1. yle.fi
  2. Uutiset

Viruksia on kaikissa ja kaikessa, ne ovat ihmiselle pahiksia, hyviksiä ja yhdentekeviä – ja yksi niistä pitää nyt ihmiskuntaa polvillaan

Viruksilla on muutama geeni, ihmisellä 30 000. Silti virusten merkitys meidänkin lajimme synnylle ja kehittymiselle on valtava.

virukset
Lähikuva lasilevystä mikroskoopin alla.
H1N1-sikainfluenssaviruksia unkarilaisen tutkijan mikroskoopissa vuonna 2009, jolloin sikainfluenssa yltyi pandemiaksi. EPA

Ilman viruksia maailma ja sen elämä olisivat kehittyneet aivan muuksi kuin se, mihin olemme tottuneet. Millaisia me ihmiset olisimme, vai olisiko meitä ollenkaan? Olisiko elämää ylipäätään? Sitä voi vain spekuloida.

Useimmat ihmiset taitavat ajatella viruksia vain pahalla, varsinkin tänä koronavuonna, mutta valtava enemmistö viruksista ei ole meidän tai muiden bakteereita suurempien eliöiden vihollisia, saati tappajia. Valtaosa on meille haitattomia, ja osa on jopa hyödyllisiä.

Ykkösen jälkeen 32 nollaa. Sata kvintiljoonaa. Niin paljon viruksia lasketaan olevan, paljon enemmän kuin maailmankaikkeudessa tähtiä. Viruksia on kaikissa ja kaikessa, kaikkialla ja koko ajan.

Akatemiatutkija Matti Jalasvuori Jyväskylän yliopistosta esittää virusten määrästä toisen avaruusvertauksen. Vaikka ne ovat vain muutamien kymmenien nanometrien mittaisia, millimetrin miljoonasosia, niistä tulisi peräkkäin aseteltuna jono, joka yltäisi pois Linnunradalta, Andromedan galaksiin asti.

Kvintiljoona = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

Virusten alkuperästä ei ole yksimielisyyttä. Ehkä niitä oli jo ennen kuin oli kunnollisia soluja, eliöiden rakennuspalikoita, joista myös me ihmiset koostumme. Matti Jalasvuori on sillä kannalla.

– Virukset ovat kyllä lähtöisin niin aikojen alusta kuin vain mahdollista. Ensimmäinen virus oli olemassa ennen modernin kaltaista solua, hän sanoo.

Elämän kaikista päähaaroista – bakteereista, arkeista ja aitotumallisista soluista – löytyy viruksia, jotka ovat selvästi sukua toisilleen; niinpä ne ovat todennäköisesti olleet olemassa jo ennen näiden peruslinjojen haarautumista, Jalasvuori perustelee.

Siitä on kuitenkin niin kauan, että tämän jutun tarpeisiin hypätään pitkä aikaloikka vaiheeseen, jolloin meillä ihmisillä oli jo solumme ja virukset alkoivat vaikuttaa meihin, eivät vain pikku mausteena vaan varsin perusteellisesti.

– Perimässämme on paljon virusten jäänteitä, ja me ihmiset olemme hyvin pitkälti perimämme tuotoksia. Sillä tavalla olemme jossakin määrin velkaa viruksille, vaikka ei se tietenkään tarkoita, että vaikutus olisi aina hyvä, Jalasvuori sanoo.

Hän ottaa esimerkiksi ne muutamat virukset, jotka ovat evoluution varrella päätyneet meidän perimäämme mutta eivät lähisukulaisiimme simpansseihin.

– Kukaanhan ei tiedä, miten ne ovat vaikuttaneet siihen, että ihminen on kehittynyt tällaiseksi ja simpanssi sellaiseksi kuin se on.

Mustavalkoinen kuva pikkupojasta, joka katselee polkuautossa istuvaa simpsanssia.
Ihmisen ja simpanssin arvioidaan eronneen omille evoluutiopoluilleen 6,5–7,5 miljoonaa vuotta sitten. Valokuva on otettu Englannissa 1960-luvulla. Ernst Voller /John Drysdale/ AOP

Otetaan aikaloikka vielä lähemmäksi, noin sadan vuoden taakse. Silloin maailmassa riehui espanjantautipandemia, joka tappoi kymmeniä miljoonia ihmisiä parissa vuodessa. Taudin aiheuttaja oli lintuinfluenssavirus.

