Podmiotowość wirusa

Każdy mieszkaniec planety, który wychodzi z domu, lub chociażby ma dostęp do mass mediów, zetknął się z drobną cząsteczką, która przyczajona w nabłonku płuc i na powierzchniach komunalnych czyha na swój łup: człowieka czy inne zwierzę, by przykleić się do ofiary i wypełnić jej wnętrze własną informacją genetyczną. Cząsteczka, rozmiarów rzędu tysięcznych części milimetra, zdemaskowała mechanizmy, nad których patologiczną obecnością przeszliśmy do porządku dziennego i odkryła przed hiperkapitalistycznym społeczeństwem światowego ryzyka nietrwałość fundamentów, na których zbudowało ono porządek współczesnego świata. Większość koronawirusów nie jest co prawda niebezpieczna dla człowieka, lecz stanowi integralny element biosemiosfery1 każdego organizmu żywego, wplatając się w jego sieć interakcji, a także w stanowiący esencję życia, jakie znamy, kwas (deoksy)rybonukleinowy. Dzięki niedawnej intensyfikacji badań nad SARS-CoV-2 życiorys koronawirusów został dookreślony w wielu szczegółach tak ściśle, że możemy naszkicować jego uproszczony obraz, podejmując jednocześnie próbę zmiany perspektywy z ludzkiej na wirusową2.

SARS-CoV-2 jest wirusem osłonkowym należącym do rodziny Coronaviridae. Wirion ma kształt kulisty o średnicy od pięćdziesięciu do dwustu nanometrów i otoczony jest wypustkami (ang. spikes) o długości od dziewięciu do dwunastu nanometrów, które nadają mu wygląd przypominający koronę słoneczną. Jest to cecha charakterystyczna koronawirusów, której zawdzięczamy nazwę tej rodziny. Genom wirusa został skrzętnie zsekwencjonowany i opisany, głównie w celu umożliwienia analizy jego zachowań i ich wpływu na ciało człowieka. Informacja genetyczna zapisana jest na dodatnio spolaryzowanej pojedynczej nici RNA. W celu uproszczenia i zachowania zwięzłości ograniczę się do opisu kilku z wielu czynników odgrywających rolę w interakcji wirusa i ludzkich gospodarzy, co w pewnym sensie nazwać można postrzeganiem przez wirusa świata zewnętrznego.

Środowiskiem naturalnym wirusów jest wnętrze żywych komórek. Wirusy nie są zdolne do samodzielnego metabolizmu, rozmnażania ani poruszania się. Do przeprowadzenia funkcji, które klasyfikujemy jako Życie, muszą wykorzystywać maszynerię białkową gospodarza. Gdy w jakiś sposób, czy to drogą kropelkową, czy podczas kontaktu z zanieczyszczoną powierzchnią, wirus trafi do organizmu człowieka, rozpoczyna się wieloetapowy, skrzętnie kontrolowany proces adhezji (przyczepienia się) cząstki do komórki gospodarza. Zasadniczą rolę odgrywa tutaj białko S (ang. spike protein). Białko to składa się z dwóch części, a każda z nich odgrywa konkretną rolę w procesie „wejścia”. Eksponowana na powierzchni wirionu3 część S1 zawiera domenę wiążącą receptor (ang. RBD ‒ receptor-binding domain), która specyficznie łączy się z receptorem na powierzchni komórki gospodarza, determinując tropizm (czyli reakcję ruchową na bodźce zewnętrzne) i patogenność wirusa. Receptorem, z którym RBD wykazuje największe powinowactwo, jest ACE2 (ang. Angiotensin­ -converting enzyme). W warunkach fizjologicznych enzym ten odpowiada głównie za katalizowanie przekształcenia angiotensyny I w angiotensynę II. Ta przemiana hormonalna skutkuje kurczeniem błony mięśniowej naczyń krwionośnych, czego efektem jest zwiększenie ciśnienia krwi w naczyniach. Tkanką, która cechuje się najwyższym poziomem ekspresji tego receptora, jest nabłonek oddechowy płuc, czego bezpośrednim skutkiem są objawy oddechowe u zakażonych wirusem.

