Помоги проекту - поделись книгой:
Не сомневаюсь: со временем станет возможно излечить самую причину цистического фиброза, вводя правильную версию гена CFTR в хромосомы пациентов, хотя на пути к этому еще много проблем, как технического, так и этического свойства. Пока ученые ограничили свои усилия исключительно стволовыми клетками легких, и на сегодняшний день их успехи весьма скромны.
Когда мутация изменяет ген в половой хромосоме, а не у аутосомной (неполовой), механизм возникновения болезни усложняется. Например, гемофилия, провоцирующая чрезмерное кровотечение через недостаточную свертываемость крови (из-за недостатка коагуляционного фактора VIII), возникает из-за рецессивной мутации в Х-хромосоме. Мужчины имеют лишь одну копию Х-хромосомы, унаследованную от матери, и потому болеют. Женщины же, имеющие две Х-хромосомы — по одной от каждого из родителей, — редко страдают от гемофилии. Для проявления болезни им нужно получить два дефектных гена. То бишь гемофилия — не только заболевание, специфически сцепленное с полом, но и, по Менделю, рецессивный признак. Но мутации генов Х-хромосомы могут быть и доминантными, как, например, мутации, приводящие к появлению рахита, устойчивого к витамину D, — и мутировавшая Х-хромосома вызывает заболевание как у мужчин, так и у женщин.
В результате мутаций может измениться и число хромосом, как при болезни Дауна, когда человек имеет лишнюю копию двадцать первой хромосомы. У хромосом могут быть фрагментированные, дублированные, отсутствующие либо иным образом поврежденные участки, что также приводит к болезням. Хотя генная их терапия еще на зачаточной стадии, существуют хорошо разработанные методы их предотвращения, ранней диагностики и определения степени риска, так что семьи, где риск проявления подобных болезней повышен, могут быть предупреждены об этом заранее.
Многие генетически обусловленные заболевания могут быть предотвращены, и бывают предотвращены, путем разъяснения того, что именно приводит к их появлению. Врачи объясняют людям риск позднего материнства, необходимость избегать радиационного облучения половых клеток и зародыша, предостерегают от использования наркотиков и небезопасных лекарственных препаратов наподобие талидомида. Для семей с высоким риском заболеваний предлагается искусственное оплодотворение с последующим генетическим контролем образовавшегося зародыша на самых начальных стадиях его развития. Эта техника, известная как «предымплантационная генетическая диагностика», позволяет обнаружить предпосылки к большому числу генетически обусловленных заболеваний, включая заболевания, сцепленные с полом, заболевания, обусловленные дефектами единичных генов и хромосомными дефектами. Распознаются генетические предпосылки к возникновению таких сцепленных с полом болезней, как гемофилия, сидром хрупкой Х-хромосомы, многочисленных нервно-мышечных расстройств (более девяти сотен их разновидностей) и сотен других болезней. Можно обнаружить и предпосылки к возникновению таких обусловленных дефектами единичных генов болезней, как цистический фиброз, болезнь Тея-Сакса, серповидноклеточная анемия и болезнь Хантингтона.
В общем и целом предимплантационной диагностике поддаются прежде всего уже известные генетически обусловленные болезни, поскольку приводящие к ним дефекты генов известны. Конечно, некоторым людям подобные манипуляции с эмбрионом могут показаться неприемлемыми с этической точки зрения, но по мнению правительств и организаций, следящих за медицинской этикой, выгоды генетической диагностики перевешивают этические сомнения. Важно также понять, что предимплантационная генетическая диагностика, позволяющая отобрать здоровые эмбрионы, не только резко снижает риск проявления болезни у потомства, но также и обеспечивает здоровье будущих поколений.
За последнее десятилетие был достигнут и весьма существенный прогресс в понимании роли мутаций при возникновении раковых заболеваний.
Но перед тем, как приступить к этой интересной и весьма злободневной теме, стоит потратить пару минут на выяснение природы и сути предмета нашего разговора. Итак, что же такое рак? Отчего он происходит? И почему так нас пугает?