Se ei ole hävinnyt maailmasta, onpahan vain muuttunut paljon vaarattomammaksi meille ihmisille, joten sairastamme tappajataudin perillistä yhtenä hengitystieinfektiona muiden joukossa.

– Yleensähän virukselle ei ole hyötyä siitä, että se aiheuttaa hyvin vakavia oireita. Viruksen näkökulmasta sen tehtävänä on jatkaa omaa tarinaansa. Mitä lievempiä oireita virus aiheuttaa, sitä todennäköisemmin ihmiset levittävät sitä, sanoo Matti Jalasvuori.

Influenssavirukset muuttuvat nopeasti, mutta ärhäkimmät mutaatiot karsiutuvat, koska niiden isännät sairastuvat vakavasti tai jopa kuolevat, ennen kuin virus ehtii loikata uuteen ihmiseen.

Espanjantaudin leviäminen alkoi suurista sotilasjoukoista, leireistä ja juoksuhaudoista ensimmäisen maailmansodan aikana. Ehkä luonnonvalinnalla oli tarvetta karsia rajuja mutaatioita vasta poikkeusolojen jälkeen.

– Toinen syy taudin lievenemiseen oli sen tehokas leviäminen. Kun monella alkoi jo olla immuniteetti sitä vastaan, se saattoi edelleen aiheuttaa vakavia oireita yksittäisissä ihmisissä mutta yhä pienemmässä osassa populaatiota, Jalasvuori sanoo.

Hän muistuttaa kuitenkin, että influenssa voi edelleen koitua kohtalokkaaksi kenelle tahansa meistä, jos sen saa huonoon aikaan eikä elimistö osaa reagoida siihen tarpeeksi nopeasti ja oikein – vähän niin kuin tämän koronankin tapauksessa, hän lisää.

Mustavalkoinen lehtikuva rokotusjonossa seisovista afrikkalaisista ja pala lehtitekstiä, jossa kehutaan parhaillaan rokotettavana olevan  naisen rohkeutta.
Etelä-Afrikassa Natalissa määrättiin vuonna 1904 kaikki rokotettaviksi isorokkoepidemian vuoksi. Brittilehti raportoi rokotusjonosta.H. Spencer Swann / Everett Collection / AOP

Monia virustauteja vastaan on kehitetty hyvinkin tepsiviä rokotteita, mutta hävittämään on kyetty vain yksi tauti, vuonna 1980 nujerretuksi julistettu isorokko. Mikä teki siitä poikkeuksen?

– Isorokko on ollut kaikista viruksista suurin vitsaus ihmiskunnalle läpi historian. Siksi sen hävittämiseen nähtiin hyvin paljon vaivaa, vastaa Matti Jalasvuori.

Isorokko tappoi historiansa aikana satoja miljoonia ihmisiä. Myös yhteiskunnalliset seuraukset olivat valtavia, ja perintö näkyy yhä esimerkiksi Amerikoissa. Niitä valloittamaan lähteneiden espanjalaisten tuliainen tappoi suurimman osan alkuperäisasukkaista.

– Se varmasti auttoi eurooppalaisia ottamaan haltuun ne alueet, ja osittain siksi siellä on pääosin eurooppalaisperäinen populaatio.

100-luvun isorokkoepidemiat puolestaan vaikuttivat Rooman valtakuntaan. Jos se olisi säilynyt, millainenhan Eurooppa mahtaisi olla nykyään, Jalasvuori pohtii.

– Rooma oli pitkään valon lähde Euroopan alueella. Kun Rooma hajosi, mentiin aika pitkäksi aikaa synkkiin vesiin. Eihän se sortuminen yksittäisestä taudista johtunut, mutta taudeilla on ollut paljon vaikutusta läpi historian.

Piirroskuva neljästä rakkuloiden peittämästä potilaasta sekä lääkäristä.
Intiaanien elimistö oli eurooppalaisten tuoman isorokon edessä aivan puolustuskyvytön. Tämä 1500-luvun piirustus esittää asteekkipotilaita. GL Archive / AOP

Viruksia on hyvin monenlaisia. Vaikka ne ovat vain nanometrien kokoisia, toiset ovat siinä joukossa isoja ja toiset pieniä. Ne voivat olla pyöreitä, nauhamaisia tai särmikkäitä. Perimä voi olla DNA:ta tai RNA:ta, yksi- tai kaksisäikeistä. Joidenkin proteiinikuoren päällä on lipidivaippa.

