Когато респираторен вирус помете близо 15 милиона човешки живота за две години, както Ковид-19 направи според изчисление на Световната здравна организация от 5-ти май, което включва и косвената смъртност, това е зверски удар за човечеството.
Един микроб дестабилизира здравните системи, разбалансира икономики и смути правителствените лидери в цял свят. Това е смиряващ момент за Хомо сапиенсите, свикнали да нанасяме съкрушителни удари върху други форми на живот, вместо те да разтърсват нашите собствени.
Защо се озадачихме така грандиозно? Краткият отговор е, че не сме твърде умели в това да се справяме с толкова масови зарази. Ако погледнем към историята на възникналите инфекциозни заболявания през вековете и технологичните епохи, ще видим, че обществата са реагирали по подобен самоунищожителен начин.
Ние сме когнитивно устроени да реагираме на рискове, които можем да видим и почувстваме тук и сега – и по-малко на невидимите, променящи формата си биологични събития, които се случват рядко. Стратегиите за избягване на болести, които сме адаптирали, и които имат смисъл на индивидуално ниво, могат да предизвикат разширяващи се кръгове от социални разстройства за общността като цяло.
Пандемиите ни разделят. По-склонни сме да търсим начини да принесем в жертва аутсайдерите и по-податливите и да се занимаваме с неоснователни конспирации, които да оправдаят нашите действия или да омаловажават рисковете. Изследванията на теорията на игрите показват, че колкото по-дълго продължава една здравна криза, толкова по-малко вероятно е хората да направят общите жертви, необходими за осигуряване на общественото здраве.
Атинската чума през пети век пр. Хр., за която се вярва, че е унищожила 25% от населението на града-държава „бележи началото на упадък към по-голямо беззаконие“ както е написал древният военен историк Тукидид в „История на Пелопонеската война“.
Почти 2500 години по-късно силно разпространен враг обърка САЩ, където оттогава нараснаха убийствата и престъпленията от омраза. Пандемията и скептицизмът към ваксините поставиха предизвикателства пред обществените здравни власти, макар и изправени пред смъртта на над 1 милион американци.„Преминаваме през една наистина историческа пандемия, която хората смятат, че не е реална“, каза в края на 2020г. Антъни Фучи, водещ специалист по инфекциозни болести в Америка и директор на Националния институт по алергии и инфекциозни болести (NIAID).
Ако искаме да се справим успешно с бъдещи вирусни и бактериални огнища, ще трябва да спрем патогените, които тихо циркулират в природата или сред превозвачи на диви животни и добитък, преди да избягат в човешките популации. Това изисква устойчиви, дългосрочни инвестиции в система за бионаблюдение, която проследява микробните рискове на нещо, чрез подход на молекулярно ниво. Имаме нужда от много по-добро разбиране на това как се държат тези микроскопични същества и опасностите, които представляват.
Повечето микроби са безобидни и дори от симбиотично значение. От друга страна, един трансмисивен междувидов птичи вирус може хипотетично да убие стотици милиони хора. Когато нов патоген преминава през градските центрове, прозорецът за реакция често е в рамките на седмици. Ако изчакате твърде дълго, лидерите ще бъдат изправени пред Хобсов капан: могат да спасят животи или икономиката си. Локдауните заради Ковид в Китай изпратиха ударни вълни към икономиката и глобалните вериги за доставки.
Правителствата на богатите страни със сигурност мислят много за риска от пандемия. И все пак, научното финансиране бива насочено много повече към известни болести и микроби, отколкото към бъдещи, вероятни рискове. „Все още сме заклещени в режима от 20-ти век за намиране на патоген, разработване на ваксина и чакане на следващия патоген“, казва Денис Карол, бивш директор на отдела за пандемичен грип и други нововъзникващи заплахи на Американската агенция за международно развитие (USAID).
Разбирането как микробите разменят гени и си сътрудничат в роящи се, междувидови мрежи, наречени микробиоми, е това, което ще стане особено интересно през следващите десетилетия. Тези безкрайно малки биологични същества процъфтяват в продължение на почти четири милиарда години и оцеляват в екстремни среди, от изгарящи хидротермални отвори в дълбоки океански окопи до Международната космическа станция. Потенциалните печалби от разкриването на генетичните тайни на микробите надхвърлят тези от превенцията на пандемията. Микробиологичната наука е централна за всички големи цивилизационни предизвикателства пред нас: продоволствената сигурност, биологичните оръжия, здравето на океана и изменението на климата, например.
