Вокруг Света 2006 №11

Паразитические организмы, к каким бы разновидностям живого они ни принадлежали, всегда устроены проще, чем их свободно живущие родственники. Растения-паразиты могут утратить зеленый цвет и способность к фотосинтезу, а животные — потерять органы чувств, конечности, иногда даже пищеварительную систему, и все равно будут жить. А вот вирусы обогнали в этом вопросе всех: у них нет почти ничего своего. Вне зараженной клетки вирус представляет собой капсулу, внутри которой находится несколько генов, иногда даже не соединенных вместе, как, например, у вируса гриппа. Их оболочка состоит из белковых молекул, которые умеют опознавать клетку-жертву, цепляться к ней, а некоторые вирусы даже проделывают отверстие в клеточной мембране жертвы и активно впрыскивают сквозь нее свое содержимое. Примечательно, что эти «паразиты» могут обойтись даже без своего белкового скафандра. Так, в эксперименте очищенные нуклеиновые кислоты вирусов сохраняли способность заражать клетки. Вот, собственно, и все. Больше они не умеют ничего — остальное делают гены вируса. (Правда, в некоторых случаях сама клетка начинает помогать вирусу, поглощая его и растворяя.)

Здесь нужно сказать несколько слов о носителях вирусных генов. У всех организмов, от бактерии до человека, есть два вещества, способных нести генетическую информацию, — ДНК и РНК, причем основным носителем является именно ДНК, а РНК служит только для недолго живущих рабочих копий. У вирусов же полная свобода выбора: у одних гены представлены цепочками ДНК, у других — РНК.

Когда эти цепочки проникают сквозь мембрану, они могут работать прямо в цитоплазме, заставляя клеточный аппарат для синтеза белка (рибосомы) производить вирусные белки. Но у клетки в цитоплазме обычно нет ферментов, удваивающих ДНК или РНК, и пока вирусные гены будут находиться здесь, их количество не прибавится. Наоборот, оно может уменьшиться, ведь в цитоплазме их окружают ферменты-нуклеазы, способные быстро порезать чужака на куски. Поэтому обычно вирусные гены мигрируют в ядро и встраиваются в собственные хромосомы клетки. Неважно, куда именно, в любое случайное место — лишь бы побыстрее.

Если клетку посетил ДНК-вирус, проблем нет: вставка маленького кусочка ДНК в большую молекулу для клеточных ферментов — дело обычное. РНК-вирусам приходится сложнее: их гены вставить напрямую в ДНК невозможно. Поэтому они снимают с себя ДНК-копии, которые уже и внедряются в хромосомы клетки. Для этого у РНК-вирусов есть специальный фермент — ревертаза, или обратная транскриптаза.

Дальше события могут развиваться по нескольким сценариям. Самый простой — острая инфекция: в ядре захваченной клетки во множестве копируются гены вируса, а в цитоплазме рибосомы без передышки штампуют для них «одежки» — вирусные белки. Некоторые вирусы облачаются в них прямо внутри клетки, другие предпочитают делать это снаружи. В таком процессе задействованы те же силы межмолекулярных взаимодействий, которые собирают молекулы минералов в кристаллы: белки, объединенные в капсуле и начиненные нуклеиновыми кислотами, имеют меньше свободной энергии, чем в виде отдельных молекул. Если разобрать вирусную частицу на молекулы и предоставить их самим себе, через некоторое время из них сам собой соберется жизнеспособный вирус. Если перемешать составные части нескольких сходных вирусов (скажем, разных штаммов гриппа), они сами соберутся как попало: в капсуле, образованной белками одного штамма, могут оказаться гены другого. Скорее всего, и частицы каждой капсулы, и гены внутри нее будут принадлежать разным штаммам.

В конце концов клетка, все ресурсы которой брошены на производство новых экземпляров паразита, погибает (некоторые бактериофаги даже намеренно убивают клетку-хозяйку, растворяя специальными ферментами ее мембрану), а наработанное ею войско вирусов устремляется на завоевание новых клеток. Впрочем, «устремляется» — выражение фигуральное: вне клетки вирус перестает проявлять признаки живого существа. Он не использует никаких веществ, не потребляет энергию, неспособен к активному передвижению, и в нем вообще ничего не происходит. То есть живет он только тогда, когда находится в клетке и может пользоваться ее биохимическими системами. Такой способ существования известный вирусолог Брайан Махи назвал «жизнью взаймы».

Об уязвимости получателя