Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Вирусы – изобретатели и поставщики генетических инноваций. Они формируют наши геномы. Я так считаю и готова повторить это много раз, это мое кредо, мое «ceterum censeo» [5] Часть фразы «Ceterum censeo Carthaginem esse delendam» ( лат .) («Впрочем, думаю, что Карфаген должен быть разрушен»), которой Катон Старший заканчивал речи в сенате. Стало крылатым латинским выражением, означающим настойчивый призыв. – Прим. ред . .

Вирусы действительно внесли свой вклад в образование клеток. Это очевидный факт, а не предположение. Современные вирусы – паразиты, они зависят от клеток. Вирус-паразит может передать свои функции хозяину и покинуть его с меньшим количеством генов, чем если бы он был сам по себе или ему приходилось бы выживать вне клетки-хозяина. Все выявляемые в настоящее время вирусы – паразиты, зависящие от клеток. Эволюция идет не только от простых структур к сложным, она может идти и в обратном направлении. Сложные структуры могут становиться проще, могут терять гены, делегировать свои функции и становиться специализированными. В зависимости от условий окружающей среды способности могут быть приобретены или утрачены. Примером тому служат митохондрии. Подождите, вот дойдем до последней главы этой книги!

Как же вирусы взаимодействуют со своей клеткой-хозяином? Существуют клетки-хозяева, не имеющие ядра, из которых состоят бактерии и археи, – это прокариоты, и клетки, содержащие ядра, – это эукариоты. Из них состоят насекомые, черви, растения, млекопитающие и т. д. Все эти организмы содержат вирусы, а бактериальные вирусы носят также специальное название «бактериофаги» или просто «фаги». Тем не менее нет необходимости разделять вирусы и фаги. В клетке-хозяине они ведут себя одинаково. Их «жизненные циклы» или циклы репликации описываются следующими характеристиками: вирус проникает в клетку в целях ее инфицирования, после чего он остается в клетке, интегрируется, реплицируется и/или разрушает ее. Иметь способность сохраняться в клетке – причем клетка-хозяин часто не замечает присутствия вируса – значит обеспечить себе постоянное или, другими словами, долговременное пребывание в клетке. Герпесвирусы прячутся в нейронах, где они могут оставаться годами. Многие вирусы растений остаются в клетках навсегда, так как никогда не приобретают оболочку, никогда не становятся активными (или вирулентными) и всегда размножаются вместе с растительной клеткой. Фаги сохраняются в клетках в форме интегрированных фагов, что называется лизогенным состоянием. Помимо этого, ретровирусы и некоторые другие ДНК-вирусы интегрируются в ДНК генома клетки-хозяина. В этом случае клетка-хозяин приобретает несколько дополнительных генов. Вместе с тем такая интеграция может обусловить генотоксический или мутагенный эффект и причинять вред клетке. Фаги и вирусы способны разрушить клетку-хозяина, высвобождая свое многотысячное «потомство», причем часто это бывает реакцией на стресс, примерно так, как реагирует на стресс наш организм: мы не находим себе места и теряем аппетит! Такой же эффект может вызвать прием у стоматолога. В таких ситуациях герпесвирусы выползают из своего убежища и оказываются у нас на губах, образуя очаг поражения.

Запомните общее правило: вторжение захватчиков может привести к объединению всех защитных сил или к поражению, вызванному чрезмерным стрессом, что относится и к человеческому обществу!

Уничтожат ли вирусы своих хозяев и может ли это привести к уничтожению человечества? Нет, все это небылицы, этого просто не может быть. Это нонсенс с точки зрения эволюции, поскольку в этом случае вирусы уничтожат саму основу своего существования или выживания и сами погибнут. Если большинство клеток исчезнет, их останется так мало, что вирусы просто не найдут последнюю клетку. Поэтому при недостатке клеток-хозяев вирусы приспосабливаются к новым типам хозяев. Речь идет о таком опасном явлении, как зооноз, вследствие которого человеческий организм инфицируется совершенно новыми для себя вирусами животных. До того, как исчезнут все клетки-хозяева, вирусы найдут им замену. Происходит переход от паразитической модели поведения к сосуществованию, что зачастую взаимовыгодно, то есть пользу от такого взаимодействия получает как вирус, так и хозяин. Если вирус поддерживает выживание клетки-хозяина, он повышает шансы на собственное выживание и выживание своего потомства. В процессе коэволюции вирус может стать менее агрессивным и менее вирулентным. Это происходит двумя путями: либо у хозяина повышается резистентность к вирусу, либо вирус перестает быть патогенным. Последнее достигается путем эндогенизации последовательности генов вируса в геноме хозяина. В нашем геноме очень много таких последовательностей – целое «кладбище» бывших вирусов. На вопросе эндогенизации мы остановимся ниже.

В процессе эволюции многие вирусы стали менее патогенными по отношению к своим «хозяевам». Например, вирус Эбола перешел к человеку от летучих мышей (это его основной хозяин), с вирусом атипичной пневмонии произошло то же самое. Аналогичным образом ВИЧ у обезьян (ВИО) больше не вызывает заболевание у обезьян. Поэтому, если немного подождать, может быть, организм человека тоже подружится с ВИЧ? Предполагаю, что это вполне возможно, только ждать, вероятно, придется очень долго.

Одним из величайших достижений медицины стала победа над вирусом оспы. Вспышек этого заболевания больше не должно быть, так как человечество изобрело вакцину от этого вируса и вакцинация вирусом коровьей оспы является профилактикой заражения натуральной оспой человека. Это открытие сделал Эдвард Дженнер, который в 1796 г. первым протестировал вакцину на собственном сыне. Он спас больше людей, чем кто-либо другой. Дженнер вывел принцип разработки вакцин: использовать сходный вирус, вызывающий заболевание лишь в легкой форме, чтобы защитить от опасного вируса. Использование вируса коровьей оспы вместо вируса натуральной оспы – пример эффективной вакцины, разработанной на основе более слабого вируса. Вирус оспы считался вымершим. Но, как это ни удивительно, время от времени все же возникают вспышки оспы – вирусы никогда не исчезают полностью.

В мире осталось всего несколько лабораторий – в России и США, где вирусы натуральной оспы хранятся в безопасных условиях. Насколько они защищены от угрозы биотерроризма? Эта угроза, похоже, стала вполне реальной после того, как в 2001 г. в США произошел биотеррористический акт с использованием вируса сибирской язвы, в результате которого погибло несколько человек. Тогда начались лихорадочные поиски остатков вакцины от оспы, которые хранились несколько десятилетий. Для производства этих вакцин использовали кожу животных, что совершенно не соответствовало приемлемым стандартам безопасности. Тогда вакцины все же приготовили в пятикратном разведении, чтобы увеличить количество доз! В моем диагностическом центре в Цюрихе мы быстро разработали методику тестирования вируса оспы. Необходимую информацию о последовательности генов вируса можно было без труда найти в интернете! Мы даже отрабатывали действия на случай возникновения угрозы появления вируса оспы и методики приготовления образцов для высокоточных методов диагностики. Существовала угроза биотеррористической атаки на участников ежегодного Международного экономического форума в Давосе. Мы надевали специальные защитные костюмы, включая маски, наподобие тех, что показаны в фильме «Эпидемия» с Дастином Хоффманом в главной роли. Строжайше соблюдая требования техники безопасности, мы использовали барокамеру, которая должна была предотвратить утечку вируса из лаборатории, однако из-за того, что кто-то из сотрудников по ошибке открыл не тот клапан, мы оказались на грани провала. Нам повезло: никаких опасных ситуаций не возникло. А потом все постепенно забыли об угрозе.