Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Мыши являются носителями особенно большого количества вирусов. Даже «инбридные» «здоровые» лабораторные мыши являются носителями 60 различных типов вирусов, а у диких мышей до 10 раз больше вирусов. ПЦР может также дать ложноположительные сигналы. Контаминация может происходить совершенно удивительным способом, который невозможно предусмотреть никакими инструкциями: мышь может сбежать, где-нибудь спрятаться и подхватить новые вирусы. Ночной сторож в Обществе Макса Планка в Берлине приручил серую лабораторную мышь во время своих тоскливых ночных дежурств, подкармливая ее сыром. А выяснилось это только тогда, когда у черной инбридной мыши появилось не черное, а серое потомство. Впечатляет то, что оплодотворение произошло через прутья клетки. В этом случае было довольно просто разобраться, что произошло, – по цвету шерсти, но множество других случаев заражения определить гораздо сложнее.

Расскажу об одном таком сложном случае, когда вся Германия участвовала в детективной истории «хайльброннского убийцы». Нужно было раскрыть убийство. Полицейские снимали отпечатки с автомобильных дверных ручек, ручек прикроватных тумбочек и т.д. Все образцы, протестированные при помощи высокочувствительной ПЦР-тест-системы, были положительными. Дело дошло до того, что появилась гипотеза о серийном убийце. А истинным виновником оказалось загрязнение ватных палочек, с помощью которых брали образцы для ПЦР-анализа. Они были заражены ДНК сотрудника компании-производителя. Нужно было провести контрольную реакцию – любой исследователь должен делать это автоматически. Как можно было забыть об этом?

Другой случай загрязнения, как выяснилось, вовсе не был связан с заражением. Речь идет об открытии ВИЧ. В 1983 г. на симпозиуме исследователей в Колд-Спринг-Харбор (США) Люк Монтанье представил данные о новом вирусе, полученном в Париже. Ретровирусологи, сидевшие на задних рядах аудитории, не поверили ни единому слову, сочли его выступление забавным, шутили и посмеивались над докладчиком. В конце концов, случаи ложной тревоги по поводу открытия новых вирусов человека слишком уж участились. Вспоминается случай с вирусом лейкоза гиббонов, который, как оказалось, является результатом контаминации в лабораторных условиях, а вовсе не вирусом человека. Однако на этот раз Люк Монтанье оказался прав!

Недавно я прочла несколько лекций – «Вирусы: скорее друзья, чем враги», «Если бы не вирусы, нас бы не существовало», «Вирусы на самом деле лучше, чем о них думают», «Вирусы как изобретатели», «Вирусы как двигатели эволюции» и т.д. Вирусы не только вызывают заболевания, но и помогают нам приспосабливаться к жизни! Я бы даже сказала больше: не будь вирусов, мы бы болели. Я вовсе не цинична – безусловно, я знаю о ВИЧ, вирусе гриппа и вирусе Эбола. Но важно посмотреть на этот вопрос с иной точки зрения, и я хочу, чтобы читатель знал об этом потому, что это новый подход, который до сих пор практически неизвестен, а еще потому, что он однажды повлияет на нашу повседневную жизнь. Новые технологии – это основа нашего нового представления о мире.

В 2013 г. я отправилась в «Геомар», что в Киле, бывший Институт биологии морской среды при Кильском университете. В фойе установлен макет исследовательского судна MS Meteor, на котором в 1960-х гг. проводились экскурсии для студентов, – на одной из них я была, но у меня, как обычно, началась морская болезнь, и я решила вместо этого заниматься физикой. И все же я до сих пор немного увлекаюсь океанографией; поэтому приехала в Ванкувер послушать выступление Кёртиса Саттла, профессора биологии морской среды и вирусологии. Микробиомный анализ – глобальное секвенирование всех микроорганизмов – со временем получил широкую известность. Как правило, секвенирование распространяется не только на бактерии, но и на все вирусы. Кёртис Саттл – один из ведущих вирусологов. Набился полный конференц-зал студентов. Я уже знала, как вдохновенно он может говорить, и в этот вечер он не обманул моих ожиданий. «Действительно ли вирусы правят миром?» – задал он вопрос. Саттл не имел в виду вирусные заболевания, описанные в учебниках, он подразумевал совсем другое. «На что был бы похож мир без вирусов?». Его ответ был (и есть): «Нас бы просто не существовало». Нам бы не хватало кислорода, поскольку кислород вырабатывается вирусами, когда осенью они очищают светящиеся водоросли в океане.

