Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

В настоящее время накапливается все больше данных о том, что сборка капсида и механизм упаковки генома всех представителей семейства вирусов герпеса имеют общее и древнее происхождение от хвостатых вирусов с двойными цепями ДНК, из которых состоит их геном, то есть от ДНК-содержащих хвостатых фагов, инфицирующих прокариотические клетки (McGeoch, Rixon, Davison, 2006; Schmid et al., 2012). Эти исследования были основаны на сравнении путей морфогенеза вирусных частиц, последовательностей аминокислот в белках и их структуры. Примечательно, что трехмерная визуализация нуклеокапсидных белковых структур фага и вируса герпеса выявляет тот факт, что их аминокислотные цепи имеют одинаковую конфигурацию (третичную структуру), несмотря на то что их разделяют миллиарды лет эволюционной истории. Иногда первое решение проблемы бывает настолько удачным, что не требует никаких улучшений. Эволюция вируса герпеса привела к определенному способу морфогенеза вирусных частиц и с тех пор не пыталась заново изобрести колесо. Пока преждевременно говорить, что вирусы герпеса являются прямыми филогенетическими потомками хвостатых ДНК-содержащих фагов. Вирусные линии обладают сверхъестественными способностями отдавать и принимать генетическую информацию, будь то гены или целые генетические модули. Тем не менее мы можем с уверенностью заключить, что последний общий предок вирусов герпеса, который, как полагают, мог существовать 400 миллионов лет назад, уже обладал таким механизмом. Либо тот вирус возник за счет видообразования от потомков хвостатого ДНК-содержащего фага, либо (не более ли это вероятно?) самостоятельная линия вирусов приобрела этот механизм с помощью горизонтального переноса генов от самого фага или от другого потомка Caudivirales.

Несмотря на генетическое разнообразие, геномы всех представителей семейства вирусов герпеса должны кодировать определенный набор белков, необходимых для репликации в эукариотических клетках-хозяевах. Большие отличия в дополнительных генах, даже в пределах одного подсемейства, сами по себе вызывают удивление. Это разнообразие возникло после дивергенции от общего предка семейства вирусов герпеса, в результате различий в давлении естественного отбора, формирующего генетический состав каждого вируса для того, чтобы он соответствовал определенной экологической нише. Ведущие специалисты по геномике и эволюции, прежде всего МакГеок, Дэвисон и их коллеги из университета Глазго в Шотландии, выполнили подробный и убедительный анализ генеалогического древа семейства вирусов герпеса и его компонентов – альфа-, бета- и гамма-подсемейств вирусов герпеса (McGeoch, Dolan, Ralph, 2000; McGeoch et al., 1995). Корни этого древа вырастают из филогенетических отношений вирусов и их хозяев и из знания о временных параметрах видообразования хозяев, совместно с которыми развивались и вирусы. Относительно рассматриваемых вирусов можно осторожно и предположительно сказать, что если проследовать по ветвям их эволюционного дерева в прошлое, то их совместные корни сходятся к предковому вирусу, существовавшему около 200 миллионов лет назад. Этот общий предок расщепился на группу альфа-вирусов герпеса и на вторую линию общего предшественника современных бета- и гамма-вирусов герпеса. Следовательно, три линии семейства вирусов герпеса возникли задолго до ветвления видов млекопитающих, которое произошло приблизительно 80 миллионов лет назад. Ветвление в эволюции этих трех подсемейств невозможно увязать ни с каким узловым моментом видообразования в общей эволюционной истории млекопитающих, птиц и рептилий. Специалисты считают, что первое событие видообразования в истории семейства вирусов герпеса стало результатом генетической дивергенции, создавшей линии вирусов, способных к использованию различных экологических ниш внутри одного и того же организма-хозяина.