Сергій Шамрай – есей про коронавірус

У часи, коли інформаційний простір заповнено по самі вінця фейками, додумуваннями, хворобливими фантазіями “експертів з вірусології та епідеміології” (котрі ще вчора були експертами у політиці, міжнародних взаєминах та макроекономіці), суспільство потребує голосу здорового глузду. До Вашої уваги – текст автора найсвіжішого в Україні університетського підручника з вірусології, доцента нашої кафедри Сергія Шамрая.

У режимі самоізоляції-самоконсервації-самоліквідації зробив таке невеличке загально вірусологічне «есе» про коронавірус.

Спочатку хотів пісню написати, але нот не знаю. Тому пропоную це, можливо комусь цікаво. Переглядати тільки у віці після 18 років біологам, які хоч трохи пам’ятають вірусологію.

Let’s start. Коронавірус SARS-CoV-2 (від англ. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2), спочатку відомий як 2019-nCoV (novel coronavirus 2019) належить до родини коронавірусів (Coronaviridae), підродини ортокоронавірусів (Orthocoronavirinae), роду бетакоронавірусів (Betacoronavirus), підроду сарбековірус (Sarbecovirus). Ці віруси мають геном з одноланцюговою позитивно-сенсовою РНК, віріони вкриті ліпідною оболонкою, плеоморфні і мають характерні вирости на оболонці. Нижче наведені зображення цього зловмисника з камер спостереження і портрет, намальований криміналістами зі слів очевидців.

вірусні частки
реконструкція будови вірусу

Походження і еволюція. Декілька команд швидко встановили генетичну схожість SARS-CoV-2 і бетакоронавірусів підроду Sarbecovirus, який зустрічається на кажанах. Ідентичність послідовності SARS-CoV-2 і пов’язаного з SARS коронавірусу кажанів (SARSr-CoV; RaTG13) з провінції Юньнань, Китай, складає 96,2%. Цікаво, що новий вірус має не дуже велику подібність з коронавірусом атипової пневмонії (пам’ятаєте про такий?) SARS-CoV (близько 79%) і коронавірусом близькосхідного респіраторного синдрому MERS-CoV (близько 50%). Крім цього, критична ділянка гену, якій кодує білок виростів на поверхні віріонів, ідентична відповідній ділянці геному вірусів, виділених з панголінів. Але коли і як саме відбувся перехід вірусу кажан-панголін-людина, залишається невідомим.

Хоча була виявлена лише 4% варіабельність геномних нуклеотидів між SARS-CoV-2 та RaTG13, варіабельність з урахуванням нейтральних замін нуклеотидів складає 17%, що дозволяє припустити, що розбіжність між двома вірусами значно більша ніж раніше оцінювали. Виникнення нових варіацій функціональних ділянок у рецептор-зв’язуючому домені (RBD) виростів, що спостерігається у SARS-CoV-2 та вірусів панголіну SARSr-CoV, ймовірно, викликана мутаціями та природним відбором, крім рекомбінації. Популяційний генетичний аналіз 103 геномів SARS-CoV-2 показав, що ці віруси еволюціонували у два основні типи в залежності від амінокислоти, закодованої в певній ділянці геномів. Ці типи позначені як L (закодований лейцин) та S (закодований серин). Незважаючи на те, що тип L (∼70%) є більш поширеним, ніж тип S (∼30%), S тип виявився попереднім варіантом. Оскільки тип L був більш поширеним на ранніх стадіях спалаху в Ухані, частота типу L зменшувалася після початку січня 2020 року. Втручання людини може чинити більш сильний селективний тиск на тип L, який може бути більш агресивним і поширюватися швидше. З іншого боку, тип S, який еволюційно старіший і менш агресивний, міг би збільшити відносну частоту через відносно слабший селективний тиск.

