Парадоксы эволюции. Как наличие ресурсов и отсутствие внешних угроз приводит к самоуничтожению вида и что мы можем с этим сделать

В-четвертых, вибрионы имеют оригинально организованный генетический аппарат: V. cholera постоянно обладает двумя хромосомами, большой и малой, что, кроме вибрионов, нечасто встречается в бактериальном мире; большинство прокариот предпочитает обходиться одной большой хромосомой с дополнением, в некоторых случаях, в виде одной или нескольких плазмид. При этом значительная честь генов холерного вибриона находится в широком внешнем обороте благодаря десяткам фагов, для которых вибрион служит прибежищем, временным или постоянным – в виде встроенного в одну из хромосом профага. В этом обороте горизонтального переноса генов находятся и ключевые факторы патогенности V. cholerae – гены холерного токсина CT (ctxAB), адгезивного пилина (cep, core encoded pilin), добавочного холерного энтеротоксина (ace, accessorycholeraenterotoxin) и уже упоминавшегося фактора повышения проницаемости кишечника зонулина (zot, УПС: глава VIII).

В оборот они привносятся атипичным филаментозным фагом СТХφ. Причем ген холерного токсина ctxAB – сравнительно недавнее (возможно, несколько сотен лет) приобретение СТХφ. До сих пор в обороте находится и фаг pre-СТХφ без ctxAB, поэтому холерный вибрион может содержать в своем геноме два встроенных профага – pre-СТХφ и СТХφ, то есть продублированный набор факторов патогенности cep, ace и zot. Совокупность взаимодействий миллионов триллионов водорослей, копеподов, вибрионов, фагов, как гигантская и сверхсложная информационная вычислительная система способна генерировать и поддерживать сотни специализированных инструментов для строительства и содержания экологических ниш своих соучастников, в том числе долго не используемые, «отягощающие» распределенный «облачный» геном. Как сверхуниверсальный швейцарский нож или набор отмычек, потенциально он способен открыть дверь в почти любую связанную с водой экологическую нишу. Холерные вибрионы, например, могут колонизировать не только хитиновые оболочки веслоногих рачков и кишечники животных. Их колонизации и эксплуатации могут быть подвержены даже водные цветковые растения и простейшие, например амебы (Куликалова Е. С. и соавт., 2014).

Показательным примером подобного «вскрытия» могут служить случаи молекулярной мимикрии, когда продукты холерного вибриона, как отмычки, «изображают» из себя естественные сигнальные молекулы временного или постоянного хозяина, но не подверженные его механизмам регуляции, а сразу и необратимо ставящие сигнал «на полную громкость» или «полную тишину».

Для организма человека, например у холерного вибриона, есть как минимум три подобные отмычки (Монахова Е. В., 2013). Это обсуждавшийся токсин Zot, подражающий внутрикишечному регулятору плотных межклеточных контактов – зонулину и открывающий их, как кран, «на полную». Вторая отмычка – термостабильный энтеротоксин (heat-Stableentero Toxin, ST), сонаправленный по действию гуанилину, управляющему внутреклеточным уровнем цГМФ в бокаловидных клетках кишечника. Выведение цГМФ на максимальный уровень усиливает аналогичный эффект холерогена в отношении цАМФ и приводит к усиленному выводу воды из кишечника и развитию типичной клинической картины заболевания – профузного холерного поноса. Третий «воровской» инструмент, так называемый эффектор VopF системы секреции T3SS, «пародирует» белки-нуклеаторы актина в клетках кишечника, в том числе иммунных, что ведет к деградации их актинового цитоскелета и клеточной дисфункции. К этой же группе можно отнести и цитолизин (Vibrio cholera cytolysin, VCC), симулирующий сигналы апоптоза и аутофагии (включая образование экстрацеллюлярных везикул), что вызывает «аккуратный» лизис клеток.

В итоге большинство факторов патогенности холерного вибриона с разных позиций бьют в одну точку: заставить кишечник работать на гены вибриона, дать возможность вибриону интенсивно размножиться и массово выйти из кишечника. Собственно для большинства вариантов V. cholera человек и его кишечник – это далекая периферия их вселенной. За исключением вариантов с профагом СТХφ. До их возникновения встречи человека и холерного вибриона были эпизодическими: человек мог заразиться через морских животных или через воду с микроскопическими рачками, как другими нехолерными вибрионами, и получить сравнительно нетяжелое кишечное расстройство, не передаваемое в большинстве случаев другим людям.