Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Из результатов исследования геномов герпетических вирусов становится совершенно очевидным, что ядерные гены, унаследованные от последнего общего предка семейства вирусов герпеса, имеют тенденцию к расположению в середине вирусной хромосомы. Дуплицированные и захваченные гены располагаются ближе к концам хромосомы. Таким образом, можно предположить, что рекомбинации между молекулами ДНК, будь то рекомбинации самой вирусной ДНК или включение фрагментов клеточной ДНК в вирусную хромосому, происходят без ненужного риска поражения центральной области генома. Естественно, рекомбинации происходят в случайном порядке по всему геному, но рекомбинации, затрагивающие область ядерных генов, приведут к нарушению жизнеспособности рекомбинантных вирусов и их исключению из популяции. Если бы ядерные гены были равномерно распределены по всему геному, то большая доля случайных рекомбинаций пришлась бы на ядерные гены. Таким образом, естественный отбор благоприятствовал вирусам, чьи ядерные гены были сконцентрированы в центральном участке генома. Гены, осуществляющие жизненно важные для вируса метаболические функции, были помещены в безопасное место. В предыдущих главах мы обсуждали ДНК-содержащие бактериофаги, которые абсолютно случайным образом «сканируют» и обменивают модули генетической информации в ходе своей эволюции. Ясно, что этот механизм продолжает играть существенную роль и в эволюции крупных вирусов, содержащих двойную спираль ДНК, что позволяет им наилучшим образом приспосабливаться к многоклеточным хозяевам, проникать в их клетки и овладевать их метаболизмом.

Если мы внимательно присмотримся к далекому эволюционному прошлому, то, возможно, сумеем распознать эпизоды захвата генов, который и стал источником происхождения ядерных генов, которые были уже представлены у самого позднего общего предка этих вирусов. Была выявлена схожесть между генами вируса герпеса и генами аденовируса, другого ДНК-содержащего вируса. ДНК-полимеразы крупных вирусов сохраняют структурное и функциональное сходство с одним из семейств ДНК-полимераз, кодируемых геномами клеток-хозяев. Таким образом, представляется весьма вероятным, что крупные ДНК-содержащие вирусы собрали свои репликационные механизмы, подбирая гены клетки-хозяина и адаптируя их к своим нуждам. Тем не менее это предположение все же остается спорным: в нашем распоряжении слишком мало данных, и остается формальная возможность, что гены полимераз эукариотических клеток были позаимствованы из вирусных геномов, а не наоборот (Shackleton, Holmes, 2004). Захваты генов преобладают в ходе эволюции вирусов герпеса. Эти крупные ДНК-содержащие вирусы являются подлинной амальгамой генетического материала. Новые функции вируса создаются после дупликации гена или его захвата из другой вирусной частицы или хромосомы клетки-хозяина, после чего новоприобретенный ген может быть приспособлен к нуждам вируса. Этот процесс очевиден в генах, которые теперь являются общими для всех вирусов герпеса, но впервые появились у их одного общего предка. Эти же процессы лежат в основе появления генов, уникальных в пределах одного вида герпетических вирусов, а следовательно, были приобретены после последнего видообразования линии, которое произошло в недавнем эволюционном прошлом.