Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Стоит отметить, что виновником переноса вируса от лошади к человеку является комар вида Aedes teniorhynchus. Это не тот комар, который обычно переносит вирус между естественными хозяевами – грызунами заболоченных лесов. Венесуэльский вирус лошадиного энцефалита обладает примечательной особенностью инфицировать множество млекопитающих в дополнение к некоторым насекомым. Тем не менее, так же как в случае вируса чикунгуньи, его выбор комаров-переносчиков служит важным фактором, влияющим на частоту эпидемий и эпизоотий венесуэльского вируса лошадиного энцефалита. Недавно, при выделении вируса, вызвавшего вспышку энцефалита у лошадей в Мексике, ученые столкнулись с неожиданным сюрпризом. В то время как вирус вызывал значительную виремию у лошадей, он не мог инфицировать комара Aedes teniorhynchus, единственного переносчика, способного передавать инфекцию человеку. Бролт и его коллеги (2004) попытались исследовать причину этого феномена. Авторы смогли показать, что способность вируса инфицировать A. teniorhynchus можно создать для венесуэльского вируса лошадиного энцефалита искусственно, если использовать последовательности из геномов штаммов, которые прежде вызывали эпидемии среди людей. Следовательно, можно предположить, что возникновение генетических вариантов, способных с большей эффективностью передаваться новым видам переносчиков, придает венесуэльскому вирусу способность вызывать эпидемии у людей.

Эволюционный компромисс

Оба наших примера показывают адаптацию альфа-вирусов к новым хозяевам и повышение их вирулентности. Это происходит, несмотря на тот факт, что эти изменения должны развиваться под сильным давлением отбора, чтобы поддерживать цепь передач между беспозвоночными и позвоночными хозяевами. Наше понимание коэволюции вируса и хозяина предполагает, что смена хозяина одного вида на хозяина таксономически неблизкого вида будет вредоносной для оптимальной адаптации к каждому из этих хозяев, а следовательно, вирус в своей приспособленности будет вынужден идти на какие-то уступки. Видны ли последствия этого множественного и противоречивого давления отбора в ходе эволюции альфа-вирусов? Представляется, что ответ на этот вопрос положительный. Было показано, что РНК-содержащие вирусы, передаваемые через членистоногих, претерпевают гораздо меньше несинонимических мутаций, чем синонимических, что указывает на снижение роли положительного отбора в сравнении с РНК-содержащими вирусами, передаваемыми иными средствами (Woelk, Holmes, 2002). В изящных экспериментах, которые я называл бы «удалением посредника», ученые кафедры тропических заболеваний медицинского факультета Техасского университета и их сотрудники выполнили прямое исследование: может ли смена хозяина при передаче арбовируса ограничить его эволюционную адаптацию к каждому из этих хозяев (Coffey et al., 2008)?

Для того чтобы проверить это экспериментально, авторы выполнили серийный пассаж различных природных штаммов венесуэльского вируса либо между грызунами, либо между комарами, либо чередуя передачу от грызунов комарам или, наоборот, от комаров грызунам. Чередующийся пассаж между грызунами осуществляли прямой инокуляцией инфицированной крови одного животного другому. Как вы догадываетесь, пассаж между комарами выглядел несколько сложнее – комаров пришлось для этого кормить инфицированной кровью. Вирусу давали расти десять дней в теле комара, а затем раздавливали, смешивали с синтетической кровью и скармливали следующей партии комаров. Чередующийся пассаж между разными хозяевами осуществляли тем, что позволяли когорте подопытных комаров кусать инфицированных животных. После десяти таких пассажей выделяли все три плеча вирусов и сравнивали их вирулентность с вирулентностью исходного вируса. Результат был ясен и понятен: вирус, который пассировали от грызунов насекомым, сохранял свою прежнюю вирулентность, в то время как вирусы, которых пассировали между грызунами, становились более вирулентными, при пассаже между комарами вирулентность уменьшалась. После передачи вируса между комарами его вирулентность для грызунов уменьшалась. Несмотря на то что титры не нарастали при передаче между комарами, передача все же происходила легче (то есть комары, питавшиеся кровью, исправно инфицировались). Итак, в каждом случае чередующегося пассажа вирус становился более адаптированным к соответствующему хозяину, в то время как вирус, претерпевавший естественный цикл трансмиссивной передачи между двумя видами, степень своей адаптации не изменял.