Подарок эволюции: какие вирусы и почему перешли на сторону добра

Вирусы мелкие, юркие, агрессивные, но куда без них? Один их представитель сейчас держит в напряжении целые континенты. А сколько его родственников делают свое черное дело без всякой шумихи! «Вирус» в переводе с латинского означает «яд», но и яд иногда бывает полезным.

Не то чтобы в качестве обеления — скорее ради соблюдения равновесия решили мы вспомнить сейчас о тех представителях вирусной армии, которые все-таки перешли на сторону добра. Кто-то сделал это сам, кого-то заставили — не так уж и важно, главное, что они теперь точно за нас. И уже только этим заслуживают нашего уважения. Впрочем, уважать их можно не только за это. Почтенный возраст ведь тоже предмет для уважения.

А по этой части вирусы дадут фору любому представителю земной жизни. В то время как неповоротливая академическая наука все еще раздумывает, что было раньше — вирус или живая клетка, ее шустрый авангард уже отдает ему пальму первенства. Два года назад группа японских и американских ученых опубликовала в журнале Astrobiology работу, в которой доказывала, что Вселенная должна просто кишмя кишеть вирусами. Если многие из них способны выживать в условиях вакуума и космического излучения, что мешает им обитать вне Земли?

Астробиологи уверены: их обнаружение за нашей орбитой — лишь вопрос времени и техники. Просто все ищут более серьезные формы жизни — не гуманоидов, так хотя бы бактерии, а про вирусы как-то забыли, ведь их можно увидеть лишь в электронный микроскоп, а его в космический корабль не очень-то и затащишь — слишком громоздок и капризен.

А может, просто все, причастные к поисковым работам, не считают вирусы чем-то живым? Ведь и биология пока мучается этим вопросом. С одной стороны, они состоят из огрызков РНК или ДНК, передающих генную информацию, у них есть парочка белковых слоев, защищающих от внешнего воздействия, и почти каждый является передовиком самовоспроизводства. То есть признаки жизни налицо. С другой, начисто отсутствует метаболизм, нет клеточной структуры, они не могут сами синтезировать белок и вне клетки-домика, куда проникают со своими вирусными целями, превращаются просто в набор химических веществ, а то и вовсе кристаллизируются. В общем, пока договорились считать вирусы переходной формой от неживого к живому (в конце концов, если их занесло сюда из космоса, стандартные земные критерии жизни к ним вообще не применимы), хотя все чаще раздаются голоса в пользу того, чтобы создать для них так называемый четвертый домен — так в биологии называют самый большой уровень классификации живых организмов. Пока таких доменов три: бактерии, археи (родственники бактерий, живущие в экстремальных средах — кислоте, кипятке и прочей жути) и эукариоты (вся остальная флора и фауна). Так что, как знать, может, и вирусы получат в итоге свою законную бюрократическую нишу.

Тем более что они ее явно заслужили — эволюционная доска почета уже просто ломится от вирусных достижений. Например, американский микробиолог Сальвадор Лурия отхватил в 1959 году Нобелевскую премию за исследования, из которых выходило, что именно благодаря внедрению вирусов в первоклетки был создан тот самый удачный генетический шаблон, который природа и взяла потом в качестве основы для строительства всех живых организмов на планете.

Человека создавали тоже с их помощью. Около 60 миллионов лет назад тендер на строительство выиграл вирус ERVWE1, который, внедрившись в геном тогдашних млекопитающих, заставил их не откладывать беспонтовые яйца, а вынашивать детенышей внутри себя. Разумеется, миллионы женщин, рожающих в эту самую минуту своих чад, узнав об этом, обрушат на ERVWE1 весь запас известных им ругательств. Но, отдышавшись, наверняка признают его дальновидность. Все-таки живорождение стало настоящим эволюционным прорывом: ни тебе зависимости от температуры воздуха, ни тебе нудных сидений на одном месте (попробуй усиди на кладке, если вокруг пожар или вражеский набег), а главное, появился потенциал для роста мозгов — в замкнутом контуре, ограниченном скорлупой, Эйнштейна не высидишь.