В нашите океани, Арктика и региона на Амазонка микробиомите рециклират парникови газове като въглероден диоксид, азотен оксид и метан. И все пак една затопляща се планета може да промени техния метаболизъм и вероятно да подкопава тази роля. Проучванията показват доказателства за увеличени емисии на метан от естествено срещащи се системи за съхранение на въглерод, наречени „мивки“ в размразяващите се вечно замръзнали региони и намаляващите тропически гори.
До този век биолозите и генетиците разполагаха с малко инструменти за проучване, за да изследват този странен микросвят, до такава степен, че някои учени нарекоха микробите и съставната им ДНК „тъмна материя“. Това, което се промени, е бързото цифровизиране на биологията. Усъвършенстваните техники за секвениране, съчетани с мощни изчисления, изкуствен интелект и анализ на големи данни, откриха пътя за анализиране на ключовите молекули, носещи информация в изобилна и разнообразна популация от микроби. В същото време, абсолютната точност на технологията за редактиране на гени Crispr, моделирана на това, което научихме за това как бактериите копират и режат ДНК на хищни вируси, ни даде потенциала да поправим генетични нарушения, да удължим живота и да увеличим селскостопанската продукция.
През този век се наблюдава огромен скок в способността ни да четем, редактираме и пре-проектираме генетичния изходен код на клетките и биологичните системи. Пуснете произволна чаена лъжичка мръсотия или морска вода през секвенсор и ще намерите гигабайти генетична информация, някои от които биха могли да породят нови приложения за хранителни технологии и биоматериали. Съвременните хора са еволюирали в наситен с микроби свят. Има нонилиони (или 1-ца последвана от 30 нули) отделни вируси, много повече от всички звезди в наблюдаваната вселена. Има около 5 милиона, трилиона, трилиона бактерии.
Кристофър Мейсън, генетик и професор по физиология и биофизика в Weill Cornell Medicine в Ню Йорк, казва, че когато се секвенира част от човешкия геном, често се откриват генетични фрагменти, получени от древна микробна ДНК. Повсеместното разпространение на микробите вдъхновило Мейсън да разработи молекулярни карти за тях в най-големите транспортни центрове в света.
Екипът на Мейсън прекарва три години в събиране, секвениране и анализиране на проби от микробни тампони от повече от 60 глобални транзитни системи, където милиарди пътуващи се сблъскват с трилиони микроби. През 2021г. неговият консорциум, Метагеномика и метадизайн на подлезите и градските биоми (MetaSUB), съобщи за откриването на 10 000 неидентифицирани досега бактерии и вируси. „Хората смятаха, че ще бъде твърде трудоемко или твърде скъпо да се ловят патогени“, казва Мейсън. „Хората плащат данъци за армия, която защитава националната сигурност. Патогените в известен смисъл са наш враг“.
Джона Мазет, професор по епидемиология и екология на заболяванията в Калифорнийския университет в Училището по ветеринарна медицина в Дейвис, ръководи група, която проектира програма за наблюдение на заболявания, наречена Predict, чиито диагностични системи идентифицират нови вируси, за които се смята, че са високорискови за обостряне на инфекциозни заболявания. През 2018г. изследователите на Predict откриха и генетично секвенираха изцяло нови видове от вирусното семейство на Ебола, наречени Bombali ebolavirus, и откриха свръхсмъртоносния вирус Марбург в прилепи в Сиера Леоне в Западна Африка.
AI се доказва като трансформираща технология в нашата еволюционна надпревара с бъговете. В началото на 2020г. екип, ръководен от синтетичния биолог Джеймс Колинс от Масачузетския технологичен институт, използва AI, моделиран върху невронните мрежи в нашия мозък, за да открие структурно уникален антибиотик, ефективен срещу опасни щамове на бактерията Escherichia coli и устойчива на лекарства туберкулоза. Нарекоха го халицин, в почит на HAL 9000, компютърът на звездния кораб през 2001г.: Космическа одисея. „Те взеха 100 милиона химични съединения, вградиха ги в AI система и тя разбра как ще работят протеините и молекулярната химия, без те да ѝ казват“, казва Ерик Шмид, инвеститор в синтетична биология и бивш главен изпълнителен директор на Google. „Програмата буквално го откри“.