Реплікація. Рецептором, з яким зв’язується віріон SARS-CoV-2, є ангіотензинперетворюючий фермент 2 (angiotensin-converting enzyme 2, ACE2). Можливо, є додаткові рецептори/корецептори. Цікаво, що цей же рецептор використовує і збудник атипової пневмонії SARS-CoV. Білкові вирости на віріонах обох вірусів мають дуже великий афінітет до ACE2. Надалі відбувається опосередкований рецептором ендоцитоз, злиття мембрани ендосоми і оболонки віріону і всі події, які трапляються з багатьма іншими (+)РНК-геномними вірусами, дивіться на малюнок нижче.Ключовим питанням є те, чому саме легені виявляються найбільш вразливим цільовим органом для вірусів. Однією з причин є те, що велика поверхня легені робить їх дуже чутливими до вірусів, що вдихаються, але є також біологічний фактор. Було продемонстровано, що 83% клітин, що експресують ACE2, є клітинами альвеолярного епітелію II типу (alveolar epithelial type II cells, AECII), що дозволяє припустити, що ці клітини можуть служити воротами для вірусної інвазії. Крім того, показано, що AECII, що експресують АСЕ2, мають високий рівень множинних процесів, які потрібні вірусу для реплікації. Це дозволяє припустити, що саме AECII, що експресують АСЕ2, полегшують реплікацію коронавірусу в легенях.

схема взаємодії вірусу з клітиною

Експресія рецептора АСЕ2 також спостерігається у багатьох не легеневих тканинах, включаючи серце, нирки, ендотелій та кишковик. Важливо, що АСЕ2 сильно експресується на поверхні епітеліальних клітин кишечника, функціонуючи як ко-рецептор для поглинання поживних речовин, зокрема для резорбції амінокислот з їжею. Тому прогнозується, що кишечник також може бути основним місцем потрапляння в організм SARS-CoV-2 і що зараження могло бути ініційовано вживанням їжі з ринку Ухань, передбачуваним місцем спалаху. Чи дійсно SARS-CoV-2 може заразити епітелій кишечника людини, має важливе значення для фекально-оральної передачі та стримування поширення вірусу. Слід зазначити, що згідно з деякими нещодавніми публікаціями, чи людина може отримати SARS-CoV-2, торкаючись поверхонь або предметів, що мають на собі вірус, а потім торкаючись власних слизових оболонок, ще не підтверджено.

Вийшов друком підручник з вірусології доцента кафедри Сергія Шамрая

З радістю інформуємо, що нарешті, після років праці, вийшов друком підручник з Вірусології за авторством доцента кафедри мікології та фітоімунології Каразінського університету Сергія Миколайовича Шамрая та професора кафедри ботаніки Харківського національного педагогічного університету імені Г.С. Сковороди Дмитра Вікторовича Леонтьєва!

Повний текст підручника доступний за посиланням. Вивчайте вірусологію та будьте здорові!

Вийшов друком чек-лист грибів національного парку “Гомільшанські ліси”

mtaxДнями у журналі Mycotaxon вийшов друком анотований чек-лист (список) грибів та грибоподібних організмів національного природного парку “Гомільшанські ліси”, авторами якого виступили семеро мікологів – випускників Каразінського Університету. Четверо з них – Олег Прилуцький, Олександр Акулов, Ірина Яцюк та Андрій Усіченко – є викладачами кафедри мікології ХНУ.

Чек-лист – поширений у науці про різноманіття формат публікацій, основне призначення якого – вичерпно охарактеризувати видовий склад певних організмів на певній території. В подальшому такі дані лягають в основу масштабніших біогеографічних досліджень. Анотований перелік грибів та грибоподібних організмів національного парку “Гомільшанські ліси” вмістив 1469 назв, зробивши цю заповідну територію чи не найдослідженішою мікологами в Україні. В основу чек-листа було закладено власні дані авторів за підсумком майже 20 років досліджень, а також зібрані по крихтах опубліковані відомості інших дослідників, починаючи від XIX ст. до сьогодення.

