Kaj nas netopirji lahko naučijo o virusih

Z dr. Marino Dermastia poglobljeno o netopirjih: o nenavadnem imunskem sistemu, stresnem življenju in toplo-hladnem odnosu z ljudmi. 

Objavljeno
04. april 2020 06.00
Posodobljeno
04. april 2020 06.00
Netopirji nadzorujejo številčnost žuželčjih populacij, so pomembni opraševalci rastlin in raznašalci njihovih semen. Na fotografiji je netopir vrste veliki podkovnjak, ki živi tako na Kitajskem kot pri nas. FOTO: Shutterstock
Netopirji so znova v nemilosti, saj naj bi bili vir koronavirusa sars-cov-2, ki je ustavil svet. Znanstveniki tega niso potrdili. Res je, da so netopirji ena izmed vrst, pri katerih so našli sorodne koronaviruse, a našli so jih tudi pri drugih živalih. Poleg tega še nikoli ni bil zaznan neposreden prenos katerekoli vrste koronavirusov z netopirjev na ljudi. Vsekakor pa je treba poudariti, da je glavni dejavnik širjenja okužbe človekov način življenja.

Kljub temu te edine leteče sesalce na Kitajskem, v Indoneziji in drugih državah že množično preganjajo iz naravnih habitatov in pobijajo. S tem si delajo medvedjo uslugo, saj so netopirji zelo pomembni za ekosistem. O tem smo se pogovarjali s prof. dr. Marino Dermastia, znanstveno svetnico na Nacionalnem inštitutu za biologijo.

Netopirji so za glodavci druga najštevilnejša skupina sesalcev.
Več kot tisoč vrst jih živi na vseh celinah razen na Antarktiki.
​Hranijo se z žuželkami, sesalci, ribami, krvjo, sadjem in cvetnim prahom.
Vseh 30 v Sloveniji živečih vrst netopirjev je zavarovanih.


 

So znanstveniki potrdili, da je bil naravni gostitelj koronavirusa sars-cov-2 netopir, natančneje kitajski podkovnjak, Rhinolophus sinicus?


Od neposredne potrditve naravnega rezervoarja ali naravnega gostitelja smo zaradi cele vrste omejitev pri raziskavah verjetno še zelo daleč. Čeprav so netopirji okuženi z več virusi, je koncentracija teh v njihovem telesu tako nizka, da do nedavnega ni bila določljiva niti z najsodobnejšimi molekularnimi tehnikami. Kadar raziskovalci v vzorcih izoliranih nukleinskih kislin najdejo zaporedja, ki ustrezajo virusnim, jih primerjajo z zaporedji znanih virusov, ki so jih pred tem določili v vzorcih drugih netopirjev ali drugih živali. V primeru virusa RNK, kot je sars-cov-2, ki razmeroma hitro mutira, to pomeni, da njegovo zaporedje primerjajo z nukleotidnimi zaporedji množice zelo podobnih koronavirusov, ki se od omenjenega razlikujejo le zelo, zelo malo. Zato je težko vedeti, ali gre za isti virus, ki se je nekoliko spremenil, ali za povsem novo različico.


Med možnimi gostitelji oziroma vmesnimi členi je tudi luskavec.


Že verjetnost preskoka virusov z živali na človeka je majhna, še veliko manjša pa je pri preskoku z netopirjev neposredno na človeka, saj so stiki med tema dvema vrstama sesalcev zelo redki. Takšni virusni preskoki se zato večinoma zgodijo posredno, prek vmesnega gostitelja. Pri virusu sars-cov, ki je leta 2003 povzročil epidemijo bolezni sars, naj bi bile vmesni člen cibetovke, pri virusu sars-cov-2 pa luskavci. Ti nenavadni sesalci so v ilegalni mednarodni trgovini z živalmi prav v vrhu. Njihove luske so cenjene v tradicionalni medicini – posušene, pečene, upepeljene in nato skuhane v olju, maslu, kisu in urinu dečkov so po prepričanju azijskih narodov vir učinkovin za zdravljenje nevroz, histeričnega joka otrok, žensk, obsedenih s hudičem, malarije in gluhosti. Poleg tega luskavce lovijo za prehrano, torej so pogosto v stiku z njimi.