Рак относится к болезням, при которых клетки начинают бесконтрольно размножаться и вторгаться в различные ткани тела. Иными словами, клетки, запрограммированные природой существовать в гармонии со всеми другими клетками, тканями и органами тела, вдруг бунтуют и начинают вести себя независимо от остальных. Как ни странно, результатом этого бунта является бессмертие взбунтовавшихся — культура раковых клеток, в принципе, бессмертна — способна размножаться сколько угодно раз. Подобное бесконтрольное размножение чрезвычайно опасно для тканей, органов и всего организма индивидуума, заболевшего раком. Размножающиеся «бунтовщики» приникают в кровь, попадают в ткани и органы, нарушая их упорядоченную работу, и могут привести к смерти.
Различают более сотни разновидностей рака, классифицируемых либо по органам, где он возникает (например, грудь или толстая кишка), либо по типам клеток, начинающих бесконтрольно делиться. Например, «карциномой» называют рак кожных клеток либо клеток, выстилающих поверхность внутренних органов, «саркомой» — рак клеток внутренних тканей либо костей, «лейкемией» — рак клеток крови, «лимфомой» и «миеломой» — рак клеток иммунной системы. По словам профессора Кароля Сикоры, экс-руководителя Международного агентства по изучению рака при Всемирной организации здравоохранения, «рак столь пугает, поскольку он — наш внутренний враг»[7]. Ужасает он и тем, насколько часто встречается. Раком болеет каждый третий житель развитых стран. В 2008 году только в США было диагностировано 1 437 180 новых случаев рака, в этом же году в Великобритании насчитали более миллиона двухсот тысяч людей, болеющих раком. Увы, ирония положения заключается в том, что по мере улучшения качества здравоохранения и развития новых терапий, поддерживающих жизнь больных раком, количество больных, скорее всего, будет увеличиваться. Сикора ожидал три миллиона больных раком в Великобритании к 2020 году. В самом деле, кажется, ни дня не обходится без сообщений по телевидению, газетах и журналах, на личных страницах в Интернете о болезни раком того или иного известного человека, без рассказа самого заболевшего либо его родных и близких о мучениях и страданиях. Если поискать «рак» в «Гугле», поиск выдает более трехсот миллионов страниц. Даже медицинский термин для рака и его истолкование звучат до крайности удручающе: «злокачественная опухоль», при которой клетки тела «бесконтрольно размножаются», порождая «метастазы» в органах тела, куда эти клетки вторгаются.
Все мы знаем: рак — повсеместно одно из наиболее распространенных заболеваний, ответственное за большое число смертей. Также известно, что частота заболеваний раком возрастает по мере старения. Многие, вероятно, знают, что латинское наименование рака, «cancer», обозначает ракообразное и дано за характерную форму раковых опухолей — они, словно рачьи ноги, расползаются от опухоли, проникая в соседние органы и ткани. Но позвольте мне, как врачу, заверить вас: многие формы рака поддаются терапии, некоторые же можно излечить полностью. Как и с любым пугающим явлением, понимание сути и причины рака довольно-таки сильно уменьшает страх перед ним. Несомненно, разумный, логичный подход к лечению рака и выбор терапии как раз и основываются на правильном понимании причин и сути этой болезни.
Тело наше состоит из разнообразных органов и тканей: мозга, сердца, легких, желез внутренней секреции, простаты и многого другого, а эти органы, в свою очередь, состоят из различных типов клеток. Износившись в процессе жизнедеятельности, эти клетки умирают и должны замещаться новыми клетками, рожденными в результате деления. Первый шаг в понимании рака — это уяснение того факта, что почти все виды рака вызываются нарушениями регуляции размножения клеток генами либо другими регулирующими факторами.
Две группы генов являются в особенности важными для управления размножением клеток. Одна группа известна как «онкогены» («онко» значит «опухоль») и названа так из-за увеличения риска возникновения рака в случае неправильного функционирования этих генов. Вторая группа носит название «гены-супрессоры опухолевого роста». Как и указывает название, при нормальном функционировании они подавляют стремление клеток к бесконтрольному размножению — то есть к образованию раковых опухолей. Потому мутации, неподходящим образом активирующие онкогены либо деактивирующие гены-супрессоры, могут быть непосредственной причиной рака.
