Жидкие фазовые переходы позволяют вирусам выживать вне организма?

Вирусологам давно известно о необычном явлении вирусов, поражающих дыхательные пути. 

Естественной средой для этих возбудителей являются теплые и влажные дыхательные пути. Их относительная влажность обычно составляет 100%. Воздействие более сухого воздуха вне тела должно быстро убивать вирусы. Однако график их выживаемости в воздухе построен буквой U.

При высокой влажности вирус может выживать довольно долго, при понижении влажности время сокращается, но в какой-то момент тенденция меняется на обратную и при понижении влажности время выживания вирусов... начинает удлиняться.

Ученые давно задавались вопросом, почему выживаемость вирусов начинает увеличиваться, когда относительная влажность воздуха падает до 50-80 процентов. Ответом могут быть фазовые переходы в вирусной среде. Рэй Дэвис и его коллеги из Университета Тринити в Техасе заметили, что в богатых белками аэрозолях и каплях — а вирусы состоят из белков — в какой-то момент по мере уменьшения влажности происходят структурные изменения.

Одна из предыдущих гипотез, объясняющих форму диаграммы выживания вирусов в воздухе с переменной влажностью, связывала это явление с явлением, в результате которого неорганические соединения, содержащиеся в капле, содержащей вирусы, по мере испарения воды мигрируют за пределы капли, кристаллизуются и таким образом образуют защитное покрытие вокруг вирусов.

Дэвис и его команда изучали аэрозоли и капли, состоящие из соли и белков, модельных компонентов дыхательных путей. Их помещали на специальный субстрат, используемый для изучения жизнеспособности возбудителей.

Оказалось, что при влажности ниже 53 % капли тестовой жидкости имеют сложную вытянутую форму. Под микроскопом было видно, что жидкая и твердая фракции разделились. По мнению исследователей, это свидетельствует о фазовом переходе, во время которого ионы кальция соединяются с белками, образуя гель. Однако есть тонкая разница. Если в аэрозолях такое превращение происходит за секунды, благодаря чему вирусы могут выжить, то в более крупных каплях этот процесс происходит медленно и до того, как произойдет фазовый переход, защищающий вирусы, возбудители могут погибнуть.

Ученые считают, что органический состав капель и спреев является ключевым элементом для выживания вирусов, вырвавшихся из дыхательных путей. Это, в свою очередь, может зависеть от заболевания и его тяжести. Следующим шагом в работе над этим вопросом должна стать систематическая проверка состава различных капель и вирусов в них, чтобы понять, как работает инактивация переносимых по воздуху вирусов, — говорит Дэвис.

По словам специалиста по аэрозолям Питера Рейнора из Миннесотского университета, такие исследования можно использовать на практике, например, для обеспечения соответствующего уровня влажности воздуха в зданиях зимой не только для комфорта людей, но и для создания наименее благоприятные условия для выживания вируса.