Фрэнк Райан - Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза

• Название: Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза
• Автор: Фрэнк Райан
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Биология
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-91678-143-4

Основная идея этой книги шокирует. Все живое на планете, в том числе люди, живут в симбиозе с вирусами, эволюционируют вместе с ними и благодаря им… выживают. Первая реакция читателя: этого не может быть! Но, оказывается, может… Вирусы, их производные и тесно связанные с ними структуры составляют как минимум сорок три процента человеческого генома, что заставляет сделать вывод: естественный отбор у человека и его предков происходил в партнерстве с сотнями вирусов. Но как вирусы встроились в человеческий геном? Как естественный отбор работает на уровне вирус-носитель? Как взаимодействуют движущие силы эволюции — мутации, симбиогенез, гибридизация и эпигенетика? Об этом — логичный, обоснованный научно и подкрепленный экспериментальными данными рассказ Фрэнка Райана.

Книга изготовлена в соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г. № 436-ФЗ, ст. 1, п. 2, пп. 3. Возрастных ограничений нет

---

Основываясь на сложной искусственной системе, позволяющей включать и отключать мутировавший ген, группа Ямамото произвела эксперимент на мышах. Когда мутировавший ген включали, у мышей развивалась патология наподобие болезни Хантингтона со всеми ее физическими проявлениями. Когда же ген отключали, патология исчезала, а с тем улучшалось и физическое состояние. Но механизм отключения не был эпигенетическим. Пять лет спустя две сотрудничающих группы исследователей из Программы генетических исследований (университет Айовы) и Национального института сердца, легких и крови (Национальный институт здравоохранения США, Вифезда) сделали важный следующий шаг, рассмотрев РНК-интерференцию в качестве управляющего механизма.

Позволю себе напомнить: РНК-интерференция — это эпигенетический механизм, работающий посредством взаимодействия небольшой молекулы РНК с определенной транспортной РНК, то есть молекулой, переносящей код от гена в ядре до производящей белки структуры вне ядра. Промоделировав на мышах болезнь Хантингтона, исследователи показали: РНК-интерференция, направленная против транспортной РНК, переносящей код от мутировавшего гена, сильно понижала концентрацию этих РНК и тем уменьшала экспрессию кодируемых дефектным геном протеинов. И поскольку РНК-интерференция чрезвычайно избирательна, на экспрессии нормального хантингтина она никак не сказывалась. Понижение экспрессии дефектного гена привело к значительным изменениям в пораженном мозге лабораторных мышей и в культурах тканей. Исследователи установили: «Отключение дефектного гена хантингтина положительным образом повлияло на поведение и нейропатологические ненормальности, ассоциированные с болезнью Хантингтона». И заключили: «Наши данные позволяют с уверенностью заключить о перспективности применения РНК-интерференции для лечения болезни Хантингтона и дают основу для разработки такого применения»[164].

В свете изложенного выше неудивительно, что теперь по всему миру возникают и разрастаются центры исследования медицинского потенциала эпигенетики, лечения с ее помощью рака, воспалений, старения, врожденных и наследственных заболеваний, диабетов — широчайшего спектра самых распространенных заболеваний. В эти центры вкладывают деньги ведущие фармацевтические компании, причем деньги очень большие. И уже имеется внушительный список новых лекарств и новых применений лекарств уже известных.

Количество новых методов терапии растет столь быстро, что в этой книге едва ли возможно описать их подробно. Первые методы терапии были довольно грубыми и примитивными — как и первые лекарства, применяемые для них. Но повышение точности и избирательности терапий — лишь вопрос времени. Можно с уверенностью прогнозировать скорое появление эпигенетических терапий, работающих на уровне единичного гена, способных блокировать определенный онкоген либо стимулировать ген, подавляющий развитие рака, исправить неправильную модификацию гистона в митохондриальном гене, привести в порядок нарушенные эпигенетические механизмы контроля, приводящие к тяжелым воспалениям и аутоиммунным заболеваниям, разрушающим человеческие жизни. Эпигенетические терапии могут повлиять на старение — многое из описанного выше способно продлить жизнь, одновременно делая жизнь стариков более яркой и полноценной.

Надеюсь, я не оставил у вас сомнений в важности понимания сложной и причудливой истории эволюции нашего человеческого генома. Если да, то главную цель моей книги можно считать достигнутой. Ради этого я писал ее. Если мы выучимся управлять геномом, управлять каждым геном, какого бы происхождения они ни был — митохондриального, позвоночного либо вирусного, — мы сможем буквально все. И это сулит колоссальные выгоды медицине.

Я оставляю вам, мой читатель, самому пофантазировать на тему того, как это изменит наш взгляд на общество, нашу историю и мир вокруг нас.

15. В конце пути

Воистину, чем больше я смотрю на творения природы, тем более готов увидеть в ней самое невероятное.

