Сергей Ястребов - От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни

В любом случае, разнообразие генетических стратегий вирусов само по себе изумительно. В этом плане вирусы резко контрастируют с клетками, генетическая стратегия которых — на всех одна-единственная: генетическая информация хранится на двуцепочечной ДНК, которая и служит основой для транскрипции. А вот вирусы, похоже, реализовали все генетические стратегии, какие только вообще можно придумать, — за единственным исключением. Это исключение касается процесса трансляции. Можно утверждать, что в живой природе трансляция никогда не идет прямо с ДНК. Для нее всегда, при любой самой необычной генетической стратегии, используется посредник — информационная РНК. Возможно, тут мы видим единственный во всей этой системе фундаментальный запрет [124] Кунин Е. В. Логика случая. — М.: Центрполиграф, 2014. . Причем этот запрет — не химический, а чисто биологический. С химической точки зрения трансляцию напрямую с ДНК вполне можно вообразить, и более того — ее можно даже попытаться осуществить в искусственных условиях [125] На эту тему есть экспериментальные данные, показывающие, что запустить трансляцию прямо с ДНК в принципе можно, хотя далеко этот процесс не заходит и для синтеза полноценных белков он непригоден. Damian L. et al. Single-strand DNA translation initiation step analyzed by Isothermal Titration Calorimetry // Biochemical and Biophysical Research Communications , 2009, V. 385, № 3, 296–301. . Но в биологической эволюции эта возможность, насколько мы знаем, не реализовалась ни разу.

Обсуждение вопроса, живые вирусы или нет, мы начнем с часто цитируемого высказывания англичанина Питера Медавара, когда-то назвавшего вирус «завернутой в белок скверной новостью» (или, как иногда переводят, «дурной вестью в белковом конверте»). Что он, собственно, хотел сказать? Это легко выяснить. Приведенные слова есть в популярной книге, которая называется «Наука о живом» (с подзаголовком «Современные концепции в биологии»); эта интересная и полезная книга была написана Питером Медаваром в соавторстве с его женой Джейн, впервые вышла в 1977 году, а в 1983-м появился ее хороший русский перевод. О природе вирусов там сказано следующее:

«Совершенно неважно, будет ли вирус определен как живой организм или нет. Одни свойства вирусов, например их экстрактивность, заразность и изменчивость, склоняют нас к тому, чтобы видеть в них мельчайшие живые организмы, еще более мелкие, чем бактерии; другие же их свойства — особенно способность нарушать механизм синтеза в живой клетке таким образом, что он начинает производить бесчисленное множество их копий, — заставляет видеть в них пакеты генетической информации. И вместо того, чтобы быть живым, вирус оказывается всего лишь завернутой в белок скверной новостью».

Ключевые слова тут, как видим, в начале: «Совершенно неважно, будет ли вирус определен как живой организм или нет». Медавар не решает вопрос о том, куда следует отнести вирусы, — он отказывается его решать. Это типичный ход мысли ученого-позитивиста. Есть такие-то доводы за то, чтобы считать вирусы живыми, и такие-то доводы против, но поскольку этот вопрос все равно не имеет никакого практического значения, то тратить на него время (по мнению Медавара) не стоит. Как говорится, пусть в этом разбираются наши схоласты. И не более.

Сейчас, в XXI веке, некоторые биологи продолжают считать, что вирусы нельзя относить к живым существам [126] Moreira D., Lopez-Garcia P. Ten reasons to exclude viruses from the tree of life // Nature Reviews Microbiology , 2009, V. 7, 306–311. . Правда, такие заявления сразу же вызывают бурные дискуссии [127] Hegde N. R. et al. Reasons to include viruses in the tree of life // Nature Reviews Microbiology , 2009, V. 7, 615. . Никакого единодушия среди ученых по этому вопросу на данный момент нет. Количественно сторонники того, чтобы все-таки считать вирусы живыми, среди современных интеллектуалов, пожалуй, преобладают (проведенный при написании этой главы опрос в ЖЖ показал, что 70 % читателей считают вирусы живыми и только 30 % неживыми; судя по всему, это довольно типичное соотношение). Впрочем, часто от этого вопроса вообще отмахиваются, объявляя его бесполезным для дела — как Питер Медавар. Но думается, что это пренебрежение все же напрасно. Понятия живого и неживого слишком глубоко укоренены в системе нашего мышления, в том, что англосаксы называют емким словом mind. И это не случайность, а отражение структуры Вселенной, в которой жизнь занимает достаточно важное место. Пожалуй, даже хорошо, что на Земле есть объекты, про которые не сразу понятно, живые они или нет: это прекрасная «пограничная ситуация», столкнувшись с которой люди волей-неволей возвращаются к исходным понятиям, чтобы прояснить их. Поступим так и мы. А заодно немного обсудим, что такое вообще жизнь: именно сейчас для этого наступил самый подходящий момент.

Итак, есть три главные причины, по которым вирусы в разное время отказывались относить к живому. Вирусы не могут самостоятельно размножаться, у них нет обмена веществ, и они (как многие раньше думали), скорее всего, представляют собой что-то вторичное по отношению к клеткам. Разберем эти доводы.

Действительно, ни один вирус не может воспроизвести себя в среде, где нет живых клеток. Эта несамодостаточность всегда была важнейшим основанием для того, чтобы исключить вирусы из живой природы. Ведь способность воспроизводить себя безусловно, одно из важнейших свойств живых объектов. Но что это, собственно, значит?

Мы знаем, что существуют молекулы, способные побуждать некоторые среды к созданию копий этих молекул. Такие молекулы называются репликаторами . Все системы, которые мы называем живыми, обязательно содержат те или иные репликаторы (обычно это молекулы ДНК, но в случае вирусов иногда и РНК). Любому репликатору просто по определению нужна для самовоспроизводства определенная среда, причем требования, предъявляемые к этой среде, часто бывают очень строгими. Набор всех возможных сред, которые данный репликатор может заставить создавать его копии, философ Дэвид Дойч назвал нишей данного репликатора (по аналогии с известным термином «экологическая ниша»). Любой репликатор может функционировать только внутри своей ниши. За ее пределами он будет представлять собой мертвую молекулу, не проявляющую никаких свойств, кроме обычных химических. Вирусный геном — это типичный репликатор, ниша которого (в данном случае) находится внутри чужой клетки. Ну и что тут особенного? Ведь и любой другой репликатор всегда нуждается в определенной среде, часто причудливой и специфичной. В этом смысле ни один репликатор не самодостаточен.

Уточним, что репликатором мы сейчас называем не вирус целиком (это было бы совершенно некорректно), а вирусный геном, сравнивая его с геномом клетки. Сам же по себе вирус — это отнюдь не голый репликатор, а целый организм, пусть и более простой, чем клетка. По определению, которое дает «Биологический энциклопедический словарь», организм — это «любая биологическая или биокосная целостная система, состоящая из взаимозависимых и соподчиненных элементов, взаимоотношения которых и особенности строения детерминированы их функционированием как целого». Вирус соответствует этому определению: как и клетка, он состоит из набора разнородных компонентов, сведенных вместе общей функцией. Уж во всяком случае у любого вируса помимо молекул, несущих генетическую информацию, есть белковый «футляр» для них, то есть капсид. С этой точки зрения между самовоспроизводством вирусного и клеточного генома нет принципиальной разницы: и тому и другому нужна внешняя среда, которую он частично сам формирует. (Можно ли считать организмами и относить к вирусам репликаторы, лишенные капсидов, мы сейчас обсуждать не будем, чтобы не уйти «в область безбрежного». Во всяком случае, такое отнесение пока не общепринято.)