Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Легкость, с которой летучие мыши принимают множество разнообразных зоонозных вирусов, и опасность инфицирования этими вирусами людей представляют собой серьезную проблему для органов общественного здравоохранения и вызывают любопытство научного сообщества. Конкретного объяснения механизмов уникальных отношений между хозяином и вирусом у летучих мышей пока нет (Calisher et al., 2006). Летучие мыши появились на Земле около 50 миллионов лет назад, что подтверждается ископаемыми остатками и эволюционной дивергенцией последовательностей консервативных генов. Парамиксовирусы и лиссавирусы, как филогенетические линии, имеют приблизительно такой же возраст, что позволяет предположить их длительную совместную эволюцию. Поэтому вполне возможно, что вирусы летучих мышей в результате эволюции приобрели способность взаимодействовать с клеточными биохимическими путями, унаследованными от общего предка млекопитающих и сохранившими в ходе эволюции. Может быть, поэтому эти вирусы столь неразборчивы в отношении выбора хозяев и легко передаются млекопитающим других видов?

Летучие мыши обладают способностью к полету, и это отличает их от всех остальных млекопитающих. Несмотря на свои малые размеры, очень высокую частоту сердечных сокращений и невероятно высокий уровень обмена веществ, необходимый для длительного полета, летучие мыши отличаются, кроме того, большой продолжительностью жизни. Днем летучие мыши спят, а зимой впадают в состояние гибернации. Некоторые виды летучих мышей отличаются невероятно большой численностью популяций; некоторые популяции достигают численности в десятки и сотни тысяч особей. Это количество достаточно для того, чтобы поддерживать устойчивое существование эпидемических патогенов, даже в тех случаях, когда они не являются устойчивыми возбудителями заболеваний в результате стойкого пожизненного иммунитета у хозяев. Вирусы кори и оспы получили возможность циркулировать в крупных городских центрах, когда численность их населения превысила 500 тысяч человек (см. работу Блэка, которую мы обсуждали в главе 6).

Все эти признаки, присущие видам летучих мышей, привлекли внимание ученых, так как эти свойства являются основой для способности принимать вирусы относительно безнаказанно. Ни одна из выдвинутых по этому поводу гипотез пока не возобладала. «Полет как лихорадка» – таково было одно, афористичное, объяснение (O’Shea et al., 2014). Эта модель предполагает, что высокая температура тела у летучих мышей во время полета имитирует благотворный эффект лихорадочного ответа на инфекцию. Лихорадка стимулирует иммунный ответ и одновременно повышает температуру тела хозяина до уровня, который не является оптимальным для репликации вирусных частиц. Такая стратегия может повысить способность летучих мышей подавлять вирусную инфекцию и облегчать тяжесть заболевания. Другие ученые придерживаются альтернативного взгляда, который тоже связывает устойчивость летучих мышей к вирусу со способностью к полету. Для объяснения эти ученые привлекают врожденные особенности сигнальных путей противовирусной защиты летучих мышей и их уникальную устойчивость к окислительному стрессу, характерному для существ с высоким уровнем метаболизма (Brook, Dobson, 2015). Затраты энергии, потребные для работы мышц, поддерживающих полет, весьма значительны, а побочным эффектом по необходимости высокого уровня метаболизма является выработка митохондриями потенциально вредоносных форм кислорода. Ученые предположили, что летучие мыши лучше адаптированы, чем наземные млекопитающие, к избеганию отрицательных эффектов вредоносных форм кислорода. Отчасти этим можно объяснить долгожительство летучих мышей, так как клеточные программы, реагирующие на вызванные вредоносными формами кислорода повреждения митохондриальной ДНК, традиционно связывают со старением. Так как врожденный противовирусный клеточный ответ приводит к высвобождению цитокинов и мобилизации иммунных клеток, которые также являются источниками вредоносных форм кислорода, ученые пришли к выводу, что летучие мыши могут справляться с неблагоприятными последствиями вирусной инфекции посредством тех же механизмов, которые были выработаны для устранения метаболического стресса, вызванного полетом. Эти ученые также отмечают, что гены млекопитающих, вовлеченные в повреждение и репарацию ДНК (гены, кодирующие функции, ослабляющие повреждение ДНК вредоносными формами кислорода), стали объектом положительного отбора, с сопутствующим появлением способности к полету. Более того, митохондрии имеют первостепенное и недооцененное значение для выработки сигналов врожденного противовирусного иммунитета. Так что, возможно, все дело в способности к полету и в митохондриях.