image
Pangolin velja na Kitajskem za delikateso, luske in druge dele telesa pa uporabljajo tudi v tradicionalni kitajski medicini. FOTO: Reuters


Raziskave so pokazale, da so tudi luskavci, kot veliko drugih živali, okuženi s številnimi koronavirusi, od katerih pa večina ne okužuje ljudi. Koliko luskavčevi virusi prispevajo k zdajšnji pandemiji, si znanstveniki niso edini. V članku v reviji Nature ugotavljajo, da koronavirus, ki so ga izolirali iz malajskih luskavcev, ni povsem enak temu, ki povzroča pandemijo, a naj bi bil dovolj podoben, da bi lahko vanj mutiral. To naj se ne bi zgodilo neposredno, temveč prek prenosa na druge živali, ki jih na Kitajskem gojijo na farmah in prodajajo na tržnicah v Wuhanu, torej na piščance, race, cibetovke, ježevce, prašiče ali bambusove podgane. Avtorji članka sklenejo, da je iskanje izvora virusa in njegove evolucije pomembno, vendar ni nujno, da bomo izvor ali vmesne člene našli in potrdili. Še več, tudi če jih bomo, to ne bo dovolj, da bi preprečili novo pandemijo.

»Čeprav so netopirji okuženi z več virusi, je koncentracija teh v njihovem telesu zelo nizka.«


 

Vrniva se k netopirjem. Ti so naravni gostitelji nekaterih virusov, mers-cov, sars-cov-2, verjetno tudi ebole, marburga, vendar sami večinoma ne zbolijo. Kaj je skrivnost njihovega imunskega sistema?


Res je, netopirji so gostitelji več virusov, a redko zbolijo. Odgovor znanstveniki iščejo v njihovem imunskem sistemu, ki naj bi bil evolucijska prilagoditev na izjemno lastnost netopirjev med sesalci – letenje, kar vključuje tudi zelo hitro presnovo. Ta vodi do povišane ravni kisikovih prostih radikalov, zaradi česar nastanejo poškodbe celic, iz teh se izločijo delci DNK in se znajdejo na mestih, kjer ne bi smeli biti. Vsi sesalci, tudi netopirji, lahko takšne poškodbe zaznajo in nanje odgovorijo, kot bi odgovorili na vstop organizma, ki povzroča bolezen. Pri netopirjih pa je z evolucijo ta obrambni mehanizem, ki običajno vodi do vnetnih procesov, oslabel, domnevno zato, ker je energijsko potraten. S tem so netopirji postali zelo dovzetni za virusne okužbe.

image
Vse vrste so v Sloveniji zavarovane, med njimi je 10 vrst, ki so tudi del evropskega omrežja območij Natura 2000, kjer se posebna pozornost namenja ohranjanju njihovih habitatov. FOTO: Tomi Lombar


Sicer jih uravnotežujejo s konstitutivnim izražanjem genov prirojene imunosti ali novih genov, ki ciljajo viruse. Čeprav je obrambni odgovor slaboten, je še vedno prisoten. Očitno gre za dovolj učinkovit, a ne premočan odziv na viruse. Stalno vključen imunski odgovor bi pri večini sesalcev povzročal vnetne reakcije, netopirje pa varujejo mehanizmi, ki smo jih šele začeli odkrivati.

»Preskoki z netopirjev na druge živali in tudi človeka so zelo redki.«


 

Zakaj se virusi v netopirjevem organizmu namnožijo in nato preskočijo na drugo žival? Bi med vzroke lahko šteli stres ob izgubi naravnega habitata, podnebne spremembe, ki vplivajo tudi na krhke ekosisteme, kjer hibernirajo?