Потом, когда в армии плацентарных животных проч-но обосновались приматы, вирусы, взявшие на абордаж геном одной из обезьян, сделали ее настоящим второгодником — по обезьяньим, естественно, меркам. В то время когда все остальные приматы давно уже крутили шуры-муры, обзаводились потомством и, вообще, вели себя по-взрослому, эти инфантильные ботаны все еще сидели за партами и грызли без устали гранит науки — осваивали палки-копалки, изучали свойства местности, удовлетворяли собственное любопытство...

Так в среде обезьяньего пролетариата появилась прослойка отнюдь не гнилой интеллигенции, которая доросла в итоге до венца творения — человека, местами разумного. Тут, кстати, тоже не обошлось без наших героев — как показали исследования, в геноме обычных обезьян на порядки меньше вшитых эволюцией вирусов, чем у нас.

Биолог Сальвадор Лурия, считавший вирусы началом всего / Фото: Wikipedia / Общественное достояние

Им, впрочем, ума тоже прибавили. Когда-то давно безвестный вирус притащил в геном млекопитающих белок Arc, встроился в ДНК и благополучно там заснул, предоставив клеткам право распоряжаться своим презентом по своему разумению. Подарок оказался ценным — он стал основой для передачи генетического материала от нейрона к нейрону. Сейчас нейрофизиологи считают, что именно Arc позволяет мозгу, как губке, впитывать массу новых знаний и навыков, особенно в младенческом возрасте. Другой схожий подарок — вирусный белок Rec — до сих пор трудится над защитой клеток эмбриона от инфекций. Еще какие-то безымянные герои избавили в седой древности наши клетки от рецепторов, за которые то и дело цеплялись инфекционные агенты, вызывая в изобилии всевозможные заболевания. В итоге болеть мы стали гораздо меньше. Конечно, вирусы по части болезней тоже дров наломали изрядно, но, с другой стороны, без их вызывающих провокаций наша иммунная система вряд ли находилась бы в постоянном тонусе и тренаже.

Вообще, по некоторым подсчетам, ДНК человека более чем на 32 процента состоит из того, что некогда было вирусами, и это, по мнению эволюционистов, позволило нам стать умным и сложным организмом гораздо быстрее, чем если бы мы делали это в одиночку. Ведь ни одно вещество (или все же существо?) в мире не может распространять информацию так быстро, проникать в живые организмы так глубоко и существовать так долго, как вирусы.

А уж про их количество и разнообразие — и говорить нечего. На сегодняшний день более-менее изучены лишь около 3500 типов вирусов из 5000 известных науке, и сколько их остается в потемках людского неведения, можно только гадать. Количество так и вовсе зашкаливает. В одном лишь Мировом океане плавает 100 нониллионов вирусов. Просто для понимания: если бы человеческий волос разглядывали в микроскоп с таким увеличением, то его толщина превысила бы размеры обозримой Вселенной. Еще пример: если взять все вирусы океана и нанизать как бусы, эта нитка протянулась бы через 60 ближайших галактик. А если налить морской воды в чайную ложку, в ней можно будет насчитать около миллиона вирусов. Притом что есть еще атмосфера и суша! И каждый солдат этого неисчислимого войска способен к передаче генетической информации — уму непостижимо.

Конечно, было бы странно узнать о сверхспособностях вирусов и не попытаться приспособить их под наши нужды. Ну, мы и пытаемся. И часто — довольно успешно. Начиная с создания первой вакцины (спасибо вирусу коровьей оспы) и заканчивая генной терапией из дня нынешнего.

Одним из ключевых открытий тут стало обнаружение бактериофагов — вирусов, уничтожающих тот или иной вид бактерий. Случилось это в самом начале прошлого века, ученый люд радостно начал натравливать этих мелких разрушителей на чуму, холеру и прочие напасти человечества, но открытие антибиотиков отодвинуло возню с бактериофагами на задворки медицины. Однако сейчас, когда отношения между бактериями и антибиотиками сопровождаются все более страстной любовью, фаговая терапия опять выходит на передний план науки.

