Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Дарвин и Мендель ничего не знали о ДНК как таковой, но они предрекли принципы генетики, на которых был позднее основан современный синтез взглядов на теорию эволюции, созданный такими великими учеными, как Гексли, Добжанский, Холдейн, Райт и другие. Тем не менее я осмелюсь предположить, что даже эти светочи были бы сильно удивлены, узнав, что состав нашей ДНК отличается от такового ДНК шимпанзе всего на 1–2 % (Olson, Varki, 2003; CSA, 2005). В начале семидесятых блестящий вирусолог Говард Темин выдвинул провирусную гипотезу. Это была совершенно новая концепция, согласно которой обратная транскрипция ретровирусной РНК приводит к включению ДНК-копии вирусного генома, провируса, в хромосому хозяина, что является необходимым условием репликации ретровируса. В 1975 году он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие обратной транскриптазы (ОТ), ретровирусного белка, отвечающего за синтез провирусной ДНК. Думаю, что даже он был бы удивлен тем, что 8 % нашей ДНК состоит из открытых им провирусов (Lander et al., 2001).

Ретровирусы – лишь один из многих классов обратных мобильных генетических элементов, которые кодируют обратную транскриптазу. Эти ОТ-ретроэлементы включают в себя ретровирусы и множество других мобильных генетических элементов, которые могут воспроизводиться путем обратной транскрипции интермедиатов РНК и включения продукта транскрипции в хромосому хозяина. Эти мобильные элементы широко распространены во всех клеточных организмах, а филогенетический анализ гена ОТ относит их происхождение к группе II самовырезающихся интронов бактерий и простейших (Koonin, Dolja, Krupovic, 2015a). ОТ-ретроэлементы с внеклеточной фазой включают в себя ретровирусы и обнаруживаются только в эукариотических организмах, что позволяет предполагать их происхождение от более древних и более распространенных ОТ-ретроэлементов. По тому же механизму, какой мы наблюдаем в эволюции всех вирусов, ретровирусы (и родственные им элементы, содержащие env-подобные гены) получили свои env-подобные гены и способность к внеклеточной передаче благодаря горизонтальному переносу от других вирусов (Malik, Henikoff, Eickbush, 2000). Происхождение ретровируса env неизвестно, но, вероятно, его сборка осуществляется за счет оболочек других эукариотических РНК-содержащих вирусов, с которыми он проявляет определенное структурное и функциональное родство (Koonin, Dolja, Krupovic, 2015a). Химерическая природа ретровирусов подтверждается филогенетическим анализом H геном РНКазы, древним компонентом ОТ-ретроэлементов, который в ходе недавней эволюции был замещен своим эукариотическим аналогом (Malik, Eickbush, 2001).