Плиний

Во введении к этой книге я пригласил вас, читатель, отправиться со мною в необычное путешествие. Надеюсь, теперь вы увидели своими глазами, насколько оно удивительно и познавательно, насколько экзотично — и отчасти даже пугающе в частях, касающихся эпидемий и болезней. Надеюсь, я сумел изменить ваше представление об эволюции и могучих силах, приведших к созданию человеческого генома. Вполне может быть, я не вполне сумел преодолеть ваши сомнения, возможно, у вас сложилось свое мнение о том либо ином. Это ваше право. Я не проповедник, требующий слепого доверия. Моя цель — последовательное, логичное научное объяснение, подкрепленное экспериментальными данными. Вполне возможно, из приведенных мною данных вы извлекли больше, чем я. Конечно же, я не был и не мог быть вашим единственным проводником по стремительно меняющемуся миру эволюционной биологии и сопряженных областей — в этой книге я представил вам других проводников — крупных ученых, куда более меня сведущих в своих научных сферах.

Самые запоминающиеся, лучшие путешествия — те, из которых не хочется возвращаться. А это путешествие не окончено и, надеюсь, не окончится никогда. Несравненная Мэрилин Руссинк положила начало объединению двух обширных областей — симбиоза и вирусологии, и активное взаимодействие их только начинается. Полагаю, взаимодействие это будет углубляться и расширяться, изучение эволюции вирусов в животном мире даст много новых и чрезвычайно увлекательных результатов. Впереди еще хватает загадок. Например, неясна роль горизонтального переноса генов в одноклеточных формах жизни, или «Кембрийский взрыв», когда, по эволюционным меркам мгновенно, возникло биоразнообразие на Земле. Великая тайна, очень меня интригующая, — это кардинальное изменение формы и поведения, известное как метаморфоз. Оно хорошо известно у насекомых, но в куда меньшей степени изучено у морских животных, где оно гораздо основательнее и экзотичнее. Загадочно и эволюционное происхождение вирусов, наверняка неразрывно связанное с эволюцией живого в целом.

В процессе написания этой книги я много взаимодействовал с коллегами, обсуждая новые идеи и обмениваясь ими. Многостороннее сотрудничество такого рода возникло после прочитанного мною доклада на конференции вирусологов, организованной Руссинк в Нобелевском фонде, в Ардморе, штат Оклахома. Одна из сессий этой конференции была посвящена симбиозу с вирусами. Среди заинтересовавшихся моим докладом была Клаудия Бандеа, работающая в Национальном центре инфекционных заболеваний (Центр по контролю и профилактике заболеваний, Атланта).

Двадцать пять лет назад Бандеа сформулировала весьма оригинальную теорию о природе вирусов, которой я весьма серьезно заинтересовался. Читатели, полагаю, вспомнят, что в начале этой книги я утверждал: истинная биологическая природа вирусов раскрывается лишь тогда, когда вирус вторгается в клетку естественного для этого вируса носителя, и лишь во взаимодействии с нею вирус проявляет себя живым существом. Так вот, теория Бандеа представляет собой развитие этой идеи. Исторически вирусы определялись через их компоненты, способные заражать. Бандеа доказывает, что это — результат искажения и непонимания истинной природы вирусов, и это непонимание поставило вирусы и вирусологию на периферию биологической науки. Для Бандеа наиболее интересной и полноценной является та стадия жизни вируса, когда он в клетке-носителе высвобождает свой геном и тот соединятся с геномом носителя. Именно тогда вирусные гены, протеины и контрольные последовательности выражаются наиболее полным образом в борьбе за создание потомства — новых вирусов. В этой стадии вирус преображается в некое молекулярное существо внутри клетки-носителя. По определению Бандеа, вирус становится «молекулярным организмом»[165]. В поддержку своей теории Бандеа предлагает эволюционную модель происхождения древних вирусов от одноклеточных паразитов, потерявших мембрану и клеточные структуры, чтоб иметь возможность существовать внутри клетки-носителя.

Мне нравятся те, кто смело предлагает новые идеи, — без них наука была бы обречена на стагнацию. Мне в особенности понравилась идея о принципиальной важности внутриклеточной стадии жизни вирусов. Хотя я считаю стадию существования вируса вне клетки тоже важной, несомненно, что вирус можно понять как форму жизни, лишь рассматривая его взаимодействие с носителем. Я написал Эккарту Уиммеру — вирусологу, воссоздавшему вирус полиомиелита из простейших химикалий и записавшему его химическую формулу, — о проблеме определение «живости» вируса, и Уиммер согласился с наличием двух разных стадий жизненного цикла вирусов. Первая стадия — «инертная фаза», когда вирус существует вне хозяина в виде частицы, и вторая — «фаза жизни», когда вирусы внутри клетки-носителя присоединяют свой геном к ее геному.