Декодирование человеческого генома выявило сопутствующие раку генетические изменения в таких подробностях, что два американских онколога, Фогельштайн и Кинцлер, объявили: «Рак — это генетически обусловленное заболевание»[8]. Эти онкологи выявили мутировавшие гены, ответственные за возникновение различных типов рака, а также результаты действия этих мутаций — изменения в механизме нормального функционировании генов. Например, одна из пяти разновидностей рака молочной железы связана с мутацией генов BRCA1 и BRCA2. Генетики предсказывают: восемьдесят процентов женщин, являющихся носителями этих мутаций, в течение жизни заболеют раком молочной железы — чему может помешать заранее проведенная хирургическая операция. Недавно метод предимплантационной генетической диагностики стал применяться и для тех семей, где у потомства возможен рак молочной железы, и тестирование эмбриона на предмет наличия мутаций генов BRCA1 и BRCA2 становится все более доступным. Уже в нескольких странах родились на свет дети, чьей жизни не угрожает рак молочной железы.
В 2006 году, в рамках комплексного проекта по генному скринингу, в США исследовали более тринадцати тысяч генов, взятых из раковых клеток молочной железы и толстой кишки. Гены раковых клеток сравнили с нормальными и обнаружили: в раковых клетках в среднем ненормально функционируют девяносто генов[9]. Но за развитие рака на ранней стадии ответственно гораздо меньшее число генов: в среднем одиннадцать — и для рака молочной железы, и для рака толстой кишки. Основываясь на этих результатах, Национальный институт здравоохранения США взялся за составление «Атласа ракового генома». Целью этого проекта является декодирование генома раковых клеток всех разновидностей человеческого рака и, путем сравнения этих геномов с геномами нормальных клеток, выявление генетических нарушений, вследствие которых и происходит рак[10]. Уже начались исследования в рамках этого проекта по раку легких, мозга и яичников.
Думаю, вполне логично ожидать, что с ростом нашего знания о мутациях и их природе появятся новые способы предотвращения и терапии рака. Однако, хотя понимание природы мутаций и развитые на этой основе медицинские приложения генетики оказались весьма полезными и действенными, следует подчеркнуть: мутации — не единственный механизм появления передающихся по наследству генетических изменений в эволюционном процессе, а также не единственная причина генетических изменений, обуславливающих возникновение рака и других заболеваний.
3. Генетическая сеть жизни [11]
Склонись робко перед фактом, словно малое дитя, будь готов оставить любое мнение, любой предрассудок, покорно следуй за природой к любой пропасти — иначе ничего не узнаешь и ничему не научишься.
Когда жарким сентябрьским днем 1994 года я приехал в нью-йоркский университет Рокфеллера, чтобы взять интервью у его знаменитого ректора, лауреата Нобелевской премии Джошуа Ледерберга, я считал: мне очень крупно повезло. Джошуа Ледерберг — едва ли не самый занятый из всех людей, с кем мне доводилось встречаться. И вот он согласился побеседовать со мной! Произошедшая двумя месяцами ранее встреча с Терри Йетсом радикально изменила мой взгляд на вирусы. По возвращении в Англию я принялся лихорадочно поглощать литературу по новому предмету. Я задался вопросом: а вдруг новые пандемии, включая СПИД, могут быть истолкованы как явления эволюционной природы?
Я прибыл на интервью раньше времени и решил прогуляться по Йорк-авеню до 68-й улицы, свернул у реки близ внушительного здания Нью-Йоркского госпиталя и подошел к низкому бетонному парапету на набережной. На него можно было опереться и бросить взгляд на широкую Ист-ривер с ее мутной черно-зеленой водой.
Мне уже довелось здесь побывать во времена работы над книгой о туберкулезе, и вид госпиталя пробудил много ярких воспоминаний. Весьма уважаемый мною ученый Рене-Жюль Дюбо большую часть жизни проработал в университете Рокфеллера. Исследователь, философ, публицист, дважды удостоенный Пулитцеровской премии, он был одним из наиболее оригинальных мыслителей среди ученых, чьи работы привели к созданию антибиотиков. Благодаря его работам были открыты присутствующие в почвенных бактериях пептиды-антибиотики — такие, как стрептомицин и неомицин, в значительной мере благодаря ему было открыто лекарство от туберкулеза. Знаю: именно написанное мною о Дюбо в книге по туберкулезу и открыло передо мной двери Ледерберга. Но работа Дюбо над антибиотиками прервалась внезапно и трагически именно здесь, в Нью-Йоркском госпитале, где умерла от туберкулеза его жена Мари-Луиза. Глядя на внушительную громаду моста Квинсборо, я не мог удержаться от воспоминаний о Дюбо, о его весьма оригинальной точке зрения на микробы и вирусы. С первого взгляда кажется: вирусы повсюду. Если взять любую форму жизни и исследовать на наличие вирусов, они непременно отыщутся. Но, как ни странно, до недавнего времени было известно всего лишь пять тысяч их разновидностей. Лишь в самое последнее время обнаружили: вирусы буквально кишат в морях и океанах. Непонятно, что они там делают, отчего их столько, — но огромное их количество заставляет предположить, что роль их весьма важна.
