Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Я проявлю недобросовестность, если не упомяну и о других изменениях, которые имеют место в нашем мире, если не скажу о нашей способности быстро распознавать и диагностировать возникающие инфекции. Мы не можем сбросить со счетов тот факт, что многие из таких вирусных инфекций в прошлом протекали просто незамеченными. Тем не менее накапливающиеся данные свидетельствуют, что вирусная угроза на самом деле нарастает, спровоцированная глобальными социальными и климатическими изменениями. Никогда прежде не были возможности вирусов так велики. Но что можно сказать о средствах?

Адаптивная эволюция зооноза

Беглый обзор зоонозных вирусных инфекций сразу показывает, что РНК-содержащие вирусы вызывают подавляющую часть всех зоонозов; эти вирусы обладают невероятной эволюционной подвижностью. Склонная к ошибкам репликация геномов требует, чтобы эти вирусы существовали в форме квазивидов, облаков генотипических вариантов, которые плотно занимают генетическое пространство, ассоциированное с оптимальной приспособленностью. Средства зооноза двоякого рода и отличаются фундаментальностью; вирус должен обладать способностью достичь клетки нового хозяина. Для того чтобы это стало возможным, на клетке-хозяине должен присутствовать работающий рецептор. Вирус должен, помимо этого, обладать способностью к адекватной репликации внутри клетки-хозяина для того, чтобы иметь возможность распространяться на новых хозяев. В некоторых случаях простых генетических изменений оказывается достаточно для того, чтобы посеять инфекцию в популяции новых хозяев, но в других случаях необходимые генетические изменения могут быть сложными и таинственными. Вероятность преодоления этих препятствий, очевидно, выше, когда эволюционный водораздел между естественным и новым хозяином узок. Тем не менее каждый вирус проходит существенную коэволюцию с естественным хозяином, что создает высокий межвидовой барьер, который вирусу предстоит преодолеть. Мощное давление положительного отбора на индивидов, переживающих вирусную инфекцию, приводит к высокоспециализированным адаптивным генетическим изменениям в геноме хозяина, что быстро делает высокоспециализированными и отношения вируса и хозяина. Эта коадаптация хозяина не распространяется на близкородственные виды, которые не имели контакта с вирусом. Сам вирус тоже претерпевает реципрокный отбор генетических вариантов, специфически адаптивных для существования в организме естественного хозяина. Эти изменения могут быть не адаптивными для существования в других хозяевах, даже если они принадлежат к видам, филогенетически родственным виду естественного хозяина. Коэволюция сосуществования вируса и его естественного хозяина укрепляет надежность «союза», и перескок от одного вида в другой становится нетривиальным событием. Человечество должно быть благодарным судьбе за это свойство вирусов.

Выше (глава 7) я подчеркивал, что вирусы, в частности РНК-содержащие вирусы, обладают средствами ускоренной эволюции, но не имеют гибкости, которая позволила бы им беспрепятственно пользоваться этой быстротой. Это уместно повторить и в обсуждении межвидовых инфекций. Устойчивость вирусных генетических линий и их способность к адаптации посредством генетических вариаций поистине восхитительны и в случае РНК-содержащих вирусов коренятся в высокой частоте мутаций, что позволяет исчерпывающе пользоваться всем доступным генетическим пространством. Только таким путем может вирус натолкнуться на правильный генетический вариант, чтобы противостоять противовирусной защите хозяина и оптимизировать собственную приспособленность к нему. РНК-содержащие вирусы эволюционируют в условиях жестких генетических ограничений главным образом из-за того, что их геномы ограничены в размерах низкой надежностью репликационного механизма, и поэтому они вынуждены кодировать большую часть своих функций всего лишь в нескольких вирусных белках и последовательностях РНК.