Kaikella tuolla on merkitystä, kun virustauteja vastaan kehitetään rokotteita. Voitokkaassa kisassa ratkaisee, juokseeko virus rokotteelta karkuun.

COVID-19-rokotteen kehittämiseksi on tehty ennennäkemättömiä panostuksia ja otettu ensi kertaa tosi käyttöön uusia menetelmiä. Edistyksestä on saatu lupaavia tietoja, mutta vielä ei voida sanoa, kuinka tehokas tulos meihin lopulta tuikataan.

Mitkä ominaisuudet tekivät isorokkoviruksesta sellaisen, että rokote puri siihen lopullisen tehokkaasti?

– Isorokkovirus on tosi iso verrattuna tähän koronavirukseen tai vaikka influenssaan. Isorokkoviruksen perimä on niin iso, ettei RNA-molekyyliin mahdu niin monta geeniä kuin virus tarvitsisi toimiakseen. DNA taas on paljon kopiontivarmempi, Matti Jalasvuori selittää.

Koska DNA-molekyyliin kertyy mutaatioita paljon hitaammin kuin RNA:han, isorokkovirus ei ehtinyt karata rokotteelta, toisin kuin esimerkiksi influenssavirukset, joita edellisvuotinen rokote ei enää tunnista.

– Se on pohjasyy siihen, että isorokon hävittäminen ylipäätään oli mahdollista. Samasta syystä influenssan hävittäminen rokotteella ei tule olemaan koskaan ainakaan helppoa. Ja uusia influenssoja voi tulla luonnoneläimistä esimerkiksi sikatiloille, joista ne sitten päätyvät ihmisiin.

Suorakaiteen muotoisia viruksia rykelmänä.
Isorokon aiheuttaja, suuriin DNA-viruksiin kuuluva variolavirus, elektronimikroskoopin kuvassa vuonna 1975. Everett Collection / AOP

Marburg, ebola, hanta, hiv – ja nyt tämä ympäri maailmaa levinnyt COVID-19. Vaikka valtava enemmistö viruksista ei ole kiinnostunut ihmisistä, edelleen on viruksia, joiden edessä ihmisen elimistö ja lääketiedekin ovat varsin avuttomia.

Mutta kun ajatellaan kaikkea sitä, mitä virukset ovat aiheuttaneet ihmiskunnan historiassa, Matti Jalasvuori kuvailee näitä meidän päiviämme kulta-ajaksi.

Infektiotautien todellisuus on ollut osa ihmiskunnan historiaa niin kauan kuin olemme kasautuneet yhteisöihin, siis vähintään kymmenentuhatta vuotta, hän sanoo.

– Nyt ihmetellään, miten meille kävi näin huono tuuri, että tuli tämä korona. Missä tahansa muussa ajan pisteessä suuressa ihmisyhteisössä tämä olisi naurettavan helppo tilanne siihen nähden, mitkä taudit silloin velloivat ilman, että niihin oli mitään hoitokeinoja.

Totta kai on hyvä, ettei sellaisia tauteja ei enää ole aktiivisesti meidän keskuudessamme, mutta se ei tarkoita, ettei niitä voisi olla, Jalasvuori sanoo. COVID-19 on osoitus siitä.

– Viruksia ei kunnioiteta tarpeeksi. Niillä on vain muutama geeni, mutta ne saavat ihmiskunnan aika hyvin polvilleen, jos huono mäihä käy.

kasvokuva miehestä, jonka kasvot ovat rokonarpiset ja silmät sokeat.
Isorokko ehti vielä sokeuttaa ja arpeuttaa tämän aasialaismiehen muutamia vuosia ennen hiipumistaan maapallolta. CDC / PHIL

Matti Jalasvuori aikoi alkujaan ryhtyä tähtitieteilijäksi, mutta kertoo tajunneensa matematiikan ja fysiikan opintojen aikana, että maailman mielenkiintoisin asia on elämä, niin arkea kuin se meille täällä maapallollamme onkin.

