Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Фотографии полосатых тюльпанов обычно помещают на обложку книг по вирусологии, чтобы привлечь к ним внимание. Вирус, обусловливающий образование полос, относится к вирусу табачной мозаики, о котором шла речь выше. Однако непредсказуемый внешний вид лепестков, не поддающийся никаким известным законам генетики или селекции, напоминает результаты действий «прыгающих» генов, которые были обнаружены в геноме кукурузы, что является свидетельством эпигенетики. Связь этого явления с полосами на лепестках тюльпанов пока еще не доказана. Но уже в 1576 г. Карл Клузиус описал воздействие средовых факторов на изменение фенотипа. И вот сейчас, почти 400 лет спустя, мы изучаем эпигенетику, обусловленную средовыми факторами. Если рассматривать вещи в этом контексте, можно сказать, что эпигенетика была открыта не Макклинток около 1950 г., а Клузиусом – около 1576 г.! Я пришла к такому выводу, но, чтобы получить ответ на интересующие меня вопросы, начала исследовательский проект по изучению эпигенетики в геноме тюльпанов.

Процедура секвенирования генома тюльпанов довольно сложная, поскольку у них фактически самый крупный геном из известных, в 10 раз превышающий наш: в нем 30 млрд базовых пар (а у нас всего 3,2 млрд). Тем не менее у тюльпанов суммарная генетическая информация меньше, чем в наших геномах (поэтому тюльпаны не умнее нас), и полна повторов. У тюльпанов нечто вроде трех хромосом – три одинаковых генома. В рамках своего исследовательского проекта я намерена изучить гомологию последовательностей, существующую между вирусом, поражающим тюльпаны, и генами цвета у тюльпанов – по крайней мере 12 генов, участвующих в синтезе антоцианина цвета. Гомологические последовательности могут привести к сайленсингу генов цвета на определенных этапах развития тюльпанов, а эффект дозы может влиять на интенсивность цвета. Эпигенетические исследования полосатых тюльпанов напоминают эпигенетические исследования, проведенные Барбарой Макклинток на цветных зернах кукурузы. Это будет непростое исследование, учитывая все генетические повторы. Тюльпаны вполне могут лишиться половины своих геномов без каких-либо проблем для данного вида растений! Многие культивированные растения имеют огромные геномы с повторами – речь идет о кукурузе, пшенице и картофеле, – вероятно, в ряде случаев это является следствием селекции.

Начиная с XVII в. на большинстве самых великолепных работ голландских живописцев, писавших только цветы, изображены тюльпаны. Во время экскурсии по Музею изобразительных искусств Цюриха хранитель отметил, что по числу тюльпанов в букетах можно датировать картины, исходя из дат тюльпанового экономического кризиса: после кризиса на картинах стало появляться гораздо больше полосатых тюльпанов.

Знаменитый британский математик Алан Тьюринг, взломавший шифровальную машину «Энигма», которую использовали на немецких подводных лодках во время Второй мировой войны, описал алгоритм, лежащий в основе образования полосок на лепестках тюльпанов. Только через много лет после смерти Тьюринга разрешили опубликовать алгоритм, известный как «механизм Тьюринга». Он применим к полоскам у зебр, рыб, жирафов и тигров и, безусловно, к тюльпанам. Два «морфогена» или химических соединения – активатор и долгосрочный ингибитор – взаимодействуют, но я не знаю, какое из них является вирусом!

Банкнота номиналом 500 немецких марок с гравюрой Марии Сибиллы Мериан

Одной из первых художников, нарисовавших полосатые тюльпаны, была Мария Сибилла Мериан (1647–1717), вызывающая у меня величайшее восхищение и уважение. Из-за тюльпанов она чуть было не попала в тюрьму, так как украла несколько цветов у Дюка Рутмера, который жил рядом с мастерской ее старших братьев и ее домом во Франкфурте. Ее родственники были известными граверами и сделали тысячи гравюр европейских городов, создав Topographia Germanie (1642) – очень важные документы по структуре средневековых городов. Ее настолько интересовал цвет тюльпанов, что она украла цветы и втайне пыталась их нарисовать. На Дюка Рутмера и эта четырнадцатилетняя девочка (которая чувствовала себя очень виноватой), и ее потрясающие картины произвели столь сильное впечатление, что он ее простил. В противном случае она попала бы в тюрьму. Попасть в тюрьму из-за цветка, красота которого обусловлена действием вируса!

Более того, он оплатил ей расходы на получение художественного образования (в то время это было привилегией мужчин), что ее братьями было встречено без энтузиазма. Страсть Мериан к гусеницам и бабочкам вызывала подозрение у окружающих, и ее чуть было не сожгли как ведьму. Однако братья дали взятку и не допустили этого, тем не менее Мериан была вынуждена покинуть город.