Дикие гены - Хельга Хофман-Зибер

В то же время Pithovirus sibегкит, которому всего 30 тысяч лет от роду, представляет собой совершенно свежий образец. Этот вирус был найден в 2014 году в сибирской вечной мерзлоте, где он дремал со времен мамонтов и саблезубых тигров. Несмотря на такое долгое бездействие, он, оттаяв, оказался способным заразить амебу. Такой вот привет из далекого прошлого. Если вследствие изменения климата вечная мерзлота растает, мы можем оказаться свидетелями возрождения этого и других давно забытых вирусов…

Сегодня наряду с палеонтологией существует и палеовирология. Ученые, специализирующиеся в этой области, не странствуют с лопатами на плечах по отдаленным уголкам мира. Их чаще можно встретить с пипеткой в руках в лаборатории или, что более вероятно, с дымящейся чашкой кофе за компьютером. Ведь место, где можно найти остатки давно исчезнувших вирусов, – это ДНК современных живых организмов. В наследственном материале со временем накапливаются все новые следы неудавшихся пиратских нападений, то есть геномы вирусов, которые проникли в клетку, но по какой-то причине не сумели из нее выбраться. Как бы то ни было, почти 10 процентов нашего генома занимают такие ископаемые и большей частью дефектные последовательности вирусов.

Если в геномах родственных видов животных обнаруживается на одном и том же месте один и тот же ген древнего вируса, можно сделать вывод, что он присутствовал у общих предков обоих видов. В целом все убеждает нас в том, что вирусы с давних пор (если вообще не с самого начала времен) являются нашими спутниками. Доказано, что предки ленти-вирусов появились не позднее 12 миллионов лет назад, предок сегодняшнего вируса гепатита В существует уже 19 миллионов лет, а возраст предшественников вируса Эбола и ретровирусов составляет почти 100 миллионов лет.

Остатки этих вирусов в геномах можно уподобить следам ног на песке пляжа, где их непрерывно разрушают ветер и волны. Точно так же мутации в наследственном материале за миллионы лет могут до неузнаваемости изменить остатки вирусов. В связи с этим можно предположить, что на самом деле вирусы намного древнее, чем их обнаруживаемые в ДНК ископаемые остатки.

Но палеовирологи борются не только с временем. Составляя генеалогическое древо вирусов, они сталкиваются с осложняющим фактором, который заключается в том, что видовые границы не представляют для вирусов непреодолимой преграды. Приходится все время искать двери, через которые они могут проскользнуть, распространяясь от одного вида живых существ к другому. Так, например, ВИЧ попал в организм человека от обезьян, а разные вирусы гриппа перекочевывают к нам то от птиц, то от свиней. Известны даже вирусы, которые могут размножаться в организме и растений, и насекомых или поочередно переходить от насекомых к млекопитающим и обратно.

Ввиду такого горизонтального переноса генов между различными видами вирусов им трудно найти подходящее место на генеалогическом древе, которое предусматривает главным образом вертикальный перенос генов от родителей к потомству.

Кроме того, у вирусов есть еще два свойства, которые способны довести составителей генеалогических древ до отчаяния. Они отличаются большой небрежностью и к тому же склонны воровать, как сороки. Небрежность проявляется в том, что при копировании своего генома они допускают больше ошибок, чем пьяный подросток, который, катаясь на американских горках, пытается отправить СМС своей подружке. С эволюционной точки зрения в этом есть смысл (для вируса, а не для подростка), потому что возникающие мутации изменяют вирус и дают ему возможность приспособиться к новым условиям. Что же касается воровства, то существуют вирусы, которые прихватывают с собой все гены, до которых могут дотянуться. Они заимствуют их и у клеток организма-хозяина, и у других вирусов, причем везде, где только можно. Им безразлично.

ДНК-содержащие вирусы ведут себя в данном плане заметно активнее, чем РНК-содержащие вирусы. Возможно, это объясняется тем, что у них в геноме больше места для наворованного добра. Поэтому составление генеалогического древа, основанного на сравнении нуклеотидных последовательностей, весьма проблематично из-за наплевательского отношения вирусов к своему геному. В связи с этим родственные связи между различными видами вирусов определяются не по сходству геномов, а по сходству капсидов. Но даже в этом случае речь идет не о последовательности, в которой белки располагаются в капсиде, а о способе их «упаковки», потому что здесь у вирусов значительно ограничено пространство для маневра.

Первая такая наследственная линия вирусов была выявлена, когда обнаружилось поразительное сходство капсидов человеческих аденовирусов и вируса одной бактерии, найденной в 1970-е годы в очистных сооружениях города Каламазу в штате Мичиган. Сегодня эта линия насчитывает огромное количество различных вирусов, охватывающих все жизненные ниши и имеющих капсиды икосаэдрической формы (икосаэдр представляет собой шарообразную структуру, поверхность которой состоит из 20 треугольных граней), построенные из белков схожей структуры.

Вместе с тем аденовирусы интересны и сами по себе с точки зрения эволюции, поскольку они встречаются не только у млекопитающих, но и у птиц, рыб, пресмыкающихся и амфибий. Большое количество видов этих вирусов позволяет лучше раскрыть их эволюцию. У аденовирусов имеется 16 генов, входящих в «базовую комплектацию» и заботящихся об их основных нуждах: формировании капсида, размножении наследственного материала и его упаковке в капсид.

Все эти гены, по-видимому, присутствовали уже у общего предка аденовирусов и до сегодняшнего дня занимают, как правило, место в центре их генома. Новые приобретения из числа генов, которые позволяют вирусам приспособиться к организму осетра, белки или еще кого-нибудь, расположены ближе к концам генома ДНК (это напоминает деревенский пивной кабачок где-нибудь в Баварии: по центру стоит стол для местных завсегдатаев, а всякие понаехавшие ютятся вдоль стен и возле туалета). Новые приобретения делались аденовирусами где придется: у клеток хозяев, у других вирусов и даже у бактерий. Многие из украденных генов со временем были приспособлены под нужды вирусов. Одни из них удваивались, другие подвергались основательным мутациям и в результате переставали выполнять свои прежние функции, получая от вирусов совершенно новые задачи.