Prylutskyi, O.V., Akulov, O.Y., Leontyev, D.V., Ordynets, A.V., Yatsiuk, I.I., Usichenko, A.S., Savchenko, A.O., 2017. Fungi and fungus-like organisms of Homilsha Forests National Park, Ukraine. Mycotaxon 132, 705. doi:10.5248/132.705 (full text available: http://www.mycotaxon.com/resources/checklists/prylutski-v132-3.pdf)

Навіщо живому лісу мертва деревина?

20707983_1933408400204266_7797455872853706590_n

У природі немає нічого мертвого.

Т. Готьє

Часто людям здається, що ліс був би красивішим та зручнішим для прогулянок, якби складався тільки зі здорових дерев. Коли люди бачать старі, покручені чи повалені дерева, то іноді думають, що ліс поганий, недоглянутий, що у лісі безлад. Це не дивно, адже для людини властиво бажання все навколо себе впорядковувати. Та й самі слова «мертва деревина» асоціюються з болем, втратою, тобто з чимось негативним.

Деревна ламань у лісовому яру (фото Є. Яцюка)

Що таке мертва деревина?

Стр4-5_сухостійне дерево-ЯцюкЄ
Сухостійне дерево (фото Є. Яцюка)

Мертвою деревиною називають власне мертві дерева (ті, що лежать, або ще стоять) та їх частини, а також змертвілі частини живих дерев. Це можуть бути сухі та поламані гілки, відмерлі корені, шматки кори.

Звідки береться у лісі мертва деревина?

Є декілька основних причин. По-перше, між деревами у лісі існує постійна конкуренція за світло. Слабшим деревам бракує світла для фотосинтезу і вони відмирають. Те саме нерідко відбувається з нижніми гілками живих і здорових дерев – згадайте густий сосновий ліс, де живі гілки знаходяться тільки на самих верхівках дерев.

По-друге, дерева гинуть під дією факторів біогенної (гриби, бактерії, комахи, тощо) та абіогенної (холод, посуха, вітер) природи. Найчастіше ці фактори діють разом – наприклад, дерево було пошкоджене морозом і після цього на ньому почали розвиватися трутовики.

Діяльність людини – рубки, пожежі, висаджування екзотичних порід дерев – також є окремим фактором, що може сильно впливати на лісові екосистеми та кількість мертвої деревини в них.

Вирубка і спалювання залишків (фото Є. Яцюка)

Чому і для кого мертва деревина така важлива?

Перш за все, мертва деревина – це цінне джерело живлення для багатьох живих істот. Особливо полюбляють її гриби. На Сході України вченими-мікологами було виявлено понад 500 видів найрізноманітніших грибів, що мешкають на мертвій деревині. Серед них є рідкісні та охоронювані.

Рахкавка на гливі зачехленій
Рахкавка на гливі зачехленій (фото І. Яцюк)

Глива зачехлена

Цей гриб можна побачити на старих, тих, що помирають або на вже відмерлих стовбурах осик. Грибниця живе в деревині роками, але не завдає шкоди рослині. Тільки тоді, коли осика відмиратиме від старості, на її поверхні утворяться видимі плодові тіла. Хоча на Сході України глива зачехлена трапляється часто, у багатьох країнах Європи вона знаходиться під охороною.

Урнуля кратеровидна
Урнуля кратеровидна (фото І. Яцюк)

Урнула кратеровидна

Гриб плодоносить навесні, у березні-квітні. Темні чашоподібні плодові тіла виростають з мертвої деревини, зануреної у ґрунт. Хоча урнула охороняється у низці країн Європи, в Україні її поширення і статус потребують досліджень.

Саркосцифа австрійська
Саркосцифа австрійська (фото І. Яцюк)

Саркосцифа австрійська

Саркосцифи замешкують маленькі опалі гілочки дерев, занурені у ґрунт. Яскраво-червоні плодові тіла гриб формує ранньої весни. У англомовних країнах мають народну назву «чаша ельфів». На сході України побачити їх можна у добре збережених дубових лісах.

Трутовик дубовий

У країнах Європи цей гриб занесений до багатьох Червоних списків і використовується як індикатор цінних, збережених листяних лісів. Цей рідкісний трутовик здатний заселяти живі та повалені стовбури дуба лише дуже великого діаметру. Отже, для його збереження у лісі мають залишатися старі дерева.

