Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Представляется в связи с этим что, так же как и в случае ДНК-содержащих вирусов, совместная дивергенция и совместная эволюция играла значимую роль в эволюции РНК-содержащих вирусов. ДНК-содержащие вирусы создают дальнейшие возможности для эволюции с помощью горизонтального переноса генетической информации и приобретения новых генных функций благодаря в высшей степени гибким большим геномам. РНК-содержащие вирусы не могут позволить себе роскошь расширения своих геномов, но зато с пользой для себя эксплуатируют свою характеристическую генетическую нестабильность. Эта способность позволяет перескакивать от одних хозяев к другим, наиболее часто между хозяевами, филогенетически близкими друг другу, и поэтому такие перескоки являются важным фактором эволюции РНК-содержащих вирусов и создания их новых видов.

Принятая на сегодняшний день модель эволюции РНК-содержащих вирусов признает роль совместной филогенетической дивергенции и роль межвидовых перескоков в относительно недавнем (по меркам эволюции) возникновении некоторых видов РНК-содержащих вирусов. Тем не менее естественно считать, что так же, как в случае ДНК-содержащих вирусов, РНК-содержащие вирусы имеют очень и очень древние корни. В конце концов, в науке сейчас преобладает мнение о том, что жизнь зародилась как царство существ, содержащих РНК. Здесь, однако, возникла неувязка: учитывая то, что вирусологи знали о скорости эволюционных изменений РНК-содержащих вирусов, о которой можно судить по частоте нуклеотидных замен, они (вирусологи) попытались оценить возраст циркулирующих в настоящее время семейств РНК-содержащих вирусов. Получился парадокс: ни одно из семейств РНК-содержащих вирусов не может быть старше 50 тысяч лет. Если это так, то получается, что РНК-содержащие вирусы моложе человека разумного (Holmes, 2003).

РНК-содержащие вирусы и молекулярные часы

Оценка скорости эволюции вирусов по молекулярным часам основана на частоте нуклеотидных замен, происходящих в вирусных геномах с течением времени. На эти оценки влияет множество факторов. Частота нуклеотидных замен в двухцепочечных ДНК-содержащих вирусах, таких как вирусы герпеса, достаточно низка – 3 × 10^–9 замен на один сайт в год, в то время как в геноме РНК-содержащего вируса гриппа человека мутации такого рода происходят с частотой 4 × 10^–3 на один сайт в год, то есть таких мутаций происходит на шесть порядков больше. Такая скорость не является атипичной для РНК-содержащих вирусов, но они могут мутировать и быстрее, и медленнее, в зависимости от условий. Вирус птичьего гриппа, попадая в организм нетронутых птиц, оказывается в состоянии относительного эволюционного стаза и характеризуется очень низкой частотой несинонимических мутаций. Напротив, эпидемический вирус А человеческого гриппа претерпевает намного более частые изменения, и несинонимические мутации накапливаются в нем с большей скоростью. Считается, что эта разница обусловлена сильным диверсифицирующим давлением иммунного ответа хозяина на человеческий вирус. Тем не менее синонимические нуклеотидные замены, не влияющие на структуру вирусных белков, в обоих случаях накапливаются с одинаковой скоростью. Эта скорость сравнима со скоростью накопления мутаций в других РНК-содержащих вирусах.