Планета вирусов

Это разнообразие вирусов возникло благодаря их необычному способу размножения. Зараженные клетки синтезируют множество новых вирусных частиц, но делают это кое-как. Гены новых вирусов кишат ошибками копирования. Большинство этих мутаций делает вирусы нежизнеспособными, но некоторые из них дают вирусу эволюционное преимущество, позволяя более эффективно заражать хозяев. Если в клетку попадают одновременно два вида вирусов, они могут обменяться генами. Вирус способен даже прихватить с собой немного собственных генов хозяина, которые потом передаст новым хозяевам. По одной из оценок, ежегодно морские вирусы переносят между геномами своих хозяев триллион триллионов генов.

Благодаря горизонтальному переносу генов, возможно, именно вирусы обеспечили немалую долю мировых запасов кислорода. Значительная часть атмосферного кислорода вырабатывается фотосинтезирующими микроорганизмами в океанах. Некоторые вирусы, поражающие их, обладают собственными генами, отвечающими за фотосинтез. Внедрившись, вирусы берут на себя ответственность за добычу и преобразование света. По ориентировочным подсчетам, 10 % всего фотосинтеза на Земле осуществляется с помощью вирусных генов. Сделайте десять вдохов – каждым десятым вы обязаны вирусу.

Этот обмен генами не только оказывает огромное влияние на современную Землю, но и делал это на протяжении всей истории живого. В конце концов, именно в океанах зародилась жизнь. Древнейшие следы жизни – это окаменелости морских микроорганизмов возрастом почти в 3,5 млрд лет. Именно в океанах возникли многоклеточные организмы – их древнейшим остаткам около 2 млрд лет. Наши собственные предки выбрались на сушу всего лишь 400 млн лет назад. Вирусы не оставляют окаменелых отпечатков, зато они оставляют следы в геномах своих хозяев. Эти следы указывают на то, что вирусы существуют миллиарды лет.

Ученые умеют прослеживать историю генов, сравнивая геномы видов, отделившихся от древнего общего предка. Это сопоставление позволяет, в частности, обнаружить гены, доставленные нынешнему хозяину вирусом, который существовал в незапамятные времена. Наука установила, что у всех живых существ геномы мозаичные – они включают сотни, даже тысячи генов, привнесенных вирусами. Как бы далеко в прошлое ни заглядывали исследователи, к самому основанию эволюционного древа, – во все времена вирусы переносили гены. Дарвину история живого представлялась в виде древа. Но история генов, по крайней мере применительно к микроорганизмам в океане и их вирусам, больше напоминает оживленную сеть торговых путей, простирающуюся на миллиарды лет в прошлое.

Наши внутренние паразиты Эндогенные ретровирусы и наш набитый вирусами геном

Идея, что хозяйские гены могут иметь вирусное происхождение, в силу своей причудливости звучит почти философически. Мы склонны думать о наших геномах как о нашем полном тождестве. Тот факт, что бактерии приобретают значительную долю своей ДНК от вирусов, вызывает неудобные вопросы. Есть ли у них свое лицо? Или они всего лишь гибридные чудища Франкенштейна со стертыми чертами идентичности?

Поначалу эту проблему можно было отделить от нашего собственного существования и рассматривать ее исключительно как проблему микробов. Наличие у них вирусных генов казалось всего лишь случайной удачей «низших» форм жизни. Но сегодня мы уже не можем на этом успокоиться. Теперь, заглядывая в человеческий геном, мы тоже наблюдаем вирусы. Тысячи вирусов.

Ученым понадобилось много десятилетий, чтобы распознать наши внутренние вирусы, а началась эта история с плимутрокской курицы Фрэнсиса Рауса. Та больная курица вдохновила Рауса на полувековое исследование вирусов, вызывающих рак. Раус и другие ученые обнаружили множество различных вирусов, способных вызвать опухоли. Изучая кроликов например, Раус проводил первые в своем роде исследования папилломавирусов. Его курица, как оказалось, была заражена уже другим видом вируса, получившим название в его честь – вирус саркомы Рауса.