Тем более что ничего экстраординарного мы тут не изобретаем: бактериофаги давно и прочно обосновались в наших тушках — они живут в слизистой пищеварительного, дыхательного и репродуктивного трактов и довольно успешно обороняют нас от вторжения бактерий. Кстати, именно благодаря бактериофагам Ганг, в котором что только не плавает, продолжает оставаться священной рекой, а не рассадником страшнючих болезней.

Еще один плюс в копилку фагов — их гораздо больше (раз в десять), чем бактерий, а значит, они могут взять не только умением, но и числом. Ну, и снайперская точность этих борцов с инфекциями выглядит более привлекательной по сравнению с напалмом антибиотиков, которым те выкашивают и правых, и виноватых.

Кстати, боевые качества вирусов оценили и бактерии. А оценив, взяли их на службу наемниками. В прошлом году в биологическом журнале Cell Reports вышла статья китайских и американских исследователей, которые наблюдали за двумя разными семействами кишечной палочки. Встретившись, два штамма почему-то не смешивались друг с другом, а четко придерживались границы, которая возникла при встрече. Приглядевшись повнимательнее, ученые обнаружили, что демаркационная линия состоит из погибших бактерий. Оказалось, для того чтобы не пускать к себе заграничных конкурентов, бактерии научились эксплуатировать сразу два вируса. Один, спящий, они использовали для распознавания чужаков, а другой — бодрствующий — для их отстрела. Теперь микробиологи надеются поставить такие пограничные конфликты на службу человеку. Например, для очищения микрофлоры от вредных патогенов.

Вообще, приручение вирусов считается сейчас одним из самых перспективных направлений медицины. Чаще всего их перепрограммируют для лечения разных болезней. Скажем, берут вирус кори, ВИЧ или другой вредной заразы, редактируют его, чтобы он не нанес вреда организму, и «натравливают» на пораженные клетки. Например, пять лет назад медики США получили официальное разрешение на лечение меланомы ГМО-вирусом герпеса. Два года назад в Journal of Infectious Diseases появился отчет канадцев об успешном уничтожении модифицированным вирусом Мараба клеток со спящим ВИЧ. В Клинической больнице Оттавы приручают вирус лошадиного стоматита, натаскивая его на раковые клетки печени. А в прошлом году в Университете Суррея перепрограммированный вирус Коксаки очень успешно внедрили 15 больным с раком мочевого пузыря. И тот справился с ним всего за неделю. Разумеется, 15 успешных излечений — это слишком мало, и проблем тут еще хватает (например, порой бывает трудно доставить вирус к месту действия так, чтобы организм не начал его атаковать как нарушителя), но медики полны оптимизма и продолжают эксперименты с перевоспитанием вирусов.

Лишенные своей вредной начинки, вирусы являются отличным транспортным средством для доставки нужных генов в определенные клетки, на чем строится сейчас генная терапия. С ее помощью можно, например, заменять мутировавшие гены, которые вызвали болезнь, на нормальные. То есть благодаря вирусам можно будет избавляться даже от наследственных недугов.

Но не медициной единой. Сейчас вирусы с успехом применяют в сельском хозяйстве (например, для выведения стойких сортов или борьбы с насекомыми-вредителями) и даже в промышленности — скажем, в молекулярной электронике или нанотехнологиях. В общем, не одной лишь «испанкой» да «короной» известны вирусы. Так уж сложилось, что они с нами с самого начала и, скорее всего, до самого конца. Так что скажем им спасибо. Ведь не будь их, может, и нас с вами не было бы на этой все еще живенькой планетке.

ЕСТЬ РЕКОРД

Самый большой из описанных вирусов — Mollivirus sibericum — был обнаружен четыре года назад в Сибири. Несмотря на то что он 30 тысяч лет пролежал в вечной мерзлоте, его удалось оживить (ненадолго и в познавательных целях). Вирус, паразитировавший на древних амебах, оказался крупнее некоторых бактерий и прекрасно виден в обычный оптический микроскоп.

Читайте также: Ученые наглядно показали, как коронавирус атакует клетки человека