Razmere, v katerih pri netopirjih pride do povečane koncentracije virusov v telesu, znanstveniki šele odkrivajo. Sklepamo, da se to zgodi, ko so v stresu, kaj je zanje stresno, pa večinoma lahko samo ugibamo. Neposredno so dokazali le, da se je koncentracija virusa močno povečala po prestavitvi netopirjev iz devettedenske hibernacije pri 8 stopinjah Celzija na 24 stopinj. Ker je prebujanje iz hibernacije povezano z velikimi fiziološkimi, tudi hormonskimi spremembami, posredno sklepajo, da bi se to lahko dogajalo še ob drugih takih spremembah, na primer pri parjenju, brejosti … Prav tako bi jim stres lahko povzročali podnebne spremembe, izguba življenjskega prostora zaradi delovanja človeka, preganjanje urbanih kolonij netopirjev, morda tudi lovci. Vse pa kaže na to, da je namnožitev virusa nujna stopnja za njegovo prelitje na drugo živalsko vrsto.


Kaj pa preskoki v nasprotni smeri, s človeka na žival? Pojavila so se prva poročila, da se je s sars-cov-2 okužila mačka. (Dokazov, da se virus prenaša z mačk na ljudi, ni, zato jih nikar ne preganjajte!)


V posebnih razmerah so mogoči tudi taki preskoki. Med trenutno epidemijo poročajo v Belgiji o mački in v Hongkongu o psu, ki sta bila pozitivna na sars-cov-2. Živali naj bi se okužili od lastnikov, vendar nista kazali znamenj bolezni. To lahko pomeni, da sta končni prejemnik – virus se je prenesel, a njegova trenutna zgradba ne omogoča vstopa v celice in pomnoževanja, zato ni možnosti za širjenje okužbe. Podobna hipoteza naj bi veljala tudi za sars-cov-2 pri ljudeh – morda so se ljudje z njim okužili že pred pandemijo, vendar je bila koncentracija virusa prenizka za razvoj bolezni. Če bi tak virus v človeškem telesu mutiral do stopnje, ko bi se začel pomnoževati, bi se lahko razširil tudi na širšo populacijo.

»Netopirji nadzorujejo številčnost žuželčjih populacij, raznašajo semena, oprašujejo rastline, ki jih uporabljamo za prehrano.«


Kako bi nam izjemen imunski sistem netopirjev lahko pomagal v boju proti virusom?


Raziskave netopirjev so bolj usmerjene v iskanje virusnih delcev ali zaporedij nukleinskih kislin, v smislu virusnih rezervoarjev, in le redke vključujejo imunski sistem netopirjev. Eno takih so nedavno objavili znanstveniki iz ZDA, Nemčije, Rusije, Singapurja in Nizozemske in kaže na robusten protivirusni odgovor netopirjev, povezan z zelo hitrim širjenjem virusa med celicami. Gostiteljev odgovor omejuje umiranje celic zaradi virusa, kar naj bi olajšalo pomnoževanje virusa. Na podlagi rezultatov predvidevajo, da je imunski odziv netopirjev povezan z evolucijo virusov, ki se zelo hitro širijo. Medtem ko so netopirji pred takimi virusi zaščiteni, druge živalske vrste, ki imajo povsem drugačen imunski sistem, niso. Kako bomo rezultate te in podobnih raziskav uporabili za izboljšanje našega zdravja, pa bo pokazal čas.

image
Na Kitajskem veljajo za simbol sreče, a zaradi epidemije jih zdaj preganjajo. FOTO: Igor Modic 

 

Koronavirusi pri netopirjih niso nič nenavadnega, bi jih lahko imele tudi vrste, ki živijo v Sloveniji?


