Научное открытие, состоящее в том, что вирусы часто и неожиданно перемещаются от вида к виду, меняет наши представления об истории их эволюции и может иметь тревожные последствия в виде новых болезней.
Добавить в моё избранное
9 мин, 19 сек 1640
Когда формируются новые виды, откуда берутся их вирусы? Вирусы, являющиеся не более чем стадом свободно пасущегося генетического материала, отчаянно нуждаются в клеточных структурах своих хозяев и в ресурсах, чтобы снова и снова воспроизводиться. Вирус без хозяина — это ничто.
В силу такой зависимости некоторые вирусы сохраняют верность своим хозяевам на всем протяжении эволюции, мутируя и немного изменяясь всякий раз, когда хозяин превращается в новый вид. Этот процесс называется содивергенция. Люди и шимпанзе, например, имеют немного отличающиеся друг от друга вирусы гепатита В, причем оба они, скорее всего, мутировали из той версии, которая более четырех миллионов лет назад заразила общего предка человека и обезьяны.
Другой вариант, носящий название межвидовой переход, случается тогда, когда вирус переселяется на хозяина совершенно нового типа, который никак не связан с предыдущим. Такой вид вирусной эволюции связан с новыми тяжелыми болезнями, как то птичий грипп, ВИЧ, лихорадка Эбола и атипичная пневмония. А поскольку такие болезни исключительно опасны, нам повезло, что межвидовой переход это довольно редкое явление.
Однако недавно, когда ученые из Австралии провели первое исследование долговременной эволюции тысяч различных вирусов, они пришли к поразительному заключению: межвидовой переход намного важнее и происходит намного чаще, чем мы себе представляли. Смена видов является движущей силой большинства крупных эволюционных новообразований в вирусах. Между тем, содивергенция распространена меньше, чем мы предполагали, и вызывает она главным образом постепенные изменения.
«Они весьма убедительно показали, что содивергенция является скорее исключением, чем правилом» — сказала эволюционный биолог Плуни Пеннингс (Pleuni Pennings), работающая доцентом в университете Сан-Франциско и не участвовавшая в исследовании австралийцев.
Эти выводы отнюдь не означают, что новые болезни, возникающие от межвидового перехода, являются более серьезной и неминуемой угрозой, чем предполагала медицина. Однако они показывают, что динамика эволюции вирусов может быть неожиданно сложной. Если ученые недооценивали частоту перехода вирусов к новым хозяевам, то в таком случае очень важным приоритетом становится изучение того, какие вирусы больше всего к этому предрасположены.
Есть множество причин, по которым межвидовые скачки вряд ли могут оказывать существенное влияние на эволюцию вирусов. Препятствия, мешающие вирусу успешно перейти к хозяину из другого вида, весьма серьезные и труднопреодолимые. Если вирус не в состоянии манипулировать генетическим материалом хозяина и воспроизводиться, то это тупик, конец ветви. Вирусу может понадобиться множество попыток инфицировать нового хозяина, которые он предпринимает на протяжении десятилетий или даже больше, аккумулируя в это время соответствующие мутации. Делает он это до тех пор, пока не самоутвердится и не начнет размножаться и распространяться.
Прошлой весной, например, группа биологов и исследователей из области биомедицины во главе со Сьюзан Вандевуд (Susan VandeWoude), работающей профессором компаративной медицины в университете штата Колорадо, привела пример того, что можно назвать неполным межвидовым переходом. Вандевуд исследует лентивирусы. Это такой тип ретровируса, к которому относится ВИЧ. Его носителями являются пумы и рыжие североамериканские рыси. Профессор вместе со своим исследовательским коллективом постоянно находила определенный лентивирус рыжей рыси у пумы в Калифорнии и Флориде. Но всякий раз генетические данные указывали на то, что вирус этот появился в результате контакта пумы с инфицированной рысью, скажем, когда пума съедала рысь, а не от другой инфицированной пумы, которая распространяла его. Концентрация вируса у пум тоже была невелика, а это указывает на то, что вирусу трудно воспроизводиться.
Короче говоря, вирус попадал к новому кошачьему хозяину, однако организм этого хозяина не очень подходил для паразита, и он не мог обосноваться на нем должным образом. «Во многих случаях перехода не было никаких данных, указывающих на то, что новый вирус в пумах размножался» — отмечает Вандевуд. (И напротив, команда Вандевуд выяснила, что определенная форма рысьего вируса перекочевала на флоридских пантер, которые передавали адаптировавшийся у них вариант.) Поскольку переход лентивируса с одного вида кошачьих на другой происходит столь часто, со временем он может достаточно сильно мутировать, после чего пума станет для него подходящей средой обитания. Но пока этого не произошло, хотя таких возможностей было предостаточно.
