Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Успешность вирусной линии всегда основана на параметрах вирулентности и передачи; кусающие комары передают миксоматоз, и для такой механической передачи в организмах кроликов, в которых циркулирует вирус, должен быть достигнут достаточный титр вирусных частиц. Инфекционным периодом называют время, в течение которого в крови кролика поддерживается титр вирусных частиц, достаточный для дальнейшей передачи. У кролика с очень высоким титром вируса в крови смерть наступит быстро, а, значит, инфекционный период окажется укороченным. Следовательно, менее вирулентный вирус будет располагать более длительным инфекционным периодом. С другой стороны, вирусы со снижающейся вирулентностью будут иметь в крови низкие титры, хозяин будет быстро освобождаться от них, и, таким образом, инфекционный период тоже сильно укоротится. «Штаммы с вирулентностью III класса отличались высокой инфекционностью как для кроликов, которые погибали, так и для кроликов, которые переживали инфекцию», – говорил Феннер в лекции, прочитанной в Королевском обществе в 1983 году (Fenner, 1983).

Но что при этом происходило с кроликами? Они тоже эволюционировали? И конечно, ответ будет утвердительным! В тщательно продуманных экспериментах авторы изучали выживших кроликов после последовательных эпизоотий (вспышек) миксоматоза. Ученые выделили животных с отсутствием антител к вирусу миксомы, а это значит, что эти кролики избежали инфицирования. Животным из популяций, подвергавшихся повторным инфекциям, вводили идентичные вирусы III класса вирулентности. Сразу стало очевидно, что популяции, которые неоднократно переживали эпизоотии вируса миксомы, стали более резистентными к патогенному вирусу. Инфицированные кролики из популяций, переживших семь эпизоотий, демонстрировали после заражения летальность 30 %, в то время как первоначальная летальность составляла 90 %. Эти результаты были дополнены экспериментами со скрещиванием (Sobey, 1969), в которых было продемонстрировано, что те же уровни резистентности к вирусу с вирулентностью класса III могут быть достигнуты в течение шести поколений скрещивания животных, переживших инфекцию. Оба эти результата являются окончательными в отношении эволюции фенотипа, и скорость изменения фенотипа хозяина просто поражает. Эти изменения могут происходить быстро под действием естественного отбора, но за счет высокой смертности. Очевидно, что между европейскими кроликами и вирусом миксомы развертывалась гонка вооружений. Так же как у вируса уменьшилась вирулентность, найдя оптимум на уровне III класса, у хозяина тоже развилась определенная степень резистентности к вирусу. Феннер задался вопросом: не взаимодействуют ли два фенотипа? Если возрастет резистентность хозяина, то не будет ли естественный отбор благоприятствовать более вирулентным вирусам по мере развертывания гонки вооружений? Ответ был утвердительным: по мере того, как популяция кроликов становилась более резистентной к вирусу, начала увеличиваться доля высоковирулентных штаммов в популяции вирусов миксомы.

В конце концов, план истребить австралийских кроликов с помощью вируса миксомы провалился, пав жертвой принципа Черной Королевы. Тем не менее эта неудача дала нам наглядный пример процесса эволюции вируса и позвоночного животного в течение поразительно короткого промежутка времени. Этот эксперимент не уникален, он был воспроизведен. Один французский землевладелец, раздосадованный засильем кроликов в своем поместье, решил уничтожить их, заразив миксоматозом. Через три года эпидемия миксоматоза среди кроликов перекинулась на всю Европу и проникла в Британию, где вымерли 90 % всех кроликов. Сегодня численность популяции кроликов восстановилась; эволюция ослабления вируса и восстановление популяции в точности повторила картину, которую Феннер наблюдал в Австралии (Kerr et al., 2012).

Геномика ослабленного провируса