Казалось, что на слайде, показанном Саттлом на первой лекции, изображено звездное небо, но это было нечто иное: самые мелкие точки – это вирусы, точки крупнее – бактерии, и наконец, самые крупные точки – одноклеточные организмы (мелкие одноклеточные и многоклеточные эукариоты, в частности водоросли и некоторые грибы). До недавнего времени вирусы в океане оставались неопределяемыми. Поэтому Кёртис Саттл взял 200 л океанской воды, упарил ее и пропустил через фильтр, задерживающий крупные бактерии (и гигантские вирусы). Вирусы в проточной жидкости можно изучить при помощи «эпифлуоресцентной микроскопии» с использованием флуоресцентного красителя SYBR-Gold (крайне чувствительный циановый краситель). Полученные в результате этой процедуры снимки очень напоминали звездное небо. В океане 10 30 вирусов – больше, чем звезд на небе, количество которых оценивается в 10 25. Всего на нашей планете существует 10 33 вирусов. Однако практически невозможно точно выяснить, сколько видов вирусов существует, поскольку их не так просто обнаружить. Впервые их проанализировали в 2007 г. в рамках проекта забора образцов из Мирового океана, когда Крейг Вентер с командой на своей парусной яхте Sorcerer II прошел из Северной Атлантики через Панамский канал в южную часть Тихого океана и собрал образцы воды, положив начало новой области исследований. Позже аналогичная океаническая экспедиция Tara Oceans была предпринята членами Европейской молекулярно-биологической лаборатории (EMBL) на шхуне Tara. Они в течение трех лет (2009–2012 гг.) забирали образцы морской воды из всех океанов на Земле, создавая коллекцию образцов, ставшую кладезем информации о микроорганизмах и мелких морских животных. Ученые все еще занимаются анализом этих данных.

Кёртис Саттл умеет подавать материал. Он рассказывает о вирусах, которые на самом деле называются «фаги». Но он этого не говорит. «Если я скажу, что моя лекция посвящена фагам, никто не придет, поскольку большинство людей никогда о них не слышали!» Поэтому нужно иметь в виду следующее: фаги – это вирусы, инфицирующие бактерии. Это настоящие вирусы, но они ограничиваются бактериями-хозяевами. Большинство вирусов в океане являются фагами. Тем не менее недавно в океанских водах обнаружили гигантские вирусы. Никто не имеет ни малейшего представления о том, сколько их вообще, так как они крупные и при фильтрации (в отличие от вирусов) ведут себя как бактерии. Понятия «фаг» и «бактериофаг» означают одно и то же – «пожиратели бактерий». На самом деле они их не пожирают (хотя выглядит очень похоже), а лизируют (растворяют). В глотке воды из Балтийского моря содержится 10 8–10 9 фагов, и, как правило, они для нас неболезнетворны. Это мелкие организмы, относящиеся к наночастицам. Какое получится расстояние, если выстроить их в ряд? Кёртис Саттл любит подобные вычисления: 10 30 × 100 нм = 10 23 м, или 10 20 км, или 10 7 световых лет. Для сравнения: Крабовидная туманность находится на расстоянии 4000 световых лет от нас. ( Темой моей магистерской диссертации было изучение космических лучей, исходящих от Крабовидной туманности. Я измеряла длину этих лучей, находясь в бункере, расположенном недалеко от Института океанических исследований, оставшемся после Второй мировой войны. В бункере был потолок толщиной 7 м, и он использовался для имитирования второй атмосферы.)