Планета вирусов - Циммер Карл - Страница 17

В 2010 году в ВОЗ продолжились споры о том, стоит ли уничтожить последние имеющиеся запасы оспы в России и США. Но теперь эта дискуссия приняла такой оборот, который не могли даже представить себе борцы с оспой прошлых лет. Сегодня ученые полностью расшифровали генов вируса. И у них есть технологии, позволяющие с нуля синтезировать вирус оспы. Созданные искусственно вирусы больше не являются чем-то из области научной фантастики. Ученые уже воссоздавали генетический материал других вирусов, таких как полиомелит и унесший множество жизней в 1918 году грипп, использовав его для создания жизнеспособных вирусов.

У нас нет доказательств того, что кто-то хочет воскресить подобным образом и оспу, но нет и доказательств того, что это будет невозможно, если кто-то попытается. После 3 500 лет загадок и борьбы с оспой мы наконец-то смогли понять ее природу. Но это понимание дало вирусу своеобразное бессмертие и возможность на возрождение в будущем.

Где бы на нашей планете ни находилась вода, в ней обязательно есть жизнь. Вместилищем жизни может быть вода в тропическом пруду, в хрустальной пещере и даже в башенном охладителе на крыше больницы.

В 1992 году микробиолог Тимоти Роуботэм (Timothy Rowbotham) зачерпнул воду из башенного охладителя, расположенного на крыше больницы в городе Бредфорд, Англия. Поместив ее под микроскоп, он обнаружил, что вода полна жизни. Он увидел амеб и другие одноклеточные простейшие организмы размером с клетку человеческого тела. Он увидел бактерий, которые были в сотни раз меньше. Роуботэм искал причину возникновения вспышки пневмонии, охватившей Бредфорд. Среди микробов он обнаружил возможного кандидата на эту роль — сферические объекты размером с бактерию, размещавшиеся внутри амеб. Роуботэм посчитал, что обнаружил новый вид бактерий, и назвал их «бредфордкокки» (Bradfordcoccus).

Роуботэм посвятил годы тому, чтобы понять, что такое бредфордкокки и были ли они виноваты во вспышке пневмонии. Он пытался выделить их гены, стараясь найти участки ДНК, имеющиеся у всех бактерий, но ему это не удалось. Сокращение финансирования заставило Роуботэма закрыть свою лабораторию в 1998 году и отдать образцы на хранение своим коллегам во Франции.

На протяжении 5 лет брэдфордкокки прозябали в безвестности, пока Бернард Ла Скола (Bernard La Scola) не решил взглянуть на них еще раз. Как только он поместил образцы Роуботэма под микроскоп, то понял: что-то было не так.

Бредфордкокки не имели гладкой сферической формы, присущей бактериям. Вместо этого они состояли из множества соединенных между собой пластин и напоминали футбольный мяч. Также Ла Скола заметил белковые нити, отходящие от основной оболочки. Единственными живыми организмами, которые могли иметь такую форму, были вирусы. Но Ла Скола знал, как знали все микробиологи того времени, что объект габаритов бредфордкокка не мог быть вирусом, так как был в сотни раз крупнее.

Тем не менее, бредфордкокки оказались именно вирусами. Ла Скола и его коллеги обнаружили, что бредфордкокки размножаются, проникая в амебу и заставляя ее воспроизводить копии своего захватчика. Ла Скола и его коллеги решили дать вирусу новое название, которое отражало бы его вирусную природу. Они назвали его «мимивирус», в честь его умения мимикрировать, маскируясь под бактерию.

Затем французские ученые стали изучать гены мимивируса. Роуботэм уже пытался, правда, безуспешно, сравнивать его гены с генами бактерий. Французским ученым повезло больше. Они обнаружили у мимивируса гены, присущие вирусам, притом в большом количестве. До открытия мимивируса ученым удавалось обнаруживать у вирусов лишь несколько генов. У мимивируса же их оказалось 1 262. Это выглядело, как если бы кто-то взял гены гриппа, простуды, оспы и сотни других вирусов и поместил бы их в одну белковую оболочку. Геном мимивируса насчитывал большее число генов, чем было у некоторых бактерий. Как своими размерами, так и набором генов, мимивирус разрушал базовые законы строения вирусов.

