se naučili využívat lidé a běžně se tato technika používá v laboratořích pro přenos genů mezi bakteriemi.

Viry však dokáží mezi bakteriemi přenášet geny poměrně běžně. Velmi známý je případ rodu Clostridium, kdy fágy přenášejí mezi kmeny gen pro nesmírně silné neurotoxiny. Dále se zdá jisté, že byly tímto způsobem přeneseny nejrůznější geny nutné pro fotosyntézu mezi různými bakteriemi a sinicemi. Nezapomeňte, že fágy měly na tuto činnost dostatečné množství času (odhadmo přes tři miliardy let).

Sbírky virů

V České republice existuje několik sbírek virů, které slouží pro výzkumné, diagnostické a výukové účely. Tyto sbírky uchovávají různé kmeny a izoláty virů, které jsou využívány jako standardy pro srovnání a testování.

Mezi významné sbírky virů patří:

• Sbírka fytopatogenních virů (VURV-V), VÚRV, v. v. i.
• Sbírka virů okrasných rostlin, (VÚKOZ, v. v. i.)
• Sbírka patogenů chmele, (ChI, s. r. o.)
• Sbírka patogenních virů ovocných dřevin, (VŠÚO Holovousy, s. r. o.)
• Sbírka fytopatogenních virů brambor, (VÚBHB, s. r. o.)
• Sbírka zoopatogenních mikroorganismů (CAPM), (VÚVeL, v. v. i.)

Tyto sbírky uchovávají viry různými metodami, včetně dehydratace, zmrazování, lyofilizace a pasážování na živých hostitelských rostlinách. Izoláty virů jsou pravidelně testovány a udržovány, aby byla zajištěna jejich identita a infekčnost.

tags: #ekologie #virů #druhy

Oblíbené příspěvky:

• Právní aspekty ekologické újmy v ČR
• Průvodce pro sjíždění řek
• Rozměry odboček odpadního potrubí
• Budoucnost ohrožených zvířat
• Jihomoravský kraj bez ekologické zóny