– Jos sitä katsoisi ulkoapäin tähtitieteilijänä ja näkisi, että on tämmöinen planeetta, missä on elämää, niin sehän olisi siistein asia, jonka voi kuvitella. Nuorempana elämää tuli ehkä pitäneeksi vain vähän monimutkaisempana kemiana, mutta sitähän se ei oikeasti ole.

Se oivallus sai hänet löytämään biologian, ja gradututkielmassaan hän ajatteli kertoa, miten virukset ovat alun perin syntyneet. Aineistoja lukiessaan hän tajusi, ettei vastausta tiennyt kukaan.

– Sellaisestahan tutkija innostuu kaikkein eniten!

Viruksiin syventyessään Jalasvuori alkoi havaita niitä monenlaisissa ja monen mittakaavan prosesseissa, erimerkiksi meemeissä eli ideoissa ja käyttäytymistavoissa, jotka leviävät kulttuureissa ihmiseltä toiselle.

Maailmankaikkeuksissakin saattaa kehityksen eri vaiheissa esiintyä viruksen kaltaisia prosesseja, jotka tuottavat uusia maailmankaikkeuksia. Sellaistakin Jalasvuori puntaroi kirjassaan, josta on tänä vuonna on ilmestynyt uudistettu painos, Virus – kosmoksen kapellimestari.

Omalla tavalla elävä

Viruksella ei ole omaa solurakennetta eikä aineenvaihduntaa. Siksi viruksia ei yleensä pidetä elollisina. Vaikea niitä on kuitenkin aivan elottomiksikaan mieltää, ja helposti tulee puhuttua niiden tuhoamisesta tappamisena.

– Elämää on ylipäätään kohtuullisen vaikeaa määritellä. Kapeasti katsottuna virukset eivät ole eläviä. Mutta ne ovat kuitenkin osa sitä prosessia, joka on elossa, sanoo Matti Jalasvuori.

Kansainvälinen virustaksonomiakomitea ICTV on määritellyt virukset kuolleiksi. Jalasvuori on ihan eri mieltä.

– ICTV on ihan rehellisesti sanottuna väärässä! Siellä ollaan vain liian jääräpäisiä ja halutaan vetää asioiden välille rajoja ilman, että otetaan huomioon kokonaisuutta.

Jos ottaa askeleen taaksepäin, näkee viruksen olevan elossa, vain vähän eri tavalla kuin perinteiset kromosomit, Jalasvuori sanoo.

– Ihmisen DNA koostuu meidän solujemme kromosomeista. Se on yhdentyyppinen perinnöllinen molekyyli. Eri kategorioita voi ajatella olevan viisi, joista kaksi viimeistä ovat erilaisia viruksia. Se on sujuva jatkumo meidän kromosomeistamme viruksiin.

Välistä löytyy monenlaisia muita kopioitujia, jotka liikkuvat eri tavoin solujen välillä ja perimän sisällä. Ne kaikki ovat osa elämää, ja kaikki käyttävät soluja lisääntyäkseen, me pääasiassa yhtä ja samaa, virukset useita. Se oikeastaan on prosessin ainoa ero, Jalasvuori sanoo.

Viruksilla ei ole omia soluja, mutta ne omivat niitä isäntäeliöltä, kuten ihmisen keuhkosoluihin pyrkivä koronavirus SARS-CoV-2.

Röntgenkuva keuhkoista ja rintakehästä.
Soluun päässyt virus käyttää sitä kopiokoneenaan, kunnes se tuhoutuu. Kopiot jatkavat matkaa ja tuhoavat lisää soluja. Tämä röntgenkuva on koronapotilaan keuhkoista. Mohamed Abdelrazek / Alamy / AOP

Virukset tappavat kaiken aikaa niin paljon soluja, että biomassana laskien niitä kuolee joka tunti koko ihmiskunnan verran. Mutta se on ihmisten onneksi vain vertailua.

Valtaosa viruksista on erikoistunut bakteereihin. Niillä on vain yksi solu, mutta niitä riittää, virusten tavoin paljon enemmän kuin maailmankaikkeudessa tähtiä.

Ihmisille vaarallisia bakteereja syövät virukset, bakteriofagit eli faagit, ovat ihmisille hyvä uutinen. Kun mikään perinteinen hoitokeino ei auta, ne voivat pelastaa henkiä.

Matti Jalasvuori kertoo yhden menestystarinan.

