Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

В космическом масштабе конец всему живому придет из-за Солнца. Оно станет слишком горячим сначала для нас, а потом и для микроорганизмов. Я, будучи физиком-ядерщиком, полагаю, что в конечном итоге Солнце взорвется в соответствии со стадией существования звезд (диаграмма Герцшпрунга–Рассела), но сначала оно превратится в «красного гиганта», а потом в «белого карлика». «Красный гигант» взорвет нашу планету. Половина срока жизни Солнца уже прошла, поэтому осталась еще половина, то есть вторые 4 млрд лет, и то при условии, что до этого Земля не погибнет вследствие иных космических явлений.

И все же что на это можно возразить? Мир микроорганизмов тоже может вселить в нас некоторые надежды, если заняться решением этого вопроса. Каждую осень «лужайки бактерий» и цветущие водоросли в океане уничтожаются вирусами, которые вносят свой вклад в развитие популяции и переработку питательных веществ. Часть бактерий и вирусов всегда выживает, и все начинается сначала, с небольшого количества в начале, а далее возрастает экспоненциально. На следующее лето при наличии достаточного объема питательных веществ водоросли снова зацветут. Можно ли это рассматривать как некоторую надежду? Даже в случае гибели большого числа особей субпопуляция с характерным для нее разнообразием видов избежит нижнего порога плотности популяции, так как возможна активизация транспозонов, что будет способствовать формированию новых свойств. Возможно, подобные явления уже пять раз происходили в истории нашей планеты. А в недавние время такие феномены зачастую носили локальный характер. Самый масштабный разлив нефти вследствие взрыва на нефтяной платформе Deepwater Horizon, к удивлению ученых, продемонстрировал рост бактерий, поглощение ими нефти, а после полного уничтожения нефти, когда пищи не осталось, их исчезновение. Аналогичным образом после аварии на Чернобыльской АЭС некоторые растения стали лучше расти на зараженной радиацией почве. Вполне возможно, впереди нас ждет много поводов удивиться. Мутации происходят постоянно. Мы научились пить молоко, мы едим разнообразную пищу, нижние конечности могут стать короче, а длина пальцев увеличивается в связи с работой на компьютере. Мы уже потеряли 6000 рецепторов, отвечавших за обоняние и вкусовые ощущения, их осталось 60, поскольку нам достаточно этого небольшого числа рецепторов, а без остальных мы вполне можем обойтись.

Мир характеризуется очень выраженной гетерогенностью, и в нем часто можно обнаружить ниши, где могут спрятаться и сохраниться разные формы жизни. Именно это произошло в мире водорослей, а явление, подобное «красному приливу», может наблюдаться и в социуме. Избыточный рост сопровождается вирус-индуцированным разрушением, а в новом сезоне все начинается сначала. На первом этапе формирования жизни всегда находится какая-нибудь ниша, «маленький теплый пруд», по определению Дарвина. Нечто подобное произошло на полуострове Юкатан. Полностью уничтожить жизнь не так-то просто.

Вирусы помогают нам выжить, обеспечивая нас новыми генами. Вирусы, включая мобильные элементы, отличаются инновативностью. Они и в будущем будут вносить вклад во все проявления жизни, обеспечивая адаптацию, выживание и биологическое разнообразие. Нам следует помнить, что мы можем влиять на вирусы, «прыжки» транспозируемых элементов с помощью факторов среды, которые усиливают или ослабляют эти «прыжки». Но мы несем за это ответственность. «Прыжки» ретротранспозонов отличаются большой вариабельностью.

Только в океане вирусы и их хозяева обмениваются 10 27 генов. Существует много новых для нас генов, а высокая скорость мутации вирусов и обмена генами помогает нам выживать. Вирусы, главным образом ретровирусы, а также родственные им ретроэлементы внесли свой вклад в эволюцию жизни и выживание всех видов на планете. Без вирусов мы не смогли бы добиться такого прогресса и видового разнообразия, и, по сути, нас бы не было. Тем не менее благодаря вирусам мы существуем.

А где же тогда Бог? Такой вопрос мне задали в конце одного интервью, посвященного вирусам, во время утреннего эфира на швейцарском телевидении. Этот вопрос вызвал у меня удивление. Мой спонтанный ответ был следующим (таким и остался): когда мы сталкиваемся с чем-то незнакомым, появляется желание поверить в Бога. Но чудеса можно объяснить и с помощью науки. При этом каждый ответ влечет за собой новые вопросы и новые чудеса. Чудеса будут возникать всегда, независимо от того, какой объем знаний мы накопили. При желании непонятное явление всегда можно объяснить действием высших сил или Бога. Я не могу в это поверить, тем же, кто верит, приходится легче, чем мне.

ADA – аденозиндезаминазная недостаточность, метаболическое заболевание, вызывающее иммунный дефицит. Дети, страдающие таким заболеванием, не в состоянии противостоять патогенам, в силу чего вынуждены находиться в стерильных «палатках». ADA используется как модель в генной терапии.

ALU – повторяющийся короткий регуляторный элемент ДНК, не содержащий генетическую информацию и оказывающий регуляторный эффект на соседние гены; принадлежит к семейству ретроэлементов SINE. В геноме человека содержится 1,1 млн копий ALU (10,7% от всей последовательности); представлен главным образом в геномах приматов.

Argonaute – фермент, предназначенный для сайленсинга генной экспрессии и состоящий из доменов PAZ и PIWI (так же как обратная транскриптаза и РНКаза Н ретровирусов) в РНК-индуцированном комплексе сайлесинга (RISC). Белки семейства Argonaute связывают небольшую некодирующую РНК, которая затем направляет этот комплекс к РНК-мишени для ее расщепления.

Cas9 – CRISPR-ассоциированный белок 9, молекулярные «ножницы», разрезающие фрагмент ДНК в гибридах ДНК–РНК; обеспечивает защиту от ДНК-содержащих фагов в бактериях и археях, содержит РНКаза Н-подобные DDE (ДДЭ) аминокислоты в активном центре (ДНКаза Н, разрезающая ДНК в РНК–ДНК-гибридах).

CCR5 – рецептор для сигнальных молекул (хемокинов) на поверхности клеток человека, корецептор CD4-рецептора для ВИЧ, необходимый для внедрения в клетку-хозяина; лимфоцит с рецептором CD4 или макрофаг с CCR5 – первая мишень ВИЧ; позднее происходит инфицирование клеток, имеющих еще один рецептор СXCR4.

CONRAD и MTN-030/IPM 041 – акроним («Исследование и разработка контрацептивных средств»), содержит результаты, подтверждающие данные клинических исследований, препаратов для лечения ВИЧ-инфекции, в частности MTN-030/IPM 041 – исследование микробицидов во влагалище.

CpG – сокращение, обозначающее два нуклеотида, C (цитозин) и G (гуанин), связанные между собой при помощи фосфоэфирных мостиков в ДНК-молекулах; это важный мотив для эпигенетической регуляции в качестве мишеней метилирования.