Virus HIV, způsobující smrtelnou chorobu AIDS, zabil po celém světě již 25 milionů lidí. Odhaduje se, že v současné době je jím nakaženo okolo 33 milionů lidí. Nedávno publikovaná studie ukazuje, že tento zákeřný virus je naneštěstí velmi životaschopný.
Evoluce neprobíhá u všech typů organismů stejnou rychlostí. Některé z nich, takzvané „živoucí fosilie“, se v průběhu miliónů let prakticky nemění, u jiných můžeme pozorovat změny ještě takřka v průběhu našeho života. Takto kvapným evolutiv(č?)ním změnám však nemohou podléhat všechny typy organismů. Nejrapidnější změny zaznamenáváme u těch, které jsou dostatečně jednoduché, dostatečně často se množí a mají také velké množství potomků. Pro to, aby se co nejvíce proměňovaly, musí být organismy ale také dobře „namotivovány“. Nejlepší ze všech motivací totiž je, když je organismus vystaven boji o vzácné zdroje nebo tvrdé kanonádě od imunitního systému hostitele. Většinu těchto kritérií splňují parazité, a není proto divu, že jsou nejrychleji měnícími se organismy na Zemi. Stále pokračující výzkumy jednoho z nejhorších parazitů, viru HIV, ukazují, že tento virus se dokázal za posledních dvacet let skutečně velmi proměnit. Rozhodně však ne k naší velké radosti.
Válka mezi parazity a hostiteli
Parazité existují na světě pravděpodobně od samých počátků života. Prakticky neexistuje skupina organismů, mezi kterou bychom parazita nenašli. To, co dělá parazita parazitem, je pouze jeho životní strategie. Existují dokonce celé skupiny, které se na tuto strategii specializují. Například viry nejspíš ani nikdy ničím jiným než parazity nebyly. Pro své hostitele nejsou parazité ničí jiným než neoblíbenými trapiči. Existují však i lidé, kteří se dokážou z jejich existence vysloveně radovat. Myslíme teď přirozeně na vědce, zejména na evoluční biology, pro které vztahy mezi hostiteli a parazity představují bohaté přirozené laboratoře. Parazité a hostitelé se totiž vyvíjejí ve vzájemné koevoluci – na jeden tah parazita musí hostitel co nejrychleji odpovědět protitahem. V této vzájemné bitvě se proto oba dva vzájemně stimulují k co nejvyšším výkonům. Právě parazité tak představují jeden z nejvýznamnějších motorů biologické evoluce.
Mutacemi vpřed!
Díky své jednoduché stavbě (viz rámeček) jsou viry typem parazitů, kteří mohou držet krok s protitahy hostitele nejlépe. Boj s viry probíhá přímo na molekulární úrovni a protitahy hostitelů tedy přímo souvisejí se schopností buněk vytvářet si díky příhodným mutacím nové varianty genů. Ty pak budou moci uplatnit v dalším kole bitvy. Viry HIV jsou k boji velmi dobře vybaveny. Jednak se množí neuvěřitelně rychle a v obrovských množstvích (až 1010 částic denně), jednak mají jedinečně vysokou schopnost mutovat. Abychom byli konkrétnější: Na straně hostitelů – tedy nás, lidí – jde o proteiny, které najdeme na buněčných membránách, známé jako HLA proteiny (angl. Human Leukocyte Antigens). Tyto proteiny se účastní takřka všech imunitních reakcí – umožňují specializovaným buňkám (CD8+ T-lymfocytům) rozpoznat napadenou buňku a zlikvidovat ji. Geny pro tyto proteiny jsou sice nezvykle variabilní, zůstávají však nicméně typické pro jistou lidskou populaci.
1 : 0 pro virus
Díky rozsáhlé spolupráci britských, amerických, japonských a australských vědců došlo v nedávné době k rozsáhlému mapování genů pro HLA proteiny a únikových mutací viru HIV napříč pěti kontinenty. Jejich závěry však nejsou příliš optimistické. „Když se v populaci objeví ve velkém množství příznivý gen pro HLA, pozorujeme na druhou stranu vysoký stupeň mutací, které umožňují viru vzdorovat vlivům tohoto konkrétního genu,“ říká Rodney Phillips z Oxfordské univerzity, jeden ze spoluautorů studie. „Virus dokáže předběhnout lidskou variabilitu,“ uzavírá. A co přesně ze závěrů výzkumu, který zahrnul více, než 2800 pacientů z celého světa, vyplývá pro další vědecké bádání? „Důsledkem našeho výzkumu je, že jakmile objevíme účinnou vakcínu, bude nutno ji velmi rychle měnit, abychom udrželi tempo s vyvíjejícím se virem,“ říká další z účastníků projektu Philip Goulder, taktéž z britského Oxfordu.
