Сэм Кин - Синдром Паганини и другие правдивые истории о гениальности, записанные в нашем генетическом коде

До 2000 года, когда завершился проект «Геном человека», биологи даже не представляли, насколько широко микробы могут распространиться в организмах высших животных. Даже слово «человек» в названии проекта можно посчитать некорректным, так как оказалось, что целых 8 % нашего генома вообще не имеет отношения к человеческим генам: четверть миллиарда пар оснований в нашем организме – это старые гены вирусов! Уникальные человеческие гены занимают всего лишь около двух процентов общей ДНК – то есть можно сделать вывод, что каждый из нас вчетверо больше вирус, чем человек. Один из первых исследователей вирусной ДНК, Робин Вайс, охарактеризовал эти эволюционные отношения предельно просто: «Если бы воскрес Чарльз Дарвин, он бы с удивлением узнал, что люди произошли не только от обезьян, но и от вирусов».

Как это могло произойти? С точки зрения вирусов колонизация животной ДНК очень даже имеет смысл. При всем своем коварстве и лицемерии, ретровирусы, вызывающие рак или СПИД, глупцы глупцами в одном отношении: они слишком быстро убивают своих хозяев и погибают вместе с ними. Но не все вирусы ведут себя подобно микроскопической саранче и уничтожают все, куда приземляются. Менее амбициозные экземпляры наловчились не разрушать слишком много, и при весьма сдержанном поведении они все же стимулируют клетку потихоньку копировать себя в течение многих лет. Еще лучше, если вирусы проникают в сперматозоиды или яйцеклетки: в таком случае они могут склонить клетку-хозяина к передаче вирусных генов новому поколению, позволяя вирусу сколько угодно «жить» в организмах потомков. Подобное прямо сейчас происходит у коал, и ученым удалось проследить, как ретровирусная ДНК распространяется через сперматозоиды этих зверьков. То, что эти вирусы уже испортили ДНК у такого большого количества животных, может намекнуть нам, что подобные проникновения случались всегда, и в таких масштабах, что страшно даже подумать.

Из всех «потухших» генов, имеющихся в человеческой ДНК, подавляющее большинство пережило фатальные мутации и больше не функционирует. Но, с другой стороны, эти гены сидят в наших клетках нетронутыми и помогают достаточно подробно изучить оригинальный вирус. В 2006 году французский вирусолог Тьерри Хейдман использовал человеческую ДНК, чтобы воскресить потухший вирус – настоящий «Парк юрского периода» в чашке Петри! И это оказалось поразительно легко. Строки некоторых древних вирусов многократно появляются в человеческом геноме (число копий варьируется от десятков до десятков тысяч). Однако смертельные мутации появляются случайно, в разных точках каждой копии. Таким образом, сравнивая эти цепочки, Хейдман сумел разгадать, как должен выглядеть оригинальный, здоровый вирус, просто подсчитав, какой из символов ДНК наиболее часто встречается в копиях на одном и том же месте. Хейдман утверждал, что вирус безвреден, однако когда его ввели в клетки других млекопитающих – кошки, хомяка, человека – все клетки оказались зараженными.

Вместо того чтобы делать из этой ситуации трагедию (ведь не все древние вирусы безвредны) или пророчествовать апокалипсис от того, что вирусом завладеют злоумышленники, Хейдман праздновал это воскрешение как научный триумф. Он назвал свой вирус Фениксом в честь мифологической птицы, возрождающейся из собственного пепла. Другие ученые повторяли опыты с другими вирусами, и таким образом была основана новая научная дисциплина – палеовирология. Крохотные хрупкие вирусы не оставляют после себя окаменелостей, подобно тем, которые выкапывают настоящие палеонтологи, однако палеовирологи находят столь же ценную информацию в древней ДНК.

Тщательное изучение этих «окаменелостей» показывает, что на самом деле наш геном даже может более чем на 8 % состоять из вирусных генов. В 2009 году в человеческой ДНК были обнаружены четыре участка, представляющие собой борнавирусы – микроорганизмы, с незапамятных времен заражавшие копытных животных. Борнавирус получил название от особенно грандиозной вспышки заболевания среди лошадей в 1885 году, в кавалерийских полках близ Борна (Германия). Неожиданно взбесившиеся лошади сами себе разбивали головы. Около сорока миллионов лет назад несколько бродячих борнавирусов попали в организмы наших обезьяноподобных предков и нашли себе укрытие в их ДНК. Этого никто не знал и не замечал, потому что борнавирус не относится к ретровирусам, поэтому ученые не думали, что он обладает молекулярными механизмами, конвертирующими РНК в ДНК и позволяющими вирусу куда-либо внедриться. Однако лабораторные тесты доказали, что борнавирус может вплестись в человеческую ДНК в течение всего лишь тридцати дней. Причем, в отличие от мутировавшей ДНК, которую мы получаем от ретровирусов, два из четырех участков ДНК борнавируса функционируют так же, как здоровые гены этого микроорганизма.

Ученые до конца не разобрались, чем занимаются эти гены, но они могут принимать активное участие в синтезе белков, необходимых нам для жизни, за счет укрепления нашей иммунной системы. Несмертельному вирусу разрешается проникать в нашу ДНК – и это, возможно, мешает другим, потенциально более опасным вирусам делать то же самое. Более того, клетки могут использовать доброкачественные вирусные белки, чтобы бороться с другими инфекциями. Это на самом деле простая стратегия: казино нанимают шулеров, агентства компьютерной безопасности – хакеров… Словом, никто не сможет бороться с вирусами и нейтрализовывать их лучше, чем сами видоизмененные микроорганизмы. Обзоры наших геномов также позволяют предположить, что вирусы дают нам важную регуляторную ДНК. К примеру, в наших пищеварительных трактах давно присутствуют ферменты, которые расщепляют крахмал на простые сахара. Однако вирусы дают нам переключатели, активизирующие эти же ферменты в нашей слюне. В результате продукты, содержащие крахмал, становятся сладкими у нас во рту. Без этих «переключателей» мы вряд ли любили бы такие продукты, как хлеб, крупы, макароны и многие другие.

И это, возможно, только начало. Согласно мнению Барбары Мак-Клинток, почти половина ДНК человека состоит из подвижных элементов и прыгающих генов. Один-единственный транспозон, состоящий из 300 оснований Alu-повтор, миллионы раз встречается в хромосомах человека и формирует практически 10 % нашего генома. Способность этой ДНК отделяться от одной хромосомы, ползти к другой и прикрепляться к ней, как клещ, очень напоминает аналогичные возможности вирусов. Конечно, в науке не место чувствам, но то, что мы на 8 % (или даже больше) представляем собой окаменелый вирус, – это интересно, потому что жутко. Мы с рождения испытываем отвращение к болезни и грязи и воспринимаем попадающих в организм микробов как то, чего нужно избегать и от чего нужно избавляться, но никак не целостные части самих себя. Однако вирусы и вирусоподобные частицы всегда имели дело с ДНК животных. Ученый, который открыл гены человеческого борнавируса, сказал, отдельно акцентировав форму единственного числа: «Все наше представление о себе как о виде несколько ошибочно».