О роли вирусов в эволюции корреспондент “РГ” беседует с профессором Сколтеха и Университета Ратгерса (США) Константином Севериновым.
В то время как мир упорно борется с ковидом, ученые делают странные для большинства людей заявления. Например, что в развитии человека чуть ли не решающая роль принадлежит вирусам. И не будь их, мы бы, возможно, застряли на нижних ветвях эволюции. Это лишь версия? Или у науки есть весомые улики?
Константин Северинов: Такие улики можно найти в геноме каждого человека. А геном — это около 25 тысяч генов, которые кодируют необходимые для жизни белки. Но эти “человеческие” гены составляют лишь около 30 процентов нашего генома. А что же остальное? Один из авторов открытия двойной спирали ДНК Френсис Крик даже назвал эту часть генома “мусорной ДНК”. Непонятно, зачем она нужна. Ничего не кодирует, не имеет очевидных функций, необходимых для работы организма.
Ученые давно пытаются разобраться с этим “мусором”. Оказалось, что существенная его часть – это остатки вирусов, которые заражали наших предков и встроили в их геном свою генетическую информацию. Почему так произошло, еще предстоит выяснить. Но мы по наследству получили в своем геноме остатки древних вирусов.
Честно говоря, совсем не радует, что гены каждого из нас с таким “мусором”…
Константин Северинов: Могу успокоить: в “человеческих” генах, которые кодируют белки, последовательностей вирусных ДНК нет. Или почти нет. Остатки вирусов находятся в других местах генома. Тут необходимо напомнить, что каждый из нас имеет 46 хромосом, 23 от отца и 23 от матери. Каждая хромосома – эта очень длинная молекула ДНК. На ней, как бусы на нитке, расположены кодирующие участки, наши гены. А вот между этими бусинами-генами в основном и находится тот самый “мусор”, включая остатки вирусов и их генов.
Но если этот “мусор” не связан с жизненно важными генами, то как вирусы вообще могли оказать решающее влияние на эволюцию человека?
Константин Северинов: Точная функция большинства вирусных останков, которых каждый из нас носит в своей ДНК, пока науке неизвестна, однако кое-что уже понятно. Например, у млекопитающих есть плацента, которая соединяет плод с матерью во время беременности. Так вот, белок, который отвечает за контакт плаценты с внутренней стенкой матки, имеет вирусное происхождение. Это означает, что плацента возникла у далекого общего предка всех млекопитающих в результате случайного заражения вирусом. Это эволюционная инновация оказалось очень полезна и закрепилась в ходе естественного отбора. Подчеркну, что плаценты нет ни у птиц, ни у рептилий, ни у земноводных и рыб.
Вообще роль вирусов в эволюции очень велика, эту тему разработают многие ученые, в частности, наш соотечественник Евгений Кунин, который работает в Америке. Он считает, что вирусы способны осуществлять горизонтальный перенос генов. Это имеет важнейшее значение для эволюции жизни и для человека в частности.
Вирусы способны осуществлять горизонтальный перенос генов. Это имеет важнейшее значение для эволюции жизни и для человека в частности
Почему? И что такое горизонтальный перенос?
Константин Северинов: Обычно мы получаем генетическую информацию от своих родителей и передаем ее потомству, по вертикали. При таком способе передачи генетической информации эволюция идет за счет случайных мутаций и, что важно подчеркнуть, происходит медленно. Поэтому вряд ли может произойти что-то революционное или возникнуть новое свойство, как та же плацента.
Иное дело — горизонтальный перенос генов от одного вида к другому, когда вы вдруг получаете какой-то ген или группу генов из другого организма и “приспосабливаете” их к вашим нуждам. Так вот, многие вирусы являются транспортом для переноса генов. И поэтому они служат главным мотором эволюционных инноваций. Можно с уверенностью сказать, что человека, каким мы его знаем сегодня, не было бы, если бы наши многочисленные предки не заражались вирусами. Следы некоторых таких заражений до сих пор хранятся в нашем геноме.
Говоря образно, они Пигмалионы человечества. Ведь не зря утверждают, что каждый из нас — это кладбище самых разных вирусов. Но так как они испорчены, то совершенно безобидны для конкретного человека?
Константин Северинов: Увы, это не совсем так. По самым разным причинам – например, с возрастом – некоторые из вирусов, находящиеся в геноме наших клеток, могут проснуться и начать “прыгать”, перебрасываться из одного места хромосомы в другое, заставляя работать те гены, которые лучше бы молчали. Или, наоборот, выключая гены, нарушая их нормальную работу. Бывает, что клетка с ДНК, измененной таким “прыжком”, начинает неконтролируемо делиться, возникает опухоль. У кого-то это происходит, у кого-то нет – процесс случайный, ведь вирусы прыгают не направленно, просто скачут себе по геному.
Знаменитый советский вирусолог Лев Александрович Зильбер в свое время сформулировал вирусную теорию рака. Суть в том, что есть онковирусы, которые делают наши клетки бессмертными. Заражение ими приводит к появлению опухоли. Кстати, за открытие онкогенов тоже была присуждена Нобелевская премия.
Реально ли предсказать появление новых вирусов, чтобы заранее к ним подготовиться? Может, самые мощные суперкомпьютеры призвать на помощь?
Константин Северинов: Пока это из области фантастики. Чтобы понять любой вирус, надо понять клетку, которую он заражает. Понять взаимодействие клеток на уровне сообщества, которое составляет организм, на уровне популяции организмов, и, в конечном счете, на уровне глобальной экосистемы. Такого уровня понимания сегодня у науки нет ни для одного вируса. Поэтому никакие самые мощные суперкомпьютеры не могут предсказать, какой вирус выстрелит, где и когда.
Справка “РГ”
Что было причиной страшных эпидемий, которые за всю историю человечества много раз бушевали на планете, унося миллионы жизней? Поиск ответа наука упорно искала десятилетиями, но без особого успеха. Точку в спорах поставили последние достижения генетики. Она научилась по анализу ДНК в останках древних людей, прежде всего их зубах, находить следы бактерий и вирусов. Например, в Скандинавии в останках людей медного века удалось выделить ДНК бактерии Y.pestis. Она же обнаружена во фрагментах зубов людей, живших в времена императора Юстиниана I. Тогда пандемия, похожая на средневековую чуму (черная смерть) уносила по 10 тысяч человек в сутки. А всего эта бактерия стала виновницей четырех пандемий, в том числе и страшной катастрофы в Европе, когда жертвами “черной смерти” с 1347 по 1351 год стали около 30 процентов жителей. Нашли ученые и виновника жесточайшей пандемии, которая разразилась после вторжения европейцев в Новый Свет. В Мексике в середине XVI века умерли почти 80 процентов ацтеков, а причиной стала одна из разновидностей бактерии Salmonella. Выходит, поворотные моменты в истории цивилизаций были связаны не только с деятельностью конкретных личностей, но и с нашествием невидимых существ — бактерий и вирусов.
Текст: Юрий Медведев, Российская газета
Фото: Михаил Синицын, Российская газета