Lékaři versus virus
Virus HIV nebojuje pouze s lidským imunitním systémem, ale i s vědci, kteří se proti němu snaží připravit účinný protilék. Tyto léky, zvané antiretrovirotika, jsou většinou cíleny na potlačení (inhibici) aktivity enzymů nutných k rozmnožení viru: reverzní transkriptázu (viz rámeček), proteázu a integrázu. Nedávná studie publikovaná pracovníky Lékařské fakulty Stanfordské univerzity v Kalifornii upřesnila, jak výrazně stoupá počet mutací viru HIV, které souvisejí s jeho odolností vůči těmto lékům. „Abychom byli schopni efektivně vystopovat šíření odolnosti virů vůči lékům, je třeba vypracovat seznam mutací, který bude považován za standartní a bude přijímán všemi výzkumnými studiemi,“ vysvětluje cíl snažení vědců Robert Shafer ze Stanfordu. Odborníci tedy analyzovali databázi čítající asi zhruba 15 000 vzorků z celého světa. Museli se přitom soustředit zejména na to, aby se do seznamu dostaly pouze ty mutace, které jsou mimo vší pochybnost spojené právě s rezistencí viru. Nyní znají 93 mutací. Na seznamu, který stejní odborníci sestavili v roce 2007, 16 nových mutací přibylo. 3 naopak ubyly, neboť se ukázalo, že nesouvisejí s odolností viru přímo.
Jak přišli lidé k HIV?
Strašák moderního lidstva a zejména afrických zemí, virus HIV, byl pro vědu objeven v roce 1983. Jeho původ v přírodě je však přirozeně mnohem starší – první lidé se tímto virem nakazili pravděpodobně již na počátku 20. století. A od koho na člověka virus prvně přeskočil? Pro odpověď na tuto otázku musíme nejprve připomenout, že viry HIV jsou vlastně dva. Oba se pravděpodobně vyvinuly v oblasti středozápadní Afriky z příbuzného viru SIV (angl. Simian Immunodeficiency Virus), který však africké opice, které jej hostí, poměrně bez úhony snášejí. Syndrom nedostatečné imunity se u nich vyskytne většinou pouze v případech, kdy virus přeskočí přes hranici jednoho biologického druhu (např. z kočkodanů rodu Chlorocebus na makaky vepří). Virus HIV 1 přeskočil na člověka z masa ulovených šimpanzů čego. Tento virus je zákeřnějším a nakažlivějším z obou druhů – většině světové populace, která je nakažena HIV, koluje v krvi některý z řady podtypů této varianty. HIV 2 není na rozdíl od svého nebezpečnějšího příbuzného tak snadno přenosný, a je proto stále omezen na oblast západní Afriky. Na člověka nepřeskočil ze šimpanzů, ale z jiného druhu afrického primáta, mangabeje rudohlavého, který obývá tropické pralesy východní Afriky v pásu od Senegalu po Ghanu.
Na hranici živého a neživého
Viry jsou skutečně specifickým typem parazitů, kteří se pohybují na samotné hranici živého a neživého. Ke správným „živým“ organismům jim totiž něco důležitého chybí – nejsou schopny množit se jinak než prostřednictvím napadené buňky hostitele. Díky tomu, že hlavní díl zodpovědnosti za své rozmnožení svalily na hostitele, mohou si parazitující viry dovolit velmi jednoduchou vnitřní stavbu. Kromě jednoho či dvou vláken nukleové kyseliny (známe viry, které používají DNA i RNA), obsahují už jen obal (kapsidu) nejrůznějších tvarů, složený z proteinů, případně i lipidů, a také několik enzymů nezbytných pro svém množení. Všechny starosti s výrobou energie tedy zůstaly na bedrech hostitele. Specifickou skupinou virů jsou retroviry (čeleď Retroviridae), mezi které patří i virus HIV. Nejdůležitější zbraní retrovirů je vlastní zvláštní enzym, zvaný reverzní transkriptáza. S jeho pomocí mohu svou vlastní genetickou informaci, která je v jejich případě uložena v RNA, přepsat do DNA a tu pak vložit do genomu hostitelské buňky. Díky této vychytralé strategii pak už hostitelská buňky vyrábí další kopie virů.