Cząsteczka wirusa trafia do wyścielonego nabłonkiem układu oddechowego i łączy się z receptorem ACE2 dzięki domenie RBD białka S1. W tym modelu receptor komórkowy ACE2 jest „znamieniem postrzeganym”, tak jak dla kleszcza jest nim kwas masłowy. Połączenie to inicjuje zmiany konformacyjne białka S2, których skutkiem jest fuzja błony komórkowej z otoczką wirusa i „wylanie się” wnętrza wirusa do cytoplazmy komórki. Zmiana konformacyjna jest więc tutaj „znamieniem czynionym” – efektem wywołanym przez bodziec. Parafraza rozważań Jakoba von Uexküll’a4, dotyczących kleszcza, mogłaby tu brzmieć następująco: Mówiąc obrazowo:

każdy podmiot zwierzęcy (wirusowy) atakuje swój przedmiot dwiema częściami szczypców (receptora) – częścią postrzegania (domena RBD w białku S1) i częścią działania (białko S2). Pierwszą częścią przyznaje przedmiotowi znamię postrzegane (rozpoznaje receptor ACE2, czyniąc komórkę „godną” ataku), drugą zaś: znamię czynione (fuzja błon). W ten sposób określone właściwości przedmiotu stają się nośnikami znamion postrzeganych, a inne nośnikami znamion czynionych.

Jednak nawet podczas „wejścia” do komórki wirus nie jest samowystarczalny. Do poprawnego funkcjonowania maszynerii opartej na białku S wymagane są enzymy proteolityczne, dostarczane przez komórkę gospodarza. Opisano trzy enzymy biorące udział w tym wydarzeniu i wykazano, że inhibicja (unieczynnienie) najważniejszego z nich jest wystarczająca, by powstrzymać wniknięcie wirusa do komórek hodowanych in vitro. Można więc pokusić się o metaforę, w której semiosfera wolno występującego wirusa ograniczona jest do wyczekiwania połączenia domeny RBD z receptorem ACE2. Zanim się to wydarzy, wirus jest ślepy, niemy i jakby zakokoniony. Oczywiście czynniki zewnętrzne nadal na niego wpływają. Promieniowanie UV będzie uszkadzać jego materiał genetyczny, detergenty wypalą dziury w kapsydzie, a roztwór etanolu uszkodzi błonę, czyniąc go niewirulentnym (czyli niezdolnym do zakażania).

Jednak żadnego z tych bodźców wirus nie postrzega. Jest jedynie przedmiotem ich działania. Martwą materią o potencjale przebudzenia i wpływania na materię ożywioną. Gdy wydarzenie takie nastąpi, a czynniki białkowe gospodarza przeprowadzą niezbędne cięcia, semiosfera wirusa rozszerza się o komórkę Homo sapiens, będącą tutaj jego ofiarą. Dalsze etapy procesu są znacznie bardziej skomplikowane, a granica między podmiotem, a przedmiotem zaciera się do tego stopnia, że odróżnienie ich od siebie wymaga użycia specjalistycznych metod biologii molekularnej i genetyki. Wchodzić na ten grunt bez uzbrojenia się w odpowiednią nomenklaturę i narzędzia molekularne byłoby nierozsądnym, więc w tym miejscu opuścimy wirusa i komórkę, by mogły one zająć się swoimi sprawami.

Możemy jednak skierować naszą uwagę na interpretację wydarzeń, których świadkami byliśmy przed chwilą. W tym celu oprę się na dyskusji, którą von Uexküll zainicjował w Pasażach5. Wykazał on, że ani kleszcz, ani żaden inny byt nie jest maszyną zdolną jedynie do przyjmowania impulsów i wyrzucania z siebie efektów, a operatorem takiej maszyny, centrum własnej semiosfery otoczonej bogatym światem wokół.

Stawiamy zwięzłe pytanie: czy wirus jest maszyną, czy operatorem; ledwie przedmiotem czy podmiotem?

Fizjolog uzna wirus za maszynę i powie: „W wirusie można wyróżnić receptor, to jest: białko S1 i efektor, to jest: białko S2, powiązane ze sobą, ponieważ stanowią dwie podjednostki jednej glikoproteiny. Zmiana kształtu S1, wywołana rozpoznaniem receptora ACE2, wywoła zmianę kształtu S2, co jest wystarczające, by nastąpiła infekcja. To wszystko jest jedną maszyną, w której nie sposób odnaleźć operatora.”

„Tu właśnie leży błąd – odpowie biolog – żadna pojedyncza część wirusa nie posiada cech maszyny, wszędzie działają operatorzy”.

Fizjolog będzie ciągnął niewzruszenie: „Na przykładzie wirusia właśnie wykazać można, że wszystkie działania wynikają wyłącznie z odruchów, a ich łańcuch stanowi podłoże każdej maszyny zwierzęcej. Łańcuch taki rozpoczyna się receptorem, to jest: aparatem, domeną RBD białka S1, przez który docierają tylko określone zewnętrzne wpływy, jak sekwencja aminokwasowa receptora ACE2, wszystkie inne pozostają przymglone. Kończy się on efektorem, czyli białkiem S2, które mediuje fuzję błon.”

