Вокруг Света - Вокруг Света 2006 №11

• Название: Вокруг Света 2006 №11
• Автор: Вокруг Света
• Жанр: Путешествия и география

---

Читайте также на сайте «Вокруг Света»:

Франция. Париж трех мушкетеров

Франция. История прототипа Д`Артаньяна

Франция. По следам трех мушкетеров

Вадим Эрлихман

Идеальные паразиты

В середине XIX века граница между живым и неживым, столетиями не дававшая покоя ученым и философам, была наконец определена. Живые существа могут быть больше грузовика или меньше пылинки, жить в вечных льдах или кипящем гейзере, проводить всю жизнь в странствиях или намертво прирастать к одному месту, могут никогда не видеть солнечного света и как огня бояться воздуха. Но у всех у них есть общая черта: они состоят из клеток, в крайнем случае — из одной. Этот закон был сформулирован в 1838 году Теодором Шванном. Но спустя полвека ученые обнаружили архикрошечные организмы — вирусы, которые в поле этого закона не попадали. Они способны вызывать такие серьезные заболевания, как оспа и корь, бешенство и полиомиелит, что вполне оправдывает их название, которое переводится с латинского как «яд».

Паразитические организмы, к каким бы разновидностям живого они ни принадлежали, всегда устроены проще, чем их свободно живущие родственники. Растения-паразиты могут утратить зеленый цвет и способность к фотосинтезу, а животные — потерять органы чувств, конечности, иногда даже пищеварительную систему, и все равно будут жить. А вот вирусы обогнали в этом вопросе всех: у них нет почти ничего своего. Вне зараженной клетки вирус представляет собой капсулу, внутри которой находится несколько генов, иногда даже не соединенных вместе, как, например, у вируса гриппа. Их оболочка состоит из белковых молекул, которые умеют опознавать клетку-жертву, цепляться к ней, а некоторые вирусы даже проделывают отверстие в клеточной мембране жертвы и активно впрыскивают сквозь нее свое содержимое. Примечательно, что эти «паразиты» могут обойтись даже без своего белкового скафандра. Так, в эксперименте очищенные нуклеиновые кислоты вирусов сохраняли способность заражать клетки. Вот, собственно, и все. Больше они не умеют ничего — остальное делают гены вируса. (Правда, в некоторых случаях сама клетка начинает помогать вирусу, поглощая его и растворяя.)

Здесь нужно сказать несколько слов о носителях вирусных генов. У всех организмов, от бактерии до человека, есть два вещества, способных нести генетическую информацию, — ДНК и РНК, причем основным носителем является именно ДНК, а РНК служит только для недолго живущих рабочих копий. У вирусов же полная свобода выбора: у одних гены представлены цепочками ДНК, у других — РНК.

Когда эти цепочки проникают сквозь мембрану, они могут работать прямо в цитоплазме, заставляя клеточный аппарат для синтеза белка (рибосомы) производить вирусные белки. Но у клетки в цитоплазме обычно нет ферментов, удваивающих ДНК или РНК, и пока вирусные гены будут находиться здесь, их количество не прибавится. Наоборот, оно может уменьшиться, ведь в цитоплазме их окружают ферменты-нуклеазы, способные быстро порезать чужака на куски. Поэтому обычно вирусные гены мигрируют в ядро и встраиваются в собственные хромосомы клетки. Неважно, куда именно, в любое случайное место — лишь бы побыстрее.

Если клетку посетил ДНК-вирус, проблем нет: вставка маленького кусочка ДНК в большую молекулу для клеточных ферментов — дело обычное. РНК-вирусам приходится сложнее: их гены вставить напрямую в ДНК невозможно. Поэтому они снимают с себя ДНК-копии, которые уже и внедряются в хромосомы клетки. Для этого у РНК-вирусов есть специальный фермент — ревертаза, или обратная транскриптаза.

Дальше события могут развиваться по нескольким сценариям. Самый простой — острая инфекция: в ядре захваченной клетки во множестве копируются гены вируса, а в цитоплазме рибосомы без передышки штампуют для них «одежки» — вирусные белки. Некоторые вирусы облачаются в них прямо внутри клетки, другие предпочитают делать это снаружи. В таком процессе задействованы те же силы межмолекулярных взаимодействий, которые собирают молекулы минералов в кристаллы: белки, объединенные в капсуле и начиненные нуклеиновыми кислотами, имеют меньше свободной энергии, чем в виде отдельных молекул. Если разобрать вирусную частицу на молекулы и предоставить их самим себе, через некоторое время из них сам собой соберется жизнеспособный вирус. Если перемешать составные части нескольких сходных вирусов (скажем, разных штаммов гриппа), они сами соберутся как попало: в капсуле, образованной белками одного штамма, могут оказаться гены другого. Скорее всего, и частицы каждой капсулы, и гены внутри нее будут принадлежать разным штаммам.

