Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Вирус гриппа диких птиц часто поражает домашних птиц. У этих новых и относительно мало адаптированных хозяев преобладают реакции положительного отбора, облегчающие генетические изменения вируса. Изменение экологической среды создает новое диверсифицирующее давление на вирусный геном, что проявляется в преобладании несинонимических мутаций над синонимическими в геномах вирусов (Nelson, Holmes, 2007). Мутации, приводящие к изменению последовательности аминокислот в белках, могут быть благоприятными для репликации вируса в клетках нового хозяина. Представляется, что это происходит, несмотря на слабый иммунный ответ домашних птиц на инфицирование вирусами гриппа. Положительный отбор, однако, фокусируется не только на обычных подозреваемых, на антигенных детерминантах ГА и НА генов; отбор сильнее действует на другие генные сегменты. Представляется, что другие детерминанты вирулентности или мишени клеточного иммунитета являются доминирующими движителями этой новой эволюционной траектории. Так же как во всех новых отношениях, конкуренция между партнерами и необходимость притирки друг к другу всегда сильнее всего вначале.

Как старейшие штаммы вируса гриппа, штаммы, доминирующие среди диких птиц, отличаются большим генетическим разнообразием. Это разнообразие служит настоящим плавильным котлом, в котором множество штаммов вируса гриппа претерпевают множество циклов относительно свободной передачи и репликации, смешиваются и путем перемещений передают друг другу блоки генетической информации. Этот резервуар поддерживает существование вируса гриппа A и является созидающей силой, действующей за фасадом генетического разнообразия, которое с большой выгодой используется вирусом.

Достаточно четко установлено, что вирус гриппа человека A берет свое начало в генетической информации вируса птичьего гриппа. Несмотря на то что вирус птичьего гриппа инфицирует новых хозяев иных видов, он редко образует в них устойчивые штаммы. Вирус заходит в тупик либо по причине избыточной вирулентности, либо, наоборот, от отсутствия вирулентности, или же от невозможности обеспечить надежный путь передачи и заражения. Из тех штаммов, которые все же возникли и упрочились – тюленя, лошади и свиньи, – вирус человеческого гриппа ближе всего к свиному гриппу. Вирусы гриппа человека не циркулируют в популяциях диких птиц; вероятно, они потеряли эту способность в результате эволюционной адаптации к человеку. Штаммы вируса гриппа человека редко напрямую приобретают генетическую информацию вируса птичьего гриппа. Свиньи являются важными промежуточными хозяевами между птицами (скорее всего, утками) и людьми. Вирус гриппа человека, циркулирующий в настоящее время, приобрел свои гены от многочисленных предковых вирусов, но перемещения и приобретения генетической информации, вероятно, имели место в организмах свиней, откуда гены передавались людям. Этот процесс выявлен и надежно документирован (Webster, 2002; Webster, Govorkova, 2014). Один из циркулирующих в настоящее время сезонных вирусов гриппа человека, штамм H3N2, существует, начиная с 1968 года, когда он впервые был зарегистрирован как причина пандемии гонконгского гриппа. Как мы увидим ниже, длительный период времени, в течение которого этот вирус превалировал в этиологии эпидемий, предоставляет нам уникальный инструмент изучения эволюции эпидемического вируса гриппа человека на протяжении нескольких десятилетий. Сравнительное изучение геномов H3N2 в разные моменты времени и в разных географических областях позволило неплохо разобраться в эволюции гриппа. Перемещение генов, создавшее пандемический гонконгский штамм H3N2, произошло в результате замещения превалировавшего до тех пор штамма H2N2. Исследование генных сегментов нового, появившегося в 1968 году штамма H3N2 показало, что он является продуктом генетического обмена между циркулирующим вирусом H2N2 и птичьим вирусом H3. Новый вирус сохранил шесть генных сегментов штамма H2N2, но приобрел новый гемагглютинин (H3) и новый генный сегмент, кодирующий РНК-полимеразу.

Циркулировавший до этого эпидемический вирус H2N2, по сути, с течением времени развился в два генетически разнородных генетических таксона типа H2N2. Представляется, что эти вирусы продолжают циркулировать в человеческой популяции и после пандемической вспышки гриппа типа H3N2. Филодинамика возникновения и быстрого распространения нового пандемического вируса была сложной. В то время как первые штаммы H3N2 получили все свои H2N2 гены от одного из двух циркулирующих таксонов вирусов H2N2, штаммы, возникшие позднее, имели генные сегменты, полученные от обоих таксонов. Ученые сделали вывод, что происходило не одно, а множество перемещений этих генов между циркулирующими штаммами, что и сыграло решающую роль в быстрой эволюции нового пандемического штамма (Lindstrom, Cox, Klimov, 2004).

Эпидемия гриппа: одежда по сезону