„Jest właśnie przeciwnie – odpowie biolog – mamy tu wszędzie do czynienia z operatorami, nie zaś częściami maszyn. Bowiem wszystkie poszczególne komórki łańcucha odruchowego działają nie w oparciu o przekazywanie ruchu, lecz przekazywanie bodźca. Bodziec musi zostać przez podmiot dostrzeżony i wcale nie występuje w przedmiocie.”

W tym miejscu pojawiam się ja i przerywam tę dyskusję. Biolog i fizjolog dyskutowali przecież jakby o zwierzęciu, o bycie znacznie bardziej skomplikowanym niż wirus. Kleszczowi nikt nie odmówi bycia ożywionym, natomiast wirusowi jak najbardziej. Gdy przyglądamy się mechanizmowi internalizacji wirusa przez komórkę człowieka, dostrzegamy, że działanie białka „spike” do złudzenia przypomina maszynę. Komórki łańcucha odruchowego nie są w białku S prawdziwymi komórkami, a jedynie aminokwasami, z których jest zbudowane. Działają w oparciu o przekazywanie ruchu, przekazywanie energii z jednej aminokwasowej cegiełki do drugiej, czego skutkiem jest zmiana konformacji całego fragmentu białka. Bodziec wcale nie musi zostać przez podmiot dostrzeżony. Internalizacja przydarza się wirusowi. Nie ma w nim operatora.

Wyspecjalizowane białko S nie jest wystarczające do zaatakowania komórki i do swojego działania wymaga komórkowej proteazy, czyli enzymu tnącego proteiny. Nawet na dalszych etapach infekcji wirus pozostaje przedmiotem działania maszynerii białkowej gospodarza. Zinternalizowany wirus jest otoczony pęcherzykiem i oddzielony od wnętrza komórki. Do opuszczenia bąbelka także potrzebne są narzędzia gospodarza, bez których wirus nie będzie zdolny kontynuować swojego zadania. Uwolniony do cytoplazmy ofiary materiał genetyczny wirusa byłby bezużyteczny, gdyby maszyneria translacyjna gospodarza nie rozpoznała go jako matrycy do syntezy białek potrzebnych do przejęcia kontroli nad komórką i wytworzenia kolejnych kopii wirusa. Wirus jest w dużej mierze przedmiotem działania, ale też i jego efektem. A jednak opanowuje komórkę, kontrolując jej działanie do tego stopnia, że porzuca ona swoje dotychczasowe obowiązki i cała skupia się na propagacji wirusa. Zmusza ją do pełnej współpracy, wycisza jej wołania o pomoc i powoduje, że staje się ona rezerwuarem, z którego wypływają tysiące nowych wirusów, które zaatakują siostry komórki. Komórka staje się przedmiotem działania nieożywionego podmiotu. Tak jak w dialektyce pana i niewolnika6 granice (samo)świadomości rozmywają się i w pewnym momencie ciężko jest wskazać podmiot odpowiadający za dynamikę infekcji. Czy fakt, że komórka wyciąga ku wirusowi receptorową i enzymatyczną pomocną dłoń, nie czyni jej równie lub nawet bardziej sprawczą we własnej destrukcji?

Śmierć komórki jest tylko efektem ubocznym. Wirus chce się mnożyć. Nie wierzę, by czerpał z zabijania jakąś radość. Chyba że czuje satysfakcję robienia tego, do czego został „stworzony”, „powołany”, „wyewoluowany”.

Rozważania te można wzbogacić o fakt, że niektóre wirusy mogą zostać wbudowane w materiał genetyczny zainfekowanej komórki, ukrywając się w ten sposób przed układem immunologicznym gospodarza. Wirus w takiej formie oczekuje na sprzyjające warunki i aktywuje się dopiero w momencie osłabienia gospodarza. Oczywiście do pobudki znów niezbędna jest maszyneria molekularna gospodarza, a sam wirus jest niezdolny do przeprowadzenia własnego przebudzenia.

