Майкл Кордингли - Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Вероятно, нет необходимости привлекать концепцию ускоренной гонки вооружений между летучими мышами и их вирусами, для того чтобы объяснить, почему летучие мыши мирно уживаются со своими вирусами, с которыми они прошли совместную эволюцию. Вероятно, объяснение кроется в длительной совместной эволюции с предковыми вирусами. В конце концов, виды обезьян очень хорошо адаптировались к своим соответствующим природным лентивирусам, и даже люди в результате длительной совместной эволюции вступили в отношения комменсализма с различными вирусами нашего вирома – от вируса полиомиелита до вируса герпеса. Думаю, будет разумно предположить, что определенные характеристики возникшей в результате эволюции иммунофизиологии летучих мышей могут позволить им легко приспособиться к разнообразным вирусным патогенам. Вероятно, у летучих мышей есть необходимый инструментарий для быстрой адаптации к различным вирусам. В понятиях эволюции можно сказать, что летучие мыши легко приспосабливаются к сосуществованию со многими вирусами, потому что генетическое расстояние, которое они должны преодолеть, и генетическое пространство, которое они должны испытать для максимизации толерантности и оптимизации контроля за вирусной инфекцией, меньше, чем у других млекопитающих.

По иронии судьбы, вероятно, наша плохая приспособленность к таким патогенам, как филовирусы и коронавирусы, снижает риск того, что эти вирусы смогут когда-либо стать эндемическими для человеческой популяции. Пол Эвальд, эволюционный биолог из университета Луисвилля, – сторонник теории о том, что в ходе эволюции в результате взаимных уступок достигается некоторое равновесие между вирулентностью и устойчивостью передачи. По поводу способности эболавируса лихорадки Макона вызвать пандемию Эвальд сказал в интервью журналу «Esquire» в 2014 году: «Нет худа без добра. Чем тяжелее протекают индивидуальные случаи заболевания, тем менее вероятно, что заболевание приведет к большим проблемам для популяции в целом. Чем тяжелее болезнь для индивида, тем менее вероятна устойчивая передача вируса» (Junod, 2014). Зоонозные вирусы, отличающиеся высокой патогенностью в человеческих популяциях, плохо адаптированы к человеку, а их генотипы находятся от генотипа хозяев на слишком большом расстоянии, для того чтобы возникли успешные вирусные линии. Мы, однако, не можем утверждать, что эволюция вирусов не сумеет преодолеть эту пропасть каким-либо неожиданным способом.

Глядя в будущее, мы должны быть бдительными в предвидении непрерывного потока разнообразных вирусных генетических линий, поступающих из популяций, циркулирующих среди летучих мышей. Фруктовые и насекомоядные летучие мыши являются, таким образом, главными персонажами нашей истории. По мере сближения с популяциями летучих мышей возрастает возможность зоонозной передачи вирусов. Крупные фруктовые летучие мыши, называемые летающими лисицами, – естественные хозяева вируса Nipah , парамиксовируса, инфицировавшего свиней в Малайзии в 1999 году. Свиньи стали промежуточными хозяевами, и, когда число заболевших животных перевалило за миллион, зооноз вызвал эпидемию среди людей. 250 человек заболели вирусным энцефалитом, 100 из них умерли. ВОЗ сообщает о спорадических случаях заболевания в Бангладеш и в Индии, где более половины индийских летающих лисиц из рода Pteropus оказались серопозитивными по антителам к вирусу Nipah (Calisher et al., 2006). ВОЗ считает, что причиной может стать употребление в пищу сырых фруктов или сока финиковых пальм, зараженных вирусом (WHO, 2015a). Летучие мыши питаются возле пальм и пьют из ведер, в которые собирают пальмовый сок. Считают, что слюна летучих мышей, их моча или кал загрязняют сок, который затем продают в окрестных деревнях. Давление, оказываемое на популяции летающих лисиц, вытесняет их в более урбанизированные местности, где они живут бок о бок со скотом и фермерами. Мы снова возвращаемся к тому же принципу: ускорение зоонозной передачи новых вирусов человеку определяется антропогенными эпидемиологическими факторами. Только модификация человеческого поведения или медицинское лечение этих заболеваний поможет снизить риск будущих зоонозов для человеческих популяций.

Дарвин и Мендель ничего не знали о ДНК как таковой, но они предрекли принципы генетики, на которых был позднее основан современный синтез взглядов на теорию эволюции, созданный такими великими учеными, как Гексли, Добжанский, Холдейн, Райт и другие. Тем не менее я осмелюсь предположить, что даже эти светочи были бы сильно удивлены, узнав, что состав нашей ДНК отличается от такового ДНК шимпанзе всего на 1–2 % (Olson, Varki, 2003; CSA, 2005). В начале семидесятых блестящий вирусолог Говард Темин выдвинул провирусную гипотезу . Это была совершенно новая концепция, согласно которой обратная транскрипция ретровирусной РНК приводит к включению ДНК-копии вирусного генома, провируса , в хромосому хозяина, что является необходимым условием репликации ретровируса. В 1975 году он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие обратной транскриптазы (ОТ), ретровирусного белка, отвечающего за синтез провирусной ДНК. Думаю, что даже он был бы удивлен тем, что 8 % нашей ДНК состоит из открытых им провирусов (Lander et al., 2001).

Ретровирусы – лишь один из многих классов обратных мобильных генетических элементов, которые кодируют обратную транскриптазу. Эти ОТ-ретроэлементы включают в себя ретровирусы и множество других мобильных генетических элементов, которые могут воспроизводиться путем обратной транскрипции интермедиатов РНК и включения продукта транскрипции в хромосому хозяина. Эти мобильные элементы широко распространены во всех клеточных организмах, а филогенетический анализ гена ОТ относит их происхождение к группе II самовырезающихся интронов бактерий и простейших (Koonin, Dolja, Krupovic, 2015a). ОТ-ретроэлементы с внеклеточной фазой включают в себя ретровирусы и обнаруживаются только в эукариотических организмах, что позволяет предполагать их происхождение от более древних и более распространенных ОТ-ретроэлементов. По тому же механизму, какой мы наблюдаем в эволюции всех вирусов, ретровирусы (и родственные им элементы, содержащие env-подобные гены) получили свои env-подобные гены и способность к внеклеточной передаче благодаря горизонтальному переносу от других вирусов (Malik, Henikoff, Eickbush, 2000). Происхождение ретровируса env неизвестно, но, вероятно, его сборка осуществляется за счет оболочек других эукариотических РНК-содержащих вирусов, с которыми он проявляет определенное структурное и функциональное родство (Koonin, Dolja, Krupovic, 2015a). Химерическая природа ретровирусов подтверждается филогенетическим анализом H геном РНКазы, древним компонентом ОТ-ретроэлементов, который в ходе недавней эволюции был замещен своим эукариотическим аналогом (Malik, Eickbush, 2001).