В конце концов клетка, все ресурсы которой брошены на производство новых экземпляров паразита, погибает (некоторые бактериофаги даже намеренно убивают клетку-хозяйку, растворяя специальными ферментами ее мембрану), а наработанное ею войско вирусов устремляется на завоевание новых клеток. Впрочем, «устремляется» — выражение фигуральное: вне клетки вирус перестает проявлять признаки живого существа. Он не использует никаких веществ, не потребляет энергию, неспособен к активному передвижению, и в нем вообще ничего не происходит. То есть живет он только тогда, когда находится в клетке и может пользоваться ее биохимическими системами. Такой способ существования известный вирусолог Брайан Махи назвал «жизнью взаймы».

Об уязвимости получателя

Столь странный способ существования не избавляет вирусов от следования общему закону эволюции паразитов: при длительном использовании одного и того же вида-хозяина они постепенно уменьшают свою вредоносность. В самом деле, какая польза паразиту губить своего хозяина, ведь он тогда и сам погибнет или, по крайней мере, будет вынужден искать новое пристанище? Поэтому вирус со временем становится все «добрее»: проникая в клетку, он уже не убивает ее и не доводит до истощения, а встраивается в ее геном и потихоньку производит собственные копии, выпуская их во внешнюю среду. Мало того: такие «приручившиеся» вирусы препятствуют заражению того же организма сходными вирусами «диких» штаммов, словно оправдывая слова персонажа известной пьесы Евгения Шварца: «Единственный способ избавиться от драконов — это иметь своего собственного».

Эту идиллию, однако, омрачает одно обстоятельство: притихший вирус может в один прекрасный день вернуться к ремеслу убийцы. Иногда это происходит словно бы ни с того ни с сего — из-за непредсказуемой его мутации или какой-то особой уязвимости конкретного получателя. Например, при исследовании полиомиелита было обнаружено, что эта болезнь развивается примерно у одного из тысячи зараженных людей: остальные носят вирус в организме и выделяют его в окружающую среду, но не болеют. Но гораздо чаще это случается, когда неагрессивный вирус попадает в организм другого вида или даже другой популяции того же вида-хозяина. Еще в период колониальных завоеваний было замечено, что многие тропические лихорадки выкашивали пришлых европейцев, в то время как аборигены либо вообще не болели ими, либо болели редко и в стертых формах. При переходе к другому виду разница в поведении вируса становится еще заметнее: печально известный в последние годы птичий грипп вызывает быструю гибель домашней птицы, в то время как дикие утки и чайки носят в себе самые смертоносные штаммы безо всякого вреда. Напугавший три года назад планету вирус SARS («атипичной пневмонии») оказался мирным приживалом китайских виверр (семейство куньих). А возбудителя СПИДа — вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — мы получили от обезьян — колобусов и шимпанзе. Надо ли говорить, что им он не причиняет никаких неудобств?

Кристаллы из организмов

В конце 1880-х годов молодой ассистент Ботанической лаборатории Петербургской АН Дмитрий Ивановский изучал странную напасть, поразившую табачные плантации южной Украины и Бессарабии. На листьях растений появлялись мозаичные пятна, увеличивавшиеся в размерах и перекидывавшиеся на здоровые листья. Это явно походило на неизвестное инфекционное заболевание. Однако, пытаясь понять его природу, ученый столкнулся с неожиданной трудностью: возбудителя странной болезни не удавалось ни разглядеть в микроскоп, ни вырастить на питательной среде. Однако инфекционный характер заболевания не вызывал никаких сомнений: сок больных листьев исправно заражал здоровые. Тогда исследователь применил только что изобретенную «свечу Шамберлана» — фарфоровый фильтр с предельно мелкими, в полмикрона, порами. Ни одна бактерия, ни одна самая мелкая клетка не могла протиснуться сквозь это сито. И тем не менее пропущенный через него сок сохранял способность заражать!