Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Почему же карпы кои неожиданно погибают? Они погибают из-за герпесвируса кои. Может быть, у них слишком высокая плотность популяции? Могла ли какая-нибудь новая рыба быть носителем вируса и заразить всех остальных? Нет, все дело в том, что человек изменил их среду обитания: выпрямил границы озера, убрал ступенчатые рыбоходы, чтобы рыба не могла плыть вверх по течению и откладывать икру. А это стресс для карпов кои! Он влияет на их иммунную систему и приводит к активации герпесвирусов. В Германии ступенчатые рыбоходы для лосося стали обязательными, чтобы рыба могла выпрыгивать из воды, поднимаясь вверх по течению. У наших карпов такие же привычки и такие же проблемы. Известно, что под действием стресса у нас на губах активизируется герпесвирус и появляется герпесная лихорадка – то же самое происходит и с рыбами. Стрессовый фактор внешней среды действует на реальные вирусы и эпигенетические свойства.

Забор со щелями

Просто удивительно: лишь 2% нашего генома кодирует белки. А что же остальные 98%? Эта часть генома обеспечивает нормальное функционирование 2% генов, кодирующих белок. Регуляторные, или некодирующие нкРНК происходят из этих 98% генов. Австралийский ученый Джон Маттик много лет подчеркивал значение данного рода нкРНК. На графике, приведенном в статье, опубликованной в , он показал, как по мере повышения сложности организации живых организмов от бактерий, одноклеточных организмов, грибов, растений к позвоночным количество регуляторных РНК увеличивается от нуля до 98% суммарного количества РНК. Мы находимся на верхней планке этой шкалы. Почему у сложноорганизованных животных гораздо выше уровень нкРНК? Ответ на этот вопрос прост: это нужно для обеспечения более сложной организации живых существ.

Наша геномная ДНК кодирует в общей сложности 20 000 генов. И все же, как это ни странно, наш геном уступает геному бананов, в котором примерно 35 000 генов, а в геноме кукурузы 50 000 генов, равно как и в геноме пшеницы и тюльпанов. Что касается генома пшеницы, выделено три родственные хромосомы, как будто они являются результатом процедуры умножения. Хлеб, испеченный из муки, получаемой из пшеницы, у которой всего одна хромосома из трех, имеет горький привкус. Из такой муки сложнее выпекать хлебобулочные изделия. Возможно, гигантские геномы являются следствием длительной селекции и культивирования. Хотя из этого правила вполне могут быть исключения.

У полевого цветка резуховидка Таля () 28 000 генов – вероятно, никому не приходило в голову культивировать этот «бесполезный» сорняк. Поэтому его геном остался мелким. Затем следует червь , имеющий 23 000 генов. С точки зрения числа генов человек находится не в верхней части диапазона. Таким образом, у нас с нашими 20 000 генов их меньше, чем у невзрачного цветка резуховидка Таля () и у амебы.

У обезьян и мышей столько же генов, сколько у нас. Создается впечатление, что такое утверждение не имеет должных оснований. Число генов, безусловно, не коррелирует с уровнем интеллекта! Во время общественного обсуждения этой проблемы возник непростой вопрос: почему у человека так мало генов? У нас их не так уж и мало, просто они длиннее. У всех других видов живых существ гены короче. У человека самая длинная ДНК – в среднем 160 000 пар оснований из расчета на один ген. Таким образом, у тюльпанов, кукурузы и бананов генов больше, чем у нас, но эти гены короче и «менее информативны». У риса и кукурузы гены примерно на 1/10 и 1/5 короче по сравнению с нашим геном, состоящим из 10 000–50 000 пар оснований из расчета на один ген. Гены бактерий состоят примерно из 1400 пар оснований, а у многих вирусов самое маленькое число – около 1000 пар оснований из расчета на один ген. В контексте данной книги целесообразно помнить о небольшой численности вирусных геномов, поскольку существуют и исключения – гигантские вирусы (см. главу 6).

Есть странный факт: у скандинавской ели, самого древнего из известных на Земле деревьев, которому 9500 лет, геном в шесть раз больше нашего. Тем не менее у этого дерева число кодирующих генов столь же мало, как в геноме полевых цветов. Многие из его генов являются повторяющимися, но никаких инноваций не наблюдается. Неужели скучная жизнь длится дольше? Я пополню образцом этой ели свою коллекцию диковинных вещей.

У мух был описан довольно эффективный процесс очищения от ненужного генного материала, и ученые даже заговорили о механизме «наведения порядка» применительно к генам. Для очищения генов требуется энергия. Но что дешевле и экономичнее: хранить ненужную ДНК-информацию в геноме или удалить ее? Является ли хранящаяся информация равноценной тому, что часто называется «мусорной ДНК»? Это ДНК, полная неизвестных или потенциально бесполезных последовательностей? Удаление избыточной ДНК недостаточно изучено.