Есть вирусы, которыми мы заражаемся сегодня, напримеркоронавирусы
или герпесвирусы. Есть вирусы, которыми уже мы не заражаемся, но
заражались наши далекие предки. Аналогично тому, как в геноме
современного человека присутствуют гены неандертальцев (около 2% от
всего генома современного человека), у нас есть гены исчезнувших
вирусов. И эти вирусы, по-видимому, сыграли не только важную, но,
может быть, даже решающую роль в эволюции.Геном человека на 8%
состоит из ископаемых вирусов. Мы видим в нем последовательности,
которые характерны для вирусов, например, по типу белков, которые
они кодируют. Однако, в отличие от вирусного генома, такие
последовательности ненаносят вреда организму: огромное количество
мутаций, через которые прошли эти гены, препятствует
воспроизведению вирусных частиц.Как вирусы попали в геном
человека?По количеству этих мутаций можно проследить, когда древние
вирусы попали в наш геном, точнее, в геном наших предков. Для
некоторых из них это случилось миллионы и миллионы лет назад. Но
просто встроиться в геном еще недостаточно. Скажем, ВИЧ также
встраивается в геном, так как является ретровирусом, как и
большинство древних вирусов. На основе ретровирусной РНК
синтезируется ДНК и таким образом включается в геном.Ископаемые
ретровирусы должны были передаться по наследству, иначе у нас с
вами их бы не было. ВИЧпо наследству не передается, ведь для этого
нужно попасть в зародышевые клетки в яйцеклетку и сперматозоид,
что, по-видимому, очень трудно. И неизвестно, были ли эти
старинные, допотопные вирусы как-то специально направлены на
гаметы, то есть зародышевые клетки, или это произошло случайно.
Последний такой вирус попал, видимо, 300 тысяч лет назад в геном
человека. В эволюции было огромное число таких вирусов, поэтому,
возможно, путем простой вероятности какие-нибудь попали
внутрь.Прыгающиевирусные геныЭти вирусные гены могут перемещаться
по нашему геному. Открытие миграции генов внутри хромосомы одно из
величайших открытий в биологии, которое принадлежит выдающейся
американке и ученому Барбаре Мак-Клинток. Барбара проводила свои
опытына кукурузе, которая вошла в историю генетики как менделевский
горох. В 1948 году она первой обнаружила, что имеются гены
(транспозоны), которые как бы прыгаютпо хромосоме. В XX веке
существовала сильная в науке дискриминация против женщин, и
открытию тогда никто не поверил. В конце концовв 1983году Барбара
получила за него Нобелевскую премию.Впоследствии оказалось, что
таких элементов, которые прыгают по геному, довольно много.
Эндогенные вирусы, находящиеся внутри нас, также оказались среди
этих прыгающих элементов. Исследование их подтвердило, насколько
большую роль они сыграли в эволюции.Какими функциями мы обязаны
вирусам?Один из генов древнего вируса кодировал уникальные
белки-синцитины, которые заставляют клетки сливаться. Благодаря
этому белку, который принес когда-то нам вирус, образуется
плацента,сливаются частицы-синцитиотрофобласты, которые защищают
плод от патогенов в крови матери. Синцитиотрофобласты формируют
границу, где происходит обмен питательными веществами и защита от
различных патогенов. Именно вирусам мы обязаны существованием
плаценты.Полезны ли эти вирусы? Плацента, конечно, в эволюции
сыграла огромную роль. Но опять-таки и про вирусы, как и про
бактерии, нельзя сказать, полезны они или вредны. Escherichia coli
кишечная палочка, которая является одним из важнейших компонентов
нашего желудочно-кишечного тракта. Но, попав в мочеполовые пути,
она становится патогеном и вызывает различные болезни. Синцитин,
попавший в мозг, провоцирует слияние некоторые оболочек клеток
нервных тканей и может отвечать за возникновение рассеянного
склероза. Полезность любого организма не абсолютна. Полезны ли
воробьи? Полезны ли деревья? Природа построена на балансе
влиянияразных организмов. Они образуют сообщество, которое
сосуществует вместе.Есть эндогенные вирусы, которые регулируют нашу
иммунную систему. Например, они борются с современными вирусными
инфекциями. В нашем организме есть сенсоры, которые реагируют на
присутствиепатогенных вирусов. Иммунитет работает довольно
медленно. При первом заражении требуется около недели, чтобы начать
бороться с инфекцией. Поэтому в эволюции была созданасистема,
которая оповещает организм до того, как он разберется, какой именно
чужеродный элемент попал внутрь, по аналогии с тем, как в
гостиницах срабатывает противопожарная сигнализация, не разбираясь
в причине пожара, и включает воду, чтобы потушить огонь. Очень
похожая системаесть в нашем организме, и она, по-видимому, также
досталась нам от древних вирусов.БактериофагиБактериофаги
замечательные вирусы: они заражают бактерии, которые, как мы знаем,
живут не очень долго. Поэтому можно быстро ставить опыты и
исследовать, как бактериофаги влияют на геном бактерий. Они точно
так же, как и древние вирусы, заражают клеткии включаются в их
геном.Мы находимся в очень тесной связи, в симбиозе с бактериями. В
нашем организме в десятьраз больше бактерий, чем собственных
клеток. Мыскорееявляемся придатком к бактериям, чем бактерии
являются нашим придатком. Полезны ли бактериофаги? Да, полезны:они
поддерживают жизнь наших бактерий, регулируют их численность, когда
нарушается баланс. В частности, защита от половых инфекций в
значительной степени у женщин происходит благодаря кисломолочным
бактериям Lactobacillus. В нашем кишечнике, в желудке
поддерживается кислотная среда, позволяющая уничтожать большинство
патогенов, которые попадают в нас с пищей. Гомеостаз, то есть
равновесие, определяется именно бактериофагами.А вредны
бактериофаги? Еще как, если вспомнить, например, что холера
развивается благодаря бактериям Vibriocholerae. Сами по себе эти
бактерии не слишком вредны. Но их заражает бактериофаг, приносящий
холерный токсин, от которого и начинает болезнь, а затем и
эпидемия.Дополнительная
литератураhttps://science.sciencemag.org/content/328/5979/710.fullA
Draft Sequence of the Neandertal Genome
