Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Геминивирусы – исключительные вирусы. Их название напоминает космические шаттлы «Джемини» – два соединенных друг с другом одинаковых космических корабля. Эти вирусы – своего рода сиамские близнецы, соединение двух икосаэдров, имеющих одну общую сторону. Каждый икосаэдр содержит молекулу одноцепочечной кольцевой ДНК. Цепочки не идентичны, но они дополняют друг друга. Если сложить две цепочки вместе, можно получить двойную цепочку. Цепочки, похоже, располагаются отдельно друг от друга, и у каждой из них есть свой «дом». Похоже, что когда-то процесс упаковки не увенчался успехом или же такое разделение вызвало проблемы. В результате возник геминивирус. Безусловно, он входит в мою коллекцию диковинных вирусов!

Семейство бегомовирусов, вирусов золотистой мозаики фасоли (ВЗМФ), насчитывает примерно 200 видов. Они вовсе не редки, а наоборот, встречаются очень часто! Известны они потому, что вызывают проблемы. Эти вирусы поражают овощи – баклажаны, фасоль, хлопок и маниок съедобный. Филиппинский вирусолог выявил проблемы, которые этот вирус создает для фермеров. В Южной Африке геминивирусы представляют главный интерес для исследователей, поскольку поражают кукурузу. Геминивирусы уникальны. Во-первых, вирусы, содержащие одноцепочечные ДНК, редко встречаются в растениях. А потом, довольно любопытно, что они занимают промежуточное положение между вирусами с одноцепочечной ДНК и вирусами с двухцепочечной ДНК. Вирусы с двухцепочечной ДНК гораздо надежнее и стабильнее, но, как ни странно, практически никогда не встречаются в растениях. Поэтому превалируют РНК-содержащие вирусы!

Геминивирусы – пример переходного или промежуточного вируса, находящегося между «раздетыми» двухцепочечными ДНК и одноцепочечными ДНК, как промежуточные микроорганизмы в соединенных оболочках, что делает их более интересными и информативными для исследований.

Это первый вирус, чье действие на растение было отмечено человеком. Японская императрица Кокэн в своем стихотворении, созданном в 752 г., написала, что в середине лета растение выглядит высохшим, как в начале осени, несмотря на достаточное количество воды, – это результат действия геминивирусов!

Следует упомянуть об одном странном вирусе, о котором до недавнего времени я даже не подозревала. Речь идет о «раздетой» кольцевой двухцепочечной ДНК (плазмиде), которая способна инфицировать растения. Кольца ДНК – инфекционные агенты, являющиеся фитоплазмами(плазмами растений). Плазмиды ДНК известны нам по миру фагов из бактерий, хотя применительно к растениям об этом ничего не известно. Однако все знают последствия их действия: они приводят к пожелтению листьев и способны инфицировать фруктовые деревья, виноградники, рис и пальмовые деревья. Почему у моей яблони пожелтели листья? Когда я ее сажала, я думала о Мартине Лютере Кинге, который советовал всем следовать его примеру и даже в последний день существования мира посадить яблоню. А сейчас моя яблоня болеет. Следует ли мне заказывать какой-нибудь высокочувствительный диагностический тест, полимеразную цепную реакцию, ПЦР-анализ ДНК? Ну, хорошо, я это сделаю, и что потом? Независимо от того, известен вам инфицирующий агент или нет, в таких случаях есть только два варианта действий: опрыскать дерево составом для борьбы с насекомыми или срубить ствол, чтобы оно начало заново расти. Мне не нужен ПЦР-тест: с фитоплазмой бороться невозможно. Как это ни странно, но вирусоподобные «раздетые» фитоплазмы ДНК мне, вирусологу, были совершенно неизвестны. Но это – вирусы! Я узнала о них от специалиста по биоинформатике растений Михаэля Кубе, который работал в Обществе Макса Планка в Берлине, и очень ими заинтересовалась. Мы стали вместе заниматься геномным анализом и даже опубликовали результаты наших исследований. Если формулировать коротко, мы выяснили, что фитоплазмы и геминивирусы являются родственниками, своего рода вариант «бездомных», некогда живших в «сблокированном двухквартирном доме». Вероятно, в этой связи стоит упомянуть, что границы между бактериями, паразитами, генетическими элементами, плазмидами и вирусами более не существует – и все это происходит внутри моей яблони.