Узнав, каким набором генов располагает мимивирус, Ла Скола и его коллеги начали искать его в других возможных местах обитания. Гигантские вирусы были обнаружены ими в легких больных, страдавших пневмонией. До сих пор неясно, вызывают ли мимивирусы пневмонию, как считал Роуботэм, либо они просто колонизируют легкие людей, которые ею уже больны. Ученым также удалось обнаружить гигантских вирусов и их родственников в местах обитания, расположенных далеко от больницы. Мимивирусы широко распространены в водах Мирового океана, где они заражают водоросли, а может, даже кораллы и губок. Стало понятно, что до сегодняшнего дня гигантские вирусы скрывались прямо у нас под носом.

Обнаруженные недавно новые виды вирусов, такие как мимивирусы, заставляют ученых пересмотреть свои взгляды на то, что такое вирусы. Законы природы, казавшиеся такими незыблемыми, расшатываются на глазах. За спорным вопросом: «Что такое вирус?» — встает гораздо более масштабный: «Что такое жизнь?»

Долгое время ученые считали, что между вирусами и «настоящими» живыми организмами, такими как бактерии, простейшие, растения, животные и грибы, лежит непреодолимая пропасть. Многие отмечали крайне малое количество генов у вирусов, доказывая, что при их способе размножения быть больше у них и не может. Так как вирусы размножаются, захватывая другие клетки, они подходят к копированию своих генов крайне небрежно. У них, например, отсутствует репаративный фермент, который мог бы исправлять возникающие при этом ошибки. Вследствие этого они гораздо в большей мере подвержены смертельным мутациям. Если у вируса будет несколько тысяч генов, то такой вирус будет нежизнеспособным из-за огромного шанса возникновения такой мутации.

Количество генов, имевшихся у обнаруженных на тот момент вирусов, служило данной теории хорошим подтверждением. Гены вирусов находятся в закодированном виде либо в ДНК, либо в ее однонитиевой версии — РНК. По целому ряду причин РНК, по своей сути, гораздо больше подвержена ошибкам при копировании. Как выяснилось, вирусы, строящиеся на основе РНК, такие как грипп или ВИЧ, имеют гораздо меньшее количество генов, чем вирусы, имеющие ДНК.

Вынужденные обходиться малым количеством генов, вирусы отказались от генов, отвечающих за функции, отличные от размножения и выживания. Так, у них не может быть генов, позволяющих им, например, есть. Они не могут самостоятельно преобразовывать вещества в новые гены и белок. Они не могут расти. Они не могут выводить продукты распада. Они не могут противостоять низким и высоким температурам. Они не могут размножаться делением. Все эти «не» не складываются в одно ошеломляющее «не». Вирусы не живые.

Чтобы считаться живым организмом, утверждали ученые, нужно обладать настоящими клетками. «Организм состоит из клеток», — заявлял в своей лекции, посвященной получению им Нобелевской премии в 1967 году, микробиолог Андре Львов (Andre Lwoff). Так как у вирусов нет клеток, они воспринимались просто как изолированный генетический материал, который обладал необходимыми химическими свойствами, позволяющими ему воспроизводить себя внутри настоящих клеток. Ученым удавалось кристаллизовать вирусы таким же образом, как они получали соль из ДНК. А вот кристаллизовать клетки почему-то никому не удалось. В 2000 году Международная комиссия по таксономии вирусов объявила, что «вирусы не являются живыми организмами».

В течение десяти лет после этого заявления множеству ученых удалось его опровергнуть. В свете открытия новых вирусов старые правила уже не работали. Мимивирусы, например, скрывались от взглядов исследователей так долго отчасти из-за того, что были в сотни раз крупнее, чем обычные вирусы. Также у них было слишком много генов, чтобы они могли отвечать представлениям о том, как устроены вирусы. Ученые точно не знают, что мимивирусы делают со всеми своими генами, но предполагают, что благодаря им в мимивирусах протекают процессы, схожие с процессами, протекающими в живых клетках. Некоторые белки мимивирусов напоминают белки, которые в наших клетках служат для синтезирования новых генов и белков.