Kitajski podkovnjak z latinskim imenom Rhinolophus sinicus, ki naj bi bil domnevni rezervoar virusa sars-cov-2, je azijska vrsta podkovnjakov, rodu, katerega vrste živijo tudi pri nas. Leta 2010 so naši raziskovalci z inštituta za mikrobiologijo in imunologijo pri ljubljanski medicinski fakulteti analizirali vzorce iztrebkov sedmih vrst netopirjev s 27 lokacij po Sloveniji in virusna nukleotidna zaporedja, podobna zaporedjem koronavirusov iz skupine sars-cov, določili v skoraj 40 odstotkih vzorcev malih podkovnjakov (Rhinolophus hipposideros). V istem času so nemški, češki in kitajski znanstveniki določili podobna virusna nukleotidna zaporedja v vzorcih iz Blasijevega netopirja, ki naj bi v Italiji in Sloveniji izumrl. Določene virusne sekvence niso bile identične virusu, ki je takrat povzročil epidemijo sarsa, a naj bi jih obravnavali kot potencialne viruse, ki bi lahko z mutacijo vodili do preskoka. Na Kitajskem in pri nas živi tudi veliki podkovnjak in pri kitajskih so že odkrili viruse. Ali nas mora to skrbeti? Trenutno ne, saj pri našem načinu življenju praktično ni mogoče, da bi se zgodil preskok virusov z netopirjev.

Poznamo več kot ​1200 vrst netopirjev. Okoli 40 vrst jih je v Evropi. V Sloveniji živi okoli 30 vrst netopirjev.  Vrste, ki živijo na našem ozemlju, uvrščamo v tri družine: podkovnjaki (Rhinolophidae), gladkonosi netopirji (Vespertilonidae) in dolgokrilci (Miniopteridae).


 

Netopirje znova preganjajo, toda v naravi imajo pomembno vlogo.


Njihova vloga je izredno pomembna. So druga najštevilnejša skupina sesalcev, za glodavci, in predstavljajo petino vseh sesalskih vrst. Povsod na planetu, razen na Antarktiki, živi več kot tisoč vrst netopirjev in so med ključnimi členi terestričnih združb. Nadzorujejo številčnost žuželčjih populacij, so pomembni opraševalci rastlin in raznašalci njihovih semen. Različne vrste netopirjev se hranijo z žuželkami, sesalci, ribami, krvjo, sadjem in cvetnim prahom; svoj plen iščejo z eholokacijo. So zelo stara skupina, iz obdobja pred približno 50 milijoni let. V vsem tem času naj bi se razvijali skupaj in soobstajali s številnimi virusi.


Kaj vas pri njih najbolj fascinira?


Moje osnovno raziskovalno in pedagoško zanimanje je razvoj rastlinskih semen in interakcije rastlin s patogenimi mikrobi. Netopirji so se v tej zgodbi pojavili predvsem pri prvem področju. Popolnoma so me in me še vedno fascinirajo prilagoditve rastlinskih cvetov, s katerimi privabljajo netopirje – opraševalce. Še posebej pa sem med gostovanji na floridski univerzi v Gainesvillu spoznala, kako lahko enostavno vplivamo na odnos ljudi do netopirjev ali v resnici do česarkoli. Tam so se odločili preganjati človeško vraževernost in nezaupanje do netopirjev s postavitvijo »netopirske hiše« sredi kampusa. Netopirji so jo kmalu vzeli za svojo in kolonija v njej je precej velika. Večeri, ko netopirji odletijo iz svojega domovanja, so dogodek za celo mesto, vsak dan se zbere množica, ki uživa ob pogledu na nočni odhod na lov.

image
Marina Dermastia FOTO: Sašo Radej

ℹProfesorica botanike in biologije celice


Dr. Marina Dermastia ima več kot trideset let izkušenj z raziskovanjem razvoja rastlin in molekulskih interakcij gospodarsko pomembnih rastlin z njihovimi patogeni (predvsem fitoplazmami in virusi). Je profesorica botanike in biologije celice na Univerzi v Ljubljani in Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana, znanstvena svetnica na Nacionalnem inštitutu za biologijo ter članica uredniškega odbora slovenske izdaje revije National Geographic.


Raziskovalci in novi virus


Nacionalni inštitut za biologijo pokriva tudi področji mikrobiologije in virologije, zato se v času pandemije proaktivno odziva na reševanje doslej neznane bolezni. Raziskovalci tako med drugim proučujejo vplive pojava virusa v človeški populaciji na naravo in človekovo okolje, vplive dezinfekcijskih sredstev na okolje in organizme in na zdravje človeka, prav tako testirajo različne materiale, ki se uporabljajo za zaščitno opremo.