Полосатые тюльпаны, растущие в моем саду, тоже подходят для главы о вирусах растений. Они похожи на старый сорт Rembrandt и называются «тюльпаны, подобные тюльпанам сорта Rembrandt, поскольку настоящие тюльпаны этого сорта уже вымерли. Новый сорт получили в результате прямых мутаций в промоторе генов цвета, которые привели к образованию генетически стабильных полос. Но это не то, что происходило в прошлом.

А происходило вот что. Мой коллега из бывшей Восточной Германии рассказал мне о полосатых тюльпанах: его мать, увлекавшаяся этими растениями, купила луковицы тюльпанов на рынке незадолго до разрушения Берлинской стены. Через один-два года из этих луковиц выросли тюльпаны без полос. Она почувствовала себя обманутой и обвинила в этом непорядочном поступке коммунистическое правительство, однако в данном случае она была неправа. Точно такое же разочарование испытали люди из-за полосатых тюльпанов в XVII в.

Изначально полосатые тюльпаны появились в результате действия вируса пестролепестности (TBV), который приводит к нарушению цвета. Каким образом? Даже в современных учебниках по вирусологии этому явлению нет объяснения. В отсутствии полос винили садовников, теплицы, температуру воздуха, садовые инструменты, почву и даже коммунистическое правительство – в каждом из обвинений была доля правды, однако ответ оказался простым: причиной появления полос стали средовые факторы, и, следовательно, речь идет об эпигенетическом эффекте. В 1576 г. ботаник Карл Клузиус рекомендовал сохранять стабильные средовые факторы для сохранения полосок на лепестках тюльпанов новых поколений.

Тюльпаны завезли в Европу из Персии, через Турцию. Эти цветы назвали в честь тюрбана Сулеймана I Великолепного. Сначала тюльпаны завезли в Вену, а оттуда – в Голландию. Их разведением стал заниматься Карл Клузиус, основатель ботанического сада в Лейдене. В настоящее время секвенируется геном тюльпана Clusius – названного так в его честь. Проводя секвенирование, мы хотим понять, как вирус пестролепестности (TBV) разрушает цвет.

Тюльпаны стали олицетворением страсти к богатству. Они несли в себе новизну, уникальность, были символом как тщеславия, так и силы, мужественности и, будучи королевским цветком, свидетельствовали о соответствующем социальном статусе. Дело зашло настолько далеко, что анатом, человек в шляпе, изображенный на знаменитом полотне Рембрандта «Урок анатомии доктора Тульпа» (1632 г.), взял себе фамилию Тульп, чтобы отличаться от других людей и слыть знатоком тюльпанов. Тюльпаны вызвали беспрецедентную волну истерии и «тюльпаномании». Это был первый из зафиксированных кризисов. Спрос на луковицы превышал предложение. Благодаря Ост-Индской компании голландцы разбогатели. Луковицы тюльпанов имели столь большую ценность, что их приходилось защищать от воров, и в садах обеспеченных людей эти цветы охраняли. Их хотели иметь не только аристократы. Находились смельчаки, которые, увлекшись идеей, осенью покупали луковицы, не зная, какие весной из них вырастут тюльпаны, в надежде на большую прибыль. Те же, кто не мог позволить себе иметь настоящие тюльпаны, довольствовались нарисованными, которыми теперь можем любоваться и мы на полотнах голландских живописцев. Цены на цветочных аукционах в результате спекуляции вырастали до небес и повышались в несколько тысяч раз. Непредсказуемый характер форм и расцветок тюльпанов мог привести к невероятной прибыли или стать причиной несчастья, если из луковиц вырастали однотонные цветы. А всему виной был вирус, поскольку именно он обусловливал такое непредсказуемое разнообразие расцветок. Но об этом, безусловно, никто не знал.