Глава седьмая. Нерешенные проблемы вирусологии

Читая эту главу, вы сможете поучаствовать в обсуждении таких спорных и нерешенных проблем вирусологии, как происхождение вирусов и их роль в эволюции всего живого.

Родословная вирусов

Споры о том, являются ли вирусы просто устроенным существом или это очень сложные вещества, возникли сразу же после их открытия и не прекращаются до наших дней. Достаточно вспомнить дискуссию конца XIX в. Ивановского с Бейеринком, о которой мы с вами говорили в самом начале этой книги.

Существуют три основные гипотезы о происхождении вирусов.

• Согласно первой, вирусы — это потомки древних доклеточных форм жизни. Разнообразие генетического вещества у разных групп вирусов в этом случае отражает эволюцию вымерших доклеточных форм жизни от односпиральной РНК до двуспиральной ДНК, а утрата ими белоксинтезирующих функций есть результат длительной регрессивной (обратной) эволюции, столь характерной для паразитических форм.
• Согласно второй, вирусы — это «взбесившиеся гены», потомки бактерий или других одноклеточных организмов, достигшие глубокой степени паразитизма. Утрата ими белоксинтезирующих систем также носит вторичный характер, а разнообразие генетического аппарата отражает процессы регрессивной эволюции.
• Согласно третьей, вирусы — это продукт эволюции субклеточных структур: групп генов, митохондрий, рибосом. Различия их генетического аппарата зависят от исходных структур, ставших автономными. Проще говоря, родителями вирусов являются клетки.

Вначале первая гипотеза о доклеточном происхождении вирусов казалась наивной, ведь всегда существовало твердое убеждение, что яйцо не может появиться раньше курицы, потому конкурировали две другие гипотезы. Вместе с тем, если бы вирусы происходили только из клеток, то по крайней мере большая часть их генов должна была бы соответствовать генам клетки, что на самом деле совсем не так. Существует огромное количество вирусоспецифических белков, которые отличаются от клеточных.

Таким образом, в настоящее время именно первая гипотеза выглядит наиболее убедительной. Ученые смогли поставить некую точку в этих дебатах, признав лидерство за бывшим аутсайдером. Действительно, если признать, что эволюция шла от односпиральной РНК к двуспиральной ДНК, то многое становится понятным и в эволюции вирусов, и в эволюции последующих клеточных форм жизни. Теория вирусного мира хорошо укладывается в теорию РНК‐мира. Предполагается, что вначале появились РНК‐вирусы, которые стали основными предшественниками ДНК. Они‐то и были самыми древними организмами на Земле и медленно развивались в сложные организмы — носители ДНК, что в конце концов и дало начало образованию бактерий, архей и эукариотов. Иными словами, жизнь на нашей планете начиналась с вирусов. Именно они были первыми!

Сторонники теории вирусного мира считают, что клетки не могли эволюционировать без участия вирусов: для того чтобы перейти от РНК к ДНК, необходим очень важный фермент — обратная транскриптаза, а он содержится только в вирусах. Вначале вирусная РНК выполняла роль носителя информации. Интересно, что это свойство до сих пор сохранилось у РНК‐содержащих вирусов, таких как грипп, полиомиелит, гепатиты А, В и С и др.

Дальнейшая судьба вирусов менее спорна. С появлением более сложных организмов вирусы приспосабливались к паразитированию в них. В результате возникли вирусы, поражающие растения, бактерии, насекомых, птиц, млекопитающих и человека. Такая строгая специализация или специфичность действия позволила вначале разделить все вирусы на определенные группы: вирусы человека и животных, вирусы растений и вирусы бактерий (фаги). Каждая из этих групп, в свою очередь, подразделяется на более мелкие категории.

Большое отступление. К настоящему времени установлена временная последовательность основных этапов возникновения жизни на Земле, связанная с переходом мира РНК в мир ДНК.

1. Точкой отсчета считается предполагаемый возраст первых биомолекул (РНК), который оказался равен 4 млрд лет. Таков, по‐видимому, и был возраст первых вирусов;
2. Для создания ДНК, белков, бактерий и архей потребовалось примерно 3,8 млрд лет.
3. Около 2 млрд лет назад появились первые эукариоты.
4. Затем возникли многоклеточные организмы — грибы, простейшие и др.
5. Еще через 500 тыс. лет появились животные, растения, водоросли и грибы.
6. Появление человекоподобных австралопитеков произошло 3–4 млн лет назад, а человек прямоходящий появился 1,5 млн лет назад.
7. Возраст неандертальцев насчитывает всего 150–200 тыс. лет. Именно этот срок соответствует появлению человека разумного (Homo sapiens), то есть нас с вами, дорогой читатель.

Как видите, мы с большим опозданием пришли в мир, где уже миллиарды лет до этого хозяйничали вирусы. Естественно, возникла непримиримая борьба человека с вирусами (антагонизм), перешедшая в конце концов к состоянию своеобразного вооруженного сосуществования (синергизм). Вирусам было невыгодно убивать хозяина, потому что при этом они погибали сами. С этой точки зрения случаи острых вирусных инфекций можно рассматривать как неразумное сочетание убийства и самоубийства, где вирусы ведут себя подобно камикадзе. Параллельно, в процессе многовековой эволюции, вирусы учили людей бороться со своими грозными собратьями, не давая своим кормильцам — клеткам человека погибнуть. Надо полагать, что само становление системы иммунитета, по сути, оказалось делом «рук» вирусов!