Сейчас мы твердо знаем: абсолютное большинство форм жизни (а может, все живое без исключения) является носителем вирусов, но знаем мы о вирусах прискорбно мало, и знание наше даже на самом базовом уровне, скорее всего, неадекватно. Два месяца интенсивного чтения литературы о вирусах меня в этом полностью убедили. Я также пришел к убеждению, что ограниченность нашего взгляда на вирусы привела к неспособности понять важнейшие их свойства. И вот, мучимый такими сомнениями, я оказался в Зале основателей, где задержался перед портретом первого директора Рокфеллеровского института медицинских исследований Саймона Флекснера, заслужившего награду, которую в полной мере способен оценить лишь врач: в честь него была названа бактерия возбудителя тропической дизентерии Shigella flexneri. Затем я вошел в потрепанный черно-зеленый лифт, достаточно старый, чтобы быть современником Флекснера, инстинктивно насторожился, сгруппировался, слушая, как древний механизм лязгает и стонет, поднимаясь на четвертый этаж.
Я пожал Ледербергу руку в комнате, заставленной ящиками с научными статьями и слайдами презентаций, со стенами, увешанными дипломами и грамотами. Ледерберг сидел напротив меня, лысоголовый и солидный, напоминающий невозмутимого Будду.
— Коллекция своеобразная, — сказал он добродушно, заметив, как я рассматриваю стены. — Я ведь пришел в микробиологию из генетики, причем с биохимической стороны. А впервые познакомил меня с генетикой ваш однофамилец Фрэнсис Райан, бывший моим учителем в Колумбийском университете. Чудесный человек. Исследовал мутации, приводящие к недостаточности питания у хлебной плесени. Я поступил в Колумбийский колледж в 1941 году. В этом году Фрэнсиса не было в университете. Пришлось подождать, пока он вернется, — и уж тогда явиться к нему в лабораторию.
Мы уселись среди стопок журналов и статей, и я потихоньку приступил к интервью.
— Но наверное, нечто пробудило ваш интерес к предмету еще до того, как вы оказались в колледже?
— Это вопрос непростой, и однозначный ответ на него дать трудно. Но с самого раннего возраста, о котором у меня еще сохранились воспоминания, я уже хотел заниматься наукой. Не сомневался: буду заниматься наукой, и, скорее всего, медицинского плана, — и готовил себя соответственно.
— В вашей семье были научные работники?
— Вовсе нет. Отец мой был ортодоксальным раввином. Не думаю, что между областями деятельности была уж такая диаметральная разница, но конфликт поколений, безусловно, присутствовал.
Я слегка замешкался, обдумывая это странное утверждение.
— Наверное, объединяло вас некое обоюдное стремление узнать жизнь, готовность рассуждать о ней и, возможно, некое философское состояние ума?
— Да, именно так. Необходимость учиться, любознательность… мы оба это принимали.
— Сколько вам было лет, когда вы получили Нобелевскую премию?
— Мне было тридцать три. Нобелевский комитет долго выжидал — работу-то я сделал в двадцать один.
Конечно, я уже знал: Ледерберг начал изучать медицину в Колумбийском колледже врачей и хирургов, но уже тогда он был всецело заинтересован работами Освальда Эвери из университета Рокфеллера. Эти работы позволили Эвери предположить: именно ДНК, а не белки, как это считалось ранее, главные ответственные за наследственность. Это заключение стало принципиально важным для последующего открытия Уотсоном и Криком химической структуры ДНК, что революционизировало генетику и наше понимание эволюционной биологии. Джошуа Ледерберг сыграл немаловажную роль во всем этом.