Uśpione wirusy i ich fragmenty stanowią około ośmiu procent całkowitego genomu człowieka. Dzięki postępowi genetyki potrafimy je odnaleźć, zidentyfikować i nazwać, ale pomysł wyznaczenia granicy między materiałem genetycznym człowieka a bytującymi w nim wirusami jest chybiony. Na przestrzeni miliardów lat ewolucji wirusy stały się integralną częścią genomu, a ich usunięcie wywołałoby śmierć komórki. Genom przestałby funkcjonować tak jak powinien, ponieważ wklejone w niego wirusy odgrywają rolę strukturalną i regulacyjną. Granice między ożywionym a nieożywionym przestają obowiązywać. Podmiot i przedmiot zamieniają się miejscami i przenikają się. Sprawne cięcie molekularnego skalpela czy nanometrowy rysik genetycznego kartografa nie są w stanie rozdzielić miliardów lat wspólnej ewolucji. Jakob von Uexküll próbował wejść w Umwelt kleszcza i wykazać, że nie jest on jedynie maszyną. Dzisiejsze rozważania sięgają dużo dalej. Ich efektem jest postrzeganie sieci zależności między niezliczoną liczbą aktorów7, w której każdy podmiot posiada własną semiosferę, którą wpływa na semiosfery innych uczestników ekosystemu. Dzięki dociekaniom nauki ludzkość usypuje mandalę reprezentującą złożoność i współzależność bytów ożywionych i nieożywionych. Ziarnko po ziarnku obraz dopełnia się. Wyłaniająca się z niego wizja przedstawia biliony bytów w centrum swoich semiosfer, ale ich suma nie wynosi żadnej z nich na piedestał. Zaplątani w utkaną z indywidualnych nitek tkaninę istnienia, wszyscy jesteśmy równi, niezastąpieni i niezbędni.

Analizując wzajemne relacje między naukami (bio)chemicznymi, a kognicją, Ladislav Kováč8 przywołuje koncepcję kognicji zawartej w prostych molekułach, zwłaszcza białkach, zaproponowaną przez Jacques’a Monoda. Zgodnie z nią proteiny są zdolne rozróżniać i wybierać partnerów w postaci substratów. W momencie przyłączenia substratu o wysokim powinowactwie enzym przechodzi zmianę konformacyjną, wynikającą z przemiany termodynamicznej. Ważna jest tutaj zdolność wybrania dokładnie tego substratu, do którego najlepiej pasuje przestrzenna i chemiczna budowa miejsca aktywnego enzymu. Monod zaznacza, że każde białko występujące w naturze jest produktem ewolucji i jest najlepiej przystosowane do wykonywania teleonomicznej funkcji zorientowanej na cel. Kováč uważa, że dzięki plastyczności cząsteczki białka, która po związaniu substratu zmienia swój kształt, możemy mówić o „molekularnej świadomości”, co czyni cząsteczkę białka „żywą”. W swojej pracy przywołuje również termin „soma” w rozumieniu Roberta Rosena, czyli to, co jest żywe, to, w czym zakotwiczona jest biologia. Idąc dalej tym tropem, świadomość, czyli zdolność bytu do przyjęcia różnorodnych stanów wewnętrznych, konstytuuje esencję życia.

W białkach to właśnie celowość ich interakcji jest odpowiedzialna za możliwość przyznania im możliwości kognicji, co odróżnia je od reakcji chemicznych w nieożywionym świecie, ponieważ te są „nieuniknione, deterministyczne, pozaczasowe i nie cechujące się kognicją”9 i nie były kształtowane przez wydarzenia ewolucyjne. Świadomość molekularna składa się z dwóch nierozłącznych aspektów: po pierwsze ‒ rozpoznania i nadania znaczenia, po drugie – akcji molekularnej. Tak jak „klasyczna” świadomość jest procesem bodźca i reakcji. Na wszystkich poziomach skomplikowania, od molekuł, przez komórki, po instytucje społeczne, wiedza jest akumulowana w czasie i przechodzi przez filtr naturalnej selekcji. Model bodźca i determinowanej przez strukturę cząstki reakcji wydaje się być bardziej właściwy niż model procesowania informacji. Na koniec swojej pracy Kováč stawia tezę, że „teoria wszystkiego” może wcale nie być opisem interakcji elementów tworzących świat, a raczej teorią umysłu i jego relacji z postrzeganym wszechświatem.

Chociaż takie postrzeganie molekuł, a zwłaszcza białek, do których jest mi tak blisko (komu nie jest?), wydaje się być pociągające i napełniające kosmos elementem magicznym, to wzbudza we mnie pewne wątpliwości, zwłaszcza kiedy przyglądam się wirusowemu białku spike. Rzeczywiście białko S „wybiera” sobie partnera do rozmowy w postaci receptora ACE2 i wydaje się, że ma ono z góry wyznaczony cel, którym jest wejście do komórki i rozpoczęcie zakażenia. Nie mogę się jednak zgodzić, gdy mówi się o celowości ewolucji w ogóle. Wydaje mi się, że jest to zjawisko inherentnie bezcelowe, które zachodzi i podtrzymuje się, wybierając najbardziej optymalną drogę, ale jednocześnie dokonuje też niezliczonej ilości błędnych wyborów. Gdyby nie selekcja, świat zalany zostałby mnogością form nieprzystosowanych do niczego konkretnego. Chociaż białko S zorientowane jest na cel, to ewolucja, która ukształtowała je w ten sposób, jest procesem bezcelowym.