Мертва деревина – це джерело живлення для комах та їх личинок. Деревоїдні комахи – основний харч для комахоїдних лісових птахів та інших тварин – наприклад, кажанів.

Вухань звичайний

Вухань звичайний, як і багато інших кажанів, виводить дитинчат у дуплах, виготовлених дятлами у м’якій, заселеній грибами деревині. Влітку кажани живляться комахами, контролюючи їхню чисельність. Великі вуха цього кажана допомагають йому вловлювати звуки, які видають комахи.

Вухань звичайний (фото Яцюк Є.)
Вухань звичайний (фото Є. Яцюка)

Деякі види комах самі по собі є рідкісними і потребують охорони.

Так, жуки-вусачі є однією з ключових ланок у лісових екосистемах. Їхні личинки живляться грибницею, що розвивається у гнилій деревині. Таким чином, вусачі допомагають швидше зруйнувати рештки відмерлих рослин та розчистити місце для молодих дерев. До Червоної Книги України занесені великий дубовий вусач та жук-олень.

Жук-олень (фото О. Дронова)
Жук-олень (фото О. Дронова)

Жук-олень

Цей жук – найбільший з жуків України, довжина самців з рогами може сягати 8 см. Вид занесений до Червоної Книги України, має статус «рідкісний». Личинки жука-оленя розвиваються у мертвій деревині, ураженій білою гниллю.

Для багатьох тварин мертва деревина також служить сховищем та місцем відпочинку.

Порося свині дикої (фото Є. Яцюка)
Порося свині дикої (фото Є. Яцюка)

Свиня дика

Дикі свині почуваються комфортно у великих лісових масивах з численними буреламами та заростями, в яких безпечно виводити поросят. Лісові вони віддячують сповна – шукаючи поживу, свині розпушують підстилку та верхній шар ґрунту.

Вечірниця дозірна

Вечірниця дозірна, або руда (фото Є. Яцюка)
Вечірниця дозірна, або руда (фото Є. Яцюка)

Вечірниця дозірна, як і усі види кажанів, що живуть в Україні, занесена до Червоної Книги. Це найчисельніший вид кажанів у лісах Харківщини. У дуплах дерев вечірниця виводить своїх дитинчат.

Білка звичайна (вивірка)

Білки можуть самі робити сховища на деревах, але коли є готові дупла, вони їх із задоволенням займають. Влітку вони влаштовують кладові – закопують жолуді в землю. Про деякі кладові тварини забувають, і насіння з них навесні проростає. Поширюючи насіння дерев, білки підтримують існування лісу.

Сова сіра (фото В. Яроцького)
Сова сіра (фото В. Яроцького)

Сіра сова

Ця лісова сова живиться дрібними гризунами. Для неї важливо, щоб у лісі було багато дуплястих дерев. У деяких дуплах сови ховаються вдень, коли вони неактивні і вразливі для хижаків. У інших, великих та сухих, дуплах сови влаштовують гнізда. Оскільки самі сови видовбувати дупла не вміють, вони заселюють вже готові сховища.

Горностаї та ласки

Знаходять собі прихисток під поваленими деревами та серед хмизу.

Лісова соня

Під пнями та поваленими стовбурами мешкають не тільки миші та нориці. Лісова соня – нічний гризун, що взимку впадає в сплячку в норах, а влітку живе в дуплястих деревах.

Черепахи та змії

Черепаха болотяна (фото В. Яроцького)
Черепаха болотяна (фото В. Яроцького)

Вуж звичайний (фото Н. Брусенцової)
Вуж звичайний (фото Н. Брусенцової)

Холоднокровні тварини полюбляють приймати сонячні ванни, лежачі на повалених стовбурах.

Мертва деревина зберігає воду та мінеральні речовини.

