Эволюция для всех

Мы говорили об этом, когда шла речь о том, с чего, с какой молекулярной структуры могла начаться жизнь на Земле (или в космосе вообще). Так называемая центральная догма молекулярной биологи гласит: в основе жизни лежит двойная спираль ДНК. Только на ней, над каким-то ее участком может образоваться информационная, она же матричная РНК, с которой, в свою очередь, в рибосоме списывается последовательность аминокислот в белке:

ДНК → РНК → белок

Ученые давно заподозрили, что догма могла и не работать в самом начале жизни, а потом и просто открыли обратные процессы. И белок может синтезироваться в ряде случаев без нуклеиновых кислот, и РНК может стать матрицей для синтеза гена, то есть участка ДНК.

Это крупнейшее открытие было сделано американскими учеными Теминым и Балтимором при исследовании свойств ретровирусов, самых опасных и загадочных то ли существ, то ли веществ, носителей таких болезней, как рак и СПИД человека, болезни крови у человека, птиц, грызунов. «Ретро» в названии — именно из-за свойства ретровирусов поворачивать вспять стрелку в «догме»:

РНК → ДНК

Ретровирус предельно прост, в нем нет своего механизма воспроизведения, он не умеет сам размножаться. Зато он может двигаться, проникать. Для своего размножения он использует клетку хозяина, куда проникает, как всякий вирус. Там он с помощью специального фермента обратной транскриптазы реплицирует на нити хозяйской ДНК своих несколько генов. Обманутая ДНК начинает штамповать чуждые ей РНК и белки пришельца, то есть, размножать его (нередко на погибель организму хозяина).

Исследования ретровирусов сейчас идут широким фронтом во всем мире. Стало ясно, почему так трудно найти вакцину против рака и СПИДа. Ретровирусы — это природные «генные инженеры», они проникают в гены, они сами — гены. Более того, оказалось, что во многих случаях встроенные гены (их называют провирусами) остаются в геноме хозяина навсегда. Они наследуются. И иногда готовы через много поколений снова начать «вредительский образ жизни», порождая инфекцию как бы ниоткуда. Возможно, так можно объяснить внезапное появление и стремительное распространение в мире вируса иммунодефицита человека, СПИДа лет двадцать назад.

В геноме человека последовательностей, явно происходящих от вмешательства ретровирусов на тех или иных стадиях развития наших предков, немало, около одного процента и около 70 разновидностей давно уже обладают статусом «своих».

Сначала открытие этих генов (их называют эндоретровирусами) в геномах человека и животных повергло ученых в ужас — шутка ли, в наших генах сидят готовые — по неведомому нам сигналу — наброситься и уничтожить нас полчища врагов, от которых не уйти. Но постепенно все успокоилось — было ясно, что просто так в эволюции ничего не бывает, гены-вирусы исполняют какую-то работу, иначе бы им вряд ли нашлось место в организме. Больше того, вероятно, эта работа исключительно важна, опасные пришлые гены в конечном счете приносили организмам-предкам больше пользы, чем вреда — иначе естественный отбор не оставил бы о них и воспоминания…

Стали разбираться с белками, которые вырабатываются генами ретровирусов. Чем они интересны, чем отличаются?

Про один из них было, например, известно, что именно он подавляет иммунитет клетки-хозяина, обеспечивая беспрепятственное вторжение вируса и его «неопознание». Во встроенном в геном варианте это свойство сохраняется — и используется — но уже совсем с другой целью. Оказывается это средство подавления иммунитета нужно… эмбриону, ну, например, человека во время беременности матери. Когда-то перед живородящими плацентарными млекопитающими встала эта проблема — как выключить иммунную защиту материнского организма, чтобы она не отторгла, не уничтожила зародыш, приняв его, скажем, за возбудителя болезни. Эволюция решила проблему быстро и точно, методом «генной инженерии» — привлекла для этой работы давно на ней специализированный ген пришлого ретровируса, с которым пришлось на этот случай поладить. Другое дело, что постоянное присутствие соответствующего гена в клетках потенциально небезопасно: то, что нужно эмбриону, вовсе не нужно взрослому организму, и в какой-то момент не во время включившийся механизм подавления иммунитета может отправить в небытие до этого вполне здоровое существо.