Теорія неймовірності

Віруси

Віруси, хоч і відрізняються від бактерій тим, що, по-перше, значно менші та простіші, а по-друге, можуть відтворюватися лише всередині живих клітин, які інфікують, мають іще гіршу репутацію. Якщо про корисні бактерії частина людей принаймні чула, то віруси ми сприймаємо лише як паразитів, які вдираються в клітину, захоплюють клітинну фабрику з виробництва білків і клепають у ній власні копії. Насправді все не зовсім так. Віруси — не тільки паразити. Так, їхній життєвий цикл неможливий без проникнення в живу клітину, та це не означає, що проникнення завжди завдає шкоди. У своїй взаємодії з господарями віруси нерідко є симбіонтами, тобто партнерами, і дуже часто чинять на життя вплив вагоміший, аніж найкорисніші з бактерій.

Наприклад, оса з роду котезія відкладає яйця в тканини личинки тютюнового бражника. Це доволі моторошне видовище: крихітна комаха застромляє яйцеклад під шкіру товстої зеленої гусені й нашпиговує її тіло яйцями. Імунна система тютюнового бражника легко розправилася б із яйцями загарбниці задовго до появи личинок, якби не одне «але». Разом із яйцями котезія впорскує в тіло гусені підступний мікроорганізм, із яким співіснує не один мільйон років, — поліднавірус. Опинившись у живій тканині тютюнового бражника, вірус не дає системі клітинного імунітету атакувати відкладені яйця. Поліднавірус також перешкоджає перетворенню гусені на дорослого метелика, по суті роблячи з неї виводкову камеру для висиджування осиних яєць. Пізніше, коли личинки вилупляться, той самий вірус стимулюватиме метаболізм гусені, примушуючи її продукувати більше поживних речовин, щоби крихітні котезії мали чим харчуватися. Вижерши гусінь ізсередини, нове покоління ос вибирається назовні та розлітається світом. Учені не знають, коли і як виник симбіоз між осою та вірусом, але його факт беззаперечний: котезія дає змогу поліднавірусу розмножуватися у своїх клітинах, натомість вірус забезпечує її успішне відтворення в личинках тютюнового бражника.

Іще один приклад взаємовигідної співпраці між клітинними формами життя та вірусами виявила професорка Мерилін Руссінк у Єллоустонському національному парку Вайомінгу. Професорка розглядала тропічний різновид проса з назвою Dicanthelium lanuginosum і його симбіотичного партнера — гриб із роду Curvularia. Метою було встановити, як симбіоз між грибами та рослиною допомагає останній виживати в посушливій екосистемі за високих температур. У ході проведення експериментів виявилося, що ні просо, ні гриби самі собою не здатні витримувати температуру ґрунту понад 38 °C, зате коли гриби проникають у тканини проса, виживають обоє. Детальніше вивчення їхньої спілки розкрило присутність третього активного члена — вірусу. Гриб Curvularia був заражений вірусом, і коли Мерилін Руссінк вилікувала його, з’ясувалося, що гриб утратив спроможність забезпечувати просу жаростійкість. Щоб остаточно підтвердити причетність вірусу, професорка повторно заразила ним грибок, що відразу відновило стійкість проса до високої температури. Спілка між рослиною та грибом не діяла без третього симбіонта — вірусу.

А як щодо людей? Чи є приклади позитивного впливу вірусів і на нас також?

До 10 % людського геному становлять так звані ендогенні ретровіруси. Це залишки древніх вірусів, які колись із певних причин відмовилися інфікувати наших предків і натомість вбудували свій геном у зародкові клітини. Відтоді вони передаються спадково від людини до людини. Іноді ці вставки є просто генетичним сміттям, а іноді еволюція залучає їх до виконання певних функцій. 2000 року зразу дві групи вчених досліджували один такий ендогенний ретровірус, вбудований у сьому хромосому ДНК людини. Зокрема, їх цікавив ген із назвою єпу. Колись цей ген кодував капсид, тобто зовнішню оболонку вірусу, зате тепер він кодує білок із назвою синцитин-1. Цей білок експресується в клітинах зовнішнього шару плаценти, формуючи синцитій, надзвичайно тонку суцільну мембрану, яка розділяє кровообіг матері та плода. Оскільки половина антигенів зародка отримані від батька, імунна система матері сприймає їх як чужорідні, а мембрана допомагає захистити плід від атак імунних клітин матері. На сьогодні вченим відомі щонайменше дванадцять ендогенних ретровірусів у ДНК людини, які відіграють значущу роль у розмноженні. Принаймні п’ять із них безпосередньо залучені у формування плаценти. Висновок із цього очевидний: без ретровірусів не існувало би плацентарних ссавців. Тобто нас із вами.

Тож коли наступного разу почуєте, як хтось обзиває віруси генетичними паразитами, зупиніть невігласа та скажіть, що правильно казати «внутрішньоклітинні симбіонти».