В друг пробив, „Дийп майнд Текнолъджис“, базираният в Лондон AI филиал на Alphabet Inc., родител на Google, дешифрира едно от най-неприятните предизвикателства на биологията: предсказване на 3D формата на протеина от неговата аминокиселинна последователност.
Съоснована от шахматното дете-чудо и невролог Демис Хасабис, „Дийп майнд“ разработи програма за дълбоко обучение, която точно моделира геометрията на протеините - градивните елементи на живота. Разберете формата на протеина и ще разберете много за неговата функция. В средата на 2021г. „Дийп майнд“ и Европейската лаборатория за молекулярна биология предоставиха база данни с отворен код за прогнозираните структури на около 20 000 протеина, експресирани в човешкия геном, и тези на 20 вида микроби.
Биоинженерството също разрушава векторите на болести по животните. Миналата година британска биотехнологична фирма, отделена от Оксфордския университет, наречена Oxitec, пусна във въздуха генетично модифицирани комари над Флорида Кийс. Oxitec разработи начин за потискане на популацията на инвазивен вид комари, наречен Aedes aegypti, който предава треските Зика и Денга и бързо се разпространява по целия свят със затоплянето на климата.
Това се прави чрез генетична промяна на мъжките Aedes, така че когато се чифтосват с женски, тяхното потомство наследява ген, който свръхпродуцира протеин. Това е смъртоносно за женските, хапещите, които търсят кръв за яйцата си. Мъжките потомци са незасегнати, но предават гена за съкращаване на живота. При изпитанията на Oxitec последва срив на популацията от 90%.
По-добрата осведоменост относно микробите също е от ключово значение за разработването на ваксини. Едногодишният обрат на Ковид беше предвестник на RNA (mRNA) и ваксините за вирусни вектори от компании като Pfizer, BioNTech, Moderna и AstraZeneca беше зашеметяващо постижение.
Също така имахме голям късмет, защото знаехме доста за коронавирусите от по-ранни епидемии на тежък остър респираторен синдром (ТОРС) и респираторен синдром на Близкия изток (MERS). Остават сериозни слепи точки. Изследване на експерта по пандемията Карол изчислява, че има между 631 000 и 827 000 вируса в 25 вирусни семейства в гостоприемници на бозайници и птици, които могат да имат потенциал да прескачат видове. Карол е председател на „Глобал Вайром Проджект“, амбициозно постижение за идентифициране и секвениране на основните вирусни заплахи на планетата.
Изграждането на „винаги работеща“ система за ранно предупреждение за откриване на възникващи заплахи и свързаните с тях инвестиции в здравеопазването и разработването на лекарства може да струва до 430 милиарда долара за десетилетие, прогнозира „Маккинси и Ко.“. Стръмно, да, докато не вземете предвид прогнозата на Международния валутен фонд, че пандемията от Ковид ще струва на световната икономика поне 12,5 трилиона долара загубен растеж до 2024г.
Какъвто и избор да направим, микробният свят ще продължи да ни изпраща био-сигнали. ТОРС, MERS, разпространението на птичи и свински грип, възраждането на Ебола, Зика и Малария – всички те отразяват повишените рискове от разпространение на болести, тъй като разрастващата се хранителна индустрия и мегаполисите посягат на естествените местообитания.
Десетилетният поток от антибиотици, антивирусни, противогъбични и антипаразитни средства в биосферата предизвика биохимични адаптации, които правят инфекциите по-трудни за лечение. Някои „супербактериални“ щамове на туберкулоза вече са мултирезистентни. „Кадансът на тези видове спешни случаи, не непременно в мащаба на Ковид, е от порядъка на всеки няколко години“, казва Камран Хан, лекар и основател на „Блу дот“, основана в Торонто компания за проучване на данни и цифрово здравеопазване.
Така че може да е разумно да слушаме какво ни казват микробите. Съдбите ни са преплетени и те ще са тук дълго време - дори и ние да не сме.