Vain faagit saattoivat enää auttaa

Yhdysvaltalainen Tom Patterson sai muutama vuosi sitten Egyptin-matkallaan elimistöönsä Acinetobacter baumanni -bakteerin.

Se kuuluu bakteereihin, joihin Maailman terveysjärjestö on kehottanut etsimään pikaisesti uusia hoitokeinoja, koska moniin kantoihin eivät tehoa enää mitkään antibiootit.

– Bakteeri alkoi vähitellen syödä Pattersonia sisältäpäin. Amerikassa annettiin kaikki mahdolliset tavanomaiset hoidot, mutta lopulta lääkärit totesivat, että mitään ei ollut enää tehtävissä. Kuolema oli varma, Jalasvuori kertoo.

Pattersonin puoliso alkoi etsiä vaihtoehtoisia hoitokeinoja ja löysi kolme tutkimusryhmää, joiden tutkimat faagit voisivat ehkä auttaa.

– Siinä vaiheessa Patterson oli ollut koomassa jo pitkän aikaa ja hänen kaikki elimensä olivat luovuttamassa. Kun faageja oli annettu kolme päivää, hän heräsi koomasta, ja nykyisin hän on täysin terve.

Pattersonin sairastumisesta ja toipumisesta voi lukea pitkän artikkelin Britannian yleisradioyhtiön BBC:n verkkosivulta (siirryt toiseen palveluun).

Faageilla voi siis parhaassa tapauksessa tehdä sellaista, mihin tavanomainen lääketiede ei pysty. Antibioottien kaltaista bakteeritulehdusten vastaista kenttätykistöä faageista ei kuitenkaan ole luvassa.

Antibiootit ovat toimineet bakteereihin kohtalaisen laajakirjoisesti, mutta faagit ovat isäntäspesifistä täsmähoitoa, sanoo Matti Jalasvuori.

– Yksi faagi voi tehota yhteen bakteeri-infektioon 400:sta, jotka tulevat sairaalassa vastaan. Siksi faageilla hoitaminen ei tule koskaan olemaan samalla tavalla suoraviivaista kuin antibioottien käyttäminen.

Piirros pitkulaisesta bakteerista ja useista sitä pienemmistä viruksista.
Taiteilijan näkemys faageista bakteerin kimpussa. Aaron Bastin / Alamy / AOP

Faagiterapia ei ole uusi oivallus. Faagien tutkiminen alkoi jo kauan ennen antibioottitutkimusta.

Kanadalais-ranskalainen mikrobiologi Félix d’Herelle eristi ensimmäiset faagit punataudista toipuvan potilaan ulosteesta vuonna 1917. Kaksi vuotta myöhemmin keino oli jo hoitokäytössä. Pensilliini, ensimmäinen antibiootti, keksittiin vasta kymmenen vuoden päästä.

Faageilla hoidettiin bakteeritulehduksia lännessäkin vielä 1940-luvulla, mutta antibioottien kehittyminen lopahdutti kiinnostuksen. Niidenhän uskottiin tekevät tuota pikaa lopun ihmisten kaikista bakteeri-infektioista.

Neuvostoliitossa ja muualla Itä-Euroopassa faagien käyttöä ja tutkimusta jatkettiin, mutta lännessä mielenkiinto virisi uudelleen vasta 1990-luvulla, kun liikakäyttö oli vienyt antibioottien tehoa ja samalla uskon niiden kaikkivoipaisuuteen.

Rohkeimmissa arvioissa faageista ennustetaan joidenkin infektioiden käypää hoitoa jo lähivuosina, mutta kaikkiin tulehduksiin tepsivää apteekin hyllytavaraa bakteerien viruksista ei koskaan tule, olivatpa ne ihmisten kannalta kuinka hyviksiä tahansa.

Lue myös:

Vain kerran se on onnistunut täysin: rokotukset pyyhkivät tappajaviruksen koko maailmasta – 40 vuotta isorokon hävittämisestä

Lepakkojen virus aiheutti ihmisille pandemian mutta lepakot eivät sairastu – evoluutio on hyvittänyt kömpelöä lentäjää erikoisella immuunijärjestelmällä

Täältä voit lukea kaikki tuoreimmat uutiset koronaviruksesta.

Kuuntele Yle Areenassa:

Lue seuraavaksi