Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Несколько лет назад мне пришлось рассматривать заявку на получение довольно большого гранта: задача состояла в том, чтобы «удобрить» океанскую воду железом с целью стимулировать рост водорослей, дабы последние удалили из атмосферы СО – газ, вызывающий парниковый эффект, и опустились вместе с ним на морское дно. Удобрить все моря и океаны? Мне такая идея показалась рискованной, поскольку я вспомнила, что происходило на Балтийском море, когда нарушение водного баланса было вызвано всего лишь жаркой летней погодой. Этот случай послужил предостережением. Мы пока плохо в этом разбираемся. Все рецензенты высказались скептически по поводу этого проекта, но такая идея время от времени возникает.

Лизирование водорослей вирусами приводит к появлению характерного запаха океанической воды. Причиной этого запаха является диметилсульфид, который опять-таки никто не связал с действием вируса, но этого не сделал бы и вирусолог. Запах обусловлен не только фагами, которые регулируют выброс СО, но и вирусами, находящимися в водорослях, которые влияют на формирование облаков, дождя и известковых скал. Когда человек смотрит прогноз погоды, ему в голову не приходит связать это с вирусами, не говоря уже о гигантских вирусах.

Гигантские вирусы, в частности вирусы хлореллы, любят зеленые водоросли, а EhV отдает предпочтение «известковым» водорослям. Водоросль хлорелла получила свое название от хлорофилла. Эти водоросли помогли Мелвину Кэлвину, чьи лекции я слушала в Калифорнийском университете в Беркли, понять химический механизм фотосинтеза. К своему удивлению, первый вирус хлореллы мы обнаружили в кишечнике женщины, и спросили у нее, любит ли она суши. Ответ был отрицательным. (Более подробно этот вопрос рассматривается в главе 10, см. описание фекальной передачи.)

До недавнего времени не существовало такой научной дисциплины, как вирусология Мирового океана. Обнаружение в Мировом океане астрономического многообразия фагов удивило ученых, однако гигантские вирусы до сих пор широко не признаны. Объясняется это просто: их сложно выявить и они неболезнетворны. Фильтрация – стандартный способ выделения вирусов из клетки-хозяина. Но гигантские вирусы такого же размера, как бактерии, и их невозможно выделить фильтрованием, поэтому и по сей день никто не знает, сколько их. Некоторые исследователи полагают, что их много! Кроме того, одноклеточные организмы, в частности водоросли, даже не считались хозяином вирусов. Это представляется невероятным, если вспомнить, что число ежедневно возникающих новых вирусов водорослей достигает 10. Для сравнения: скорость репликации фагов составляет 10 инфекций в секунду, а всего на планете 10 фагов. По имеющимся оценкам, общее число вирусов 10–10, а число звезд на небе – 10, число песчинок может составлять 10 в зависимости от того, как считать!

Эти гигантские вирусы содержат двуспиральные ДНК, и у них примерно 500 000 пар оснований и, соответственно, около 500 генов, находящиеся в икосаэдрических белковых структурах. Они того же размера, что и паразитические бактерии, относящиеся к мелким бактериям. «Настоящие» бактерии, в частности хорошо известный лабораторный штаммкрупнее и состоят примерно из 5 млн пар оснований. Если сравнивать гигантские вирусы с мелкими бактериями, можно констатировать, что они одного размера. ДНК гигантских вирусов содержат даже редкие чувствительные одноцепочечные ДНК участки, а некоторые их фрагменты не кодируются, то есть в них нет генетической информации для белков, из-за чего они кажутся очень древними, и по оценкам некоторых ученых, этим вирусам 2,7 млрд лет.

Если сравнивать число генов гигантских вирусов с аналогичным показателем у ВИЧ или вируса гриппа, в каждом из которых примерно 10 генов, можно сказать, что они действительно гигантские. Но эти гигантские вирусы все же мельче самых новых гигантских вирусов. Самые крупные новые вирусы в пять раз крупнее и содержат до 2500 генов. Большинство генов гигантских вирусов невозможно найти в базе данных генов, и они практически никак не связаны друг с другом. У двух разных вирусов водорослей по 1000 генов, из которых только 14 являются родственными. И вдруг – целый новый мир генов, сигнальных путей и метаболизм – в общем, жизнь!

Амебные вирусы способны «раздражать»