Wart podkreślenia wydaje mi się też fakt, że białko S, po związaniu receptora ACE2 i następującej wtedy zmianie konformacyjnej, nie działa aktywnie na komórkę gospodarza, a poddaje się działaniu jego enzymów. Nie jest więc ono podmiotem wykonującym pracę, a raczej przedmiotem zabiegów komórki, podmiotu atakowanego i jednocześnie wykonującego najwięcej pracy. Można powiedzieć, że wirus zwiększa repertuar swoich afordancji (czyli umiejętności wpływania na otaczające środowisko i wchodzenia z nim w interakcje)10 w interakcji z atakowaną komórką, ale nie wydaje mi się, by można było traktować to wydarzenie jako akcję molekularną. Akcję molekularną wykonuje enzym gospodarza, a białko S i może nawet cały wirus jest przedmiotem tej akcji.

W moim mniemaniu podstawowe elementy budujące organizmy żywe: białka, DNA, tłuszcze „nie zasługują” na bycie postrzeganymi jako zdolne do kognicji/poznania. Chociaż ich suma, poprzez kolejne etapy komplikowania się, interakcji, a wreszcie emergencję, potrafi reagować na bodźce, to one same są jedynie zębami trybików tej ogromnej maszyny. Nie powiemy przecież, że pojedynczy kabelek komputera potrafi poznać sens danych, którymi zajmuje się komputer, ale sam komputer możemy już podejrzewać o taką zdolność. Nawet bardziej skomplikowane układy są według mnie „nieświadome”. Niech będzie to nawet ciąg przemian biochemicznych, w których materia krąży, przemienia się, jest do cyklu włączana i go opuszcza. Ciąg taki reaguje na zmiany temperatury, pH, stężenia substratów i produktów, będąc w ten sposób „trochę świadomym” lub „reaktywnym”, ale pojedyncza rearanżacja ładunku elektrycznego wewnątrz cząstki i przekształcenie części dopływającej energii w zmianę kształtu nie jest w moim odczuciu reakcją, która czyni z biochemicznego procesu byt świadomy. Ale co byt to inna opinia, co świadomość to inna racja.

• 1. Semiosferę rozumiem jako przestrzeń znaków kultury konieczną do istnienia i funkcjonowania wszelkich języków i kultur. Biosemiosfera będzie więc tutaj całością świata, w którym zanurzony jest organizm. To wszystkie elementy, które umożliwiają uczestnictwo i uczestniczą w Bio, czyli między innymi: woda, wirusy, gleba, pierwiastki.
• 2. Informacje o SARS-CoV-2 podaję za: Philip V’kovski et al., Coronavirus biology and replication: implications for SARS-CoV-2, „Nature Reviews Microbiology”, 2021, t. 19, nr 3, s. 155-170.
• 3. Wirion to pojedyncza, kompletna cząstka wirusowa zdolna do przetrwania poza komórką i zakażenia jej. (Przyp. red.)
• 4. Jakob von Uexküll i Georg Kriszat Pasaże ku światom zwierząt i ludzi. Książka z obrazkami niewidzialnych światów, przełożyła Katarzyna Bobrowicz, IFiS PAN, Warszawa 2016.
• 5. Tamże.
• 6. Por. Georg W. F. Hegel Fenomenologia ducha.
• 7. Por. Bruno Latour Splatając na nowo to, co społeczne: wprowadzenie do teorii aktora-sieci, przełożył Krzysztof Abriszewski i Aleksandra Derra, Universitas, Kraków 2010
• 8. Ladislav Kováč Life, chemistry and cognition: Conceiving life as knowledge embodied in sentient chemical systems might provide new insights into the nature of cognition, „EMBO reports”, 2006, t. 7, nr 6, s. 562-566.
• 9. Tamże, s. 564 (tłumaczenie własne).
• 10. Por. James J. Gibson The Theory of Affordances, w: Perceiving, acting, and knowing: toward an ecological psychology, red. R. Shaw i J. Bransford, Lawrence Erlbaum Associates ; distributed by the Halsted Press Division, Wiley, Hillsdale, N.J., New York 1977, s. 67-82.