Более того, когда вирусы успешно перескакивают с одного вида на другой, они могут стать жертвой собственного успеха. Это прежде всего относится к небольшим изолированным популяциям (именно так зарождались многие новые виды). Опасные вирусы могут очень быстро уничтожить доступных хозяев, после чего исчезнут сами.
В силу такой зависимости некоторые вирусы сохраняют верность своим хозяевам на всем протяжении эволюции, мутируя и немного изменяясь всякий раз, когда хозяин превращается в новый вид. Этот процесс называется содивергенция. Люди и шимпанзе, например, имеют немного отличающиеся друг от друга вирусы гепатита В, причем оба они, скорее всего, мутировали из той версии, которая более четырех миллионов лет назад заразила общего предка человека и обезьяны.
Другой вариант, носящий название межвидовой переход, случается тогда, когда вирус переселяется на хозяина совершенно нового типа, который никак не связан с предыдущим. Такой вид вирусной эволюции связан с новыми тяжелыми болезнями, как то птичий грипп, ВИЧ, лихорадка Эбола и атипичная пневмония. А поскольку такие болезни исключительно опасны, нам повезло, что межвидовой переход это довольно редкое явление.
Однако недавно, когда ученые из Австралии провели первое исследование долговременной эволюции тысяч различных вирусов, они пришли к поразительному заключению: межвидовой переход намного важнее и происходит намного чаще, чем мы себе представляли. Смена видов является движущей силой большинства крупных эволюционных новообразований в вирусах. Между тем, содивергенция распространена меньше, чем мы предполагали, и вызывает она главным образом постепенные изменения.
«Они весьма убедительно показали, что содивергенция является скорее исключением, чем правилом» — сказала эволюционный биолог Плуни Пеннингс (Pleuni Pennings), работающая доцентом в университете Сан-Франциско и не участвовавшая в исследовании австралийцев.
Эти выводы отнюдь не означают, что новые болезни, возникающие от межвидового перехода, являются более серьезной и неминуемой угрозой, чем предполагала медицина. Однако они показывают, что динамика эволюции вирусов может быть неожиданно сложной. Если ученые недооценивали частоту перехода вирусов к новым хозяевам, то в таком случае очень важным приоритетом становится изучение того, какие вирусы больше всего к этому предрасположены.
Есть множество причин, по которым межвидовые скачки вряд ли могут оказывать существенное влияние на эволюцию вирусов. Препятствия, мешающие вирусу успешно перейти к хозяину из другого вида, весьма серьезные и труднопреодолимые. Если вирус не в состоянии манипулировать генетическим материалом хозяина и воспроизводиться, то это тупик, конец ветви. Вирусу может понадобиться множество попыток инфицировать нового хозяина, которые он предпринимает на протяжении десятилетий или даже больше, аккумулируя в это время соответствующие мутации. Делает он это до тех пор, пока не самоутвердится и не начнет размножаться и распространяться.
Прошлой весной, например, группа биологов и исследователей из области биомедицины во главе со Сьюзан Вандевуд (Susan VandeWoude), работающей профессором компаративной медицины в университете штата Колорадо, привела пример того, что можно назвать неполным межвидовым переходом. Вандевуд исследует лентивирусы. Это такой тип ретровируса, к которому относится ВИЧ. Его носителями являются пумы и рыжие североамериканские рыси. Профессор вместе со своим исследовательским коллективом постоянно находила определенный лентивирус рыжей рыси у пумы в Калифорнии и Флориде. Но всякий раз генетические данные указывали на то, что вирус этот появился в результате контакта пумы с инфицированной рысью, скажем, когда пума съедала рысь, а не от другой инфицированной пумы, которая распространяла его. Концентрация вируса у пум тоже была невелика, а это указывает на то, что вирусу трудно воспроизводиться.
Короче говоря, вирус попадал к новому кошачьему хозяину, однако организм этого хозяина не очень подходил для паразита, и он не мог обосноваться на нем должным образом. «Во многих случаях перехода не было никаких данных, указывающих на то, что новый вирус в пумах размножался» — отмечает Вандевуд. (И напротив, команда Вандевуд выяснила, что определенная форма рысьего вируса перекочевала на флоридских пантер, которые передавали адаптировавшийся у них вариант.) Поскольку переход лентивируса с одного вида кошачьих на другой происходит столь часто, со временем он может достаточно сильно мутировать, после чего пума станет для него подходящей средой обитания. Но пока этого не произошло, хотя таких возможностей было предостаточно.
Более того, когда вирусы успешно перескакивают с одного вида на другой, они могут стать жертвой собственного успеха. Это прежде всего относится к небольшим изолированным популяциям (именно так зарождались многие новые виды). Опасные вирусы могут очень быстро уничтожить доступных хозяев, после чего исчезнут сами.
Страница 1 из 3
