Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Коала, визитная карточка сумчатой фауны Австралии, имеет репутацию больного вида. В дикой природе почти один из двадцати коал умирает от лейкоза или лейкемии; считают, что в неволе смертность от этих заболеваний достигает 60–80 %. Кроме того, эти животные в значительной степени подвержены хроническому заболеванию, вызванному передающимися половым путем хламидиями. Каждое из этих наблюдений просто кричит об иммунодефиците, и к 2004 году пресса изобрела термин «синдром приобретенного иммунодефицита коал». За двадцать лет до этого ученые из Сиднейского университета нашли в крови страдавших лейкемией коал вирусные частицы, предположительно принадлежавшие ретровирусам. Впоследствии вирус был обнаружен в ДНК генома коалы Джоном Хенгером и его коллегами (2000) из Квинслендского университета, где ученые изучали злокачественные новообразования из кроветворных клеток у коал. Вирус обнаруживался как у здоровых, так и у больных животных, и авторы заключили, что речь идет об эндогенном ретровирусе. Однако ученым это показалось странным, потому что в противоположность большинству ЭРЭ хромосомный провирус функционировал. Он сохранил способность к кодированию всех своих белков, к контролю последовательностей и продуцировал вирусные частицы, когда лимфоциты крови культивировали в лаборатории. Более того, ретровирус коалы оказался генетически близок вирусу лейкемии гиббона, ретровирусу, который инфицирует эту высшую обезьяну и вызывает поражение, сходное с заболеванием коалы (Johnsen et al., 1971).

Вслед за этими открытиями ученые из Квинслендского университета во главе с Полом Янгом (Tarlinton, Meers, Young, 2006) показали, что у разных коал разное число провирусов в ДНК. Несмотря на то что некоторые провирусы встречались у разных животных, ни один ретровирус не встречался у всех животных. Авторы также обнаружили, что в отличие от здоровых коал у заболевших особей было повышено содержание вируса в крови. Все вместе это было очень похоже на синдром приобретенного иммунодефицита коал, возникающий в результате экзогенной, а не эндогенной ретровирусной инфекции. Тем не менее ученые показали, что индивидуальные провирусы следовали менделевским законам наследования. Потомок наследовал специфические локусы провируса от родителей. Тем не менее число и структура ЭРЭ коал различались у разных индивидов; они выступали в популяции как полиморфные аллели, и этот факт убедил ученых в том, что они стали свидетелями эндогенизации ретровируса коалы в режиме реального времени. Это была первая в мире возможность для ученых занять места в первом ряду партера и наблюдать инвазию ретровируса в половые клетки дикого животного. Можно ожидать, что на молекулярном и геномном уровне нам впервые удастся наблюдать интенсивную эволюционную гонку вооружений, которая разразится, вирусным и хозяйским геномами.

Динамика инвазии ретровируса коалы стала очевидной в ходе эпидемиологических исследований популяций коал, обитающих в разных географических ареалах Юго-Восточной Австралии (Simmons et al., 2012; Tarlinton, Meers, Young, 2006). Встречаемость ретровируса коалы в северных популяциях приближалась к 100 %, а среднее число провирусов в геноме коалы достигало 150, в то время как в самых южных ареалах заболеваемость была смешанной. Здесь число копий вирусных геномов в каждой клетке колебалось от 1,5 до крошечных 0,0001 ретровируса на 1 геном, что сопоставимо по величине с экзогенной ретровирусной инфекцией. Коалы, обитающие на острове Кенгуру, отделенном от юго-западного побережья Австралии, представляют собой изолированную популяцию. В начале двадцатого века остров был искусственно заселен коалами, вероятно, завезенными с французского острова в провинции Виктория. На острове не обнаружили никаких признаков заражения ретровирусом коалы; вероятно, первая популяция животных была свободна от ретровируса. Более того, в противоположность популяциям коал на юго-востоке Квинсленда, где за восемнадцать месяцев наблюдения один коала из двадцати погиб от лейкемии, у коал острова Кенгуру не наблюдали никаких признаков этого гематологического заболевания. Эпидемиология синдрома приобретенного иммунодефицита коалы, представленная заболеваемостью и наличием ЭРЭ в геномах коал, позволяет предположить, что фронт заболевания распространяется с севера на юг. Вирус постепенно распространяется по популяции коал как в виде экзогенной вирусной болезни, так и в виде менделирующего генного локуса.