Мох брахітецій шорсткий (фото О. Барсукова)
Мох брахітецій шорсткий (фото О. Барсукова)

Мохи

Багато мохів використовують мертву деревину як субстрат для прикріплення та джерело води. Також для них важливо, що деревина підносить їх над землею, захищає від опалого листя та забезпечує потрібний рН. Наприклад, на дуже вологій мертвій деревині з кислим рН у лісах Східної України можна побачити мох брахітецій шорсткий.

Лишайники

На відміну від мохів, лишайники можуть оселятися у сухіших умовах. Так, суху деревину полюбляють лишайники з роду кладонія.

Відновлення лісу

Мертва деревина зберігає воду та мінеральні речовини, а також створює навколо себе стабільний мікроклімат. Це сприяє росту та розвитку молодих дерев.

Молоді сосни проростають з гнилого стовбуру (фото В. Яроцького)
Молоді сосни проростають з гнилого стовбуру (фото В. Яроцького)

Вільха чорна: молода рослина зростає на поваленій колоді (фото Є. Яцюка)
Вільха чорна: молода рослина зростає на поваленій колоді (фото Є. Яцюка)

То що ж робити з мертвою деревиною у лісі?

Наразі у лісовій галузі України подекуди збереглася думка про абсолютну шкідливість мертвої деревини – «розсадника шкідників та хвороб». Але сучасна біологічна наука змінює уявлення про роль мертвої деревини в лісі!

Вихолощені насадження дерев одної породи та віку створюють максимально сприятливі умови для стрімкого поширення паразитів та шкідників лісу. Можна провести аналогію: немає кращого місця для колорадського жука, ніж велике, однорідне та «здорове» картопляне поле. Натомість природні, складноорганізовані ліси підтримують екологічний баланс організмів. У таких лісах багато екологічних ніш; чисельність шкідників та паразитів регулюють їхні природні вороги.

Повалені стовбури дерев та6 молодий ліс, що поновлюється (фото Є. Яцюк)
Повалені стовбури дерев та молодий ліс, що поновлюється (фото Є. Яцюк)

Що можна зробити для збереження лісового біорізноманіття?

  1. Мінімізувати використання мертвої деревини як палива. Розуміти, що мертва деревина – домівка або джерело їжі для багатьох істот. Особливо важливо зберігати у лісі великорозмірну деревину;
  2. У заповідних територіях, де основною метою є збереження біорізноманіття – повністю відмовитися від т.зв. «санітарних заходів», щоби підтримувати максимальну різноманітність екологічних ніш;
  3. У господарчих лісах, які використовуються для лісозаготівель, намагатися знайти компроміс між потребами людини й живої природи. Запровадити законодавчі норми збереження мертвої деревини, неушкоджених ділянок лісу, тощо;
  4. У парках та міських зелених зонах – зберігати дуплясті старі дерева, за можливістю залишати повалені колоди;
  5. Підвищувати обізнаність населення щодо ролі мертвої деревини у лісових екосистемах;
  6. Залучатися і залучати активні верстви населення до моніторингу і охорони рідкісних видів тварин, грибів та рослин, що пов’язані з мертвою деревиною.

Наші контакти:

Текст: Ірина Яцюк, Олег Прилуцький

Дизайн: Катерина Зайцева

Фото: Єгор Яцюк, Ірина Яцюк, Володимир Яроцький, Наталя Брусенцова, Олексій Барсуков, Олександр Дронов

Брошура видана за підтримки фонду Раффорд

rf-logo

Завдяки мікологам Каразінський отримав статус Data Publisher у GBIF – першим серед українських університетів!

Як ми вже повідомляли раніше, розпочалася неформальна співпраця гербарію кафедри мікології та фітоімунології з Global Biodiversity Information Facility – найбільшим у світі порталом відкритих даних з біорізноманіття.

Ми раді повідомити, що Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна відтепер здобув офіційний статус Data Publisher у GBIF! Раніше такий статус мали лише 2 українські наукові установи.
Дякуємо за сприяння Дмитрові Щигелеві, команді PlutoF Workbench та нашому випускникові й вірному другові Антонові Савченку.

GBIF