Еще во времена студенчества он отказывался поверить в то, что бактерии воспроизводят генетически идентичные копии себя. Именно потому он написал руководителю постдокторской работы Фрэнсиса Райана в университете Рокфеллера Эдварду Татуму и попросился к нему в лабораторию. Первый плод этого сотрудничества был опубликован в разделе писем журнала «Nature» 19 октября 1946 года и занимал менее половины страницы. Эта заметка называлась «Рекомбинация генов у Escherichia Coli». Escherichia Coli — распространенная бактерия, обитающая в кишечнике. В заметке сообщалось, что бактерии способны передавать генетический материал от одной разновидности к другой вследствие процесса, теперь называемого «бактериальной конъюгацией». Термин «конъюгация» происходит от латинского слова, обозначающего супружество. В заключение статьи Татум с Ледербергом недвусмысленно заявили: «Эти эксперименты приводят к выводу о наличии половых взаимоотношений у бактерий».
То есть Джошуа Ледерберг получил Нобелевскую премию за открытие пикантного факта: бактерий, оказывается, тоже занимаются сексом.
Секс — совершенно нормальная форма поведения, иногда сопровождаемая специфическими брачными ритуалами, свойственная практически всем животным, растениям и более простым формами жизни. Факт способности бактерий к сексу и к обмену посредством секса генетической информацией весьма важен для медицины, поскольку проясняет некоторые аспекты устойчивости бактерий к антибиотикам.
Джошуа Ледерберг предположил, что, возможно, стоит рассматривать живой организм как метаболический механизм, способный взаимодействовать — просить о помощи другие живые организмы и получать ее — на химическом и даже на генетическом уровне. И это послужило отправной точкой нашей последующей беседы, продлившейся почти до вечера.
— С одной стороны, каждый организм независим, кодирован своим набором генов, — говорил Ледерберг, — но организмы ведь взаимозависимы. Например, мы не смогли бы выжить, не полагаясь на генетический механизм, обеспечивающий функционирование растений. — Здесь он имел в виду фотосинтез, позволяющий растениям производить сахара и аминокислоты, обеспечивающие возможность жизни животных, и, в частности, человека. — В этот смысле мы — симбионты растений, пользователи их генов.
Любопытно было, что Ледерберг прибег к концепции симбиоза для объяснения нашего взаимодействия с растениями. Я вспомнил о той настойчивости, с какой он постоянно упоминал симбиоз повсюду, даже в названиях своих книг и статей.
— Существуют морские беспозвоночные, — говорил Ледерберг, — пошедшие и дальше в симбиозе: вместо питания растениями они помещают живые водоросли под кожу. Многие из известных случаев сожительства бактерий с насекомыми немногим от этого отличаются. Мы наблюдаем интеграцию сожительствующих организмов, хотя геномы симбионтов различаются. Клетки симбионтов не соединены, организмы могут быть отделены друг от друга. Однако такой симбиоз лишь количественно отличается от случаев, когда сожительство осуществляется на клеточном уровне — как в случае с хлоропластами растений. Но у хлоропластов примечательна глубина взаимодействия: ведь изначальные хлоропласты обменялись с ядрами значительным числом генов. Так что уже много эпох не существует «чистых» геномов.
Я заметил: подобные идеи могут весьма озадачить биологов и генетиков, привыкших считать гены передающимися простейшим вертикальным образом, от родителей к потомству.
— Поразмыслите немного, постарайтесь вспомнить факты — и убедитесь сами: исключения из этого правила встречаются настолько часто, что логичнее считать исключением само это правило, — сказал Ледерберг.
Здесь я с энтузиазмом подхватил его мысль и подвел к наиболее интересовавшей меня в тот момент теме.
— В массовом сознании вирус — нечто безусловно злое, заражающее людей, причиняющее болезни и временами приводящее к смерти. Но если следовать вашей логике, вирусы также могут существовать в симбиозе с животными?
Задавая этот вопрос, я знал: еще в 1952 году Ледерберг опубликовал важную статью под названием «Генетика клетки и наследственный симбиоз»[13]. В этой статье он предложил новый научный термин «плазмиды» для обозначения всех дополнительных факторов наследственности, расположенных в клетках вне хромосом и заполняющих генетический провал между различными формами жизни. В той же статье он прямо заявил о том, что плазмиды — симбиотические организмы, чьи гены стали частью генетического набора той жизненной формы, с какой плазмиды сосуществуют. С моей точки зрения, такой перенос уже готовой, сформировавшейся ранее и в ином месте генетической информации с эволюционной точки зрения весьма отличается от дарвиновской концепции случайного изменения в генах, происходящих из-за ошибок в копировании ДНК при делении клеток.
— Интересный вопрос, — заметил Ледерберг.
Я рассказал про узнанное мною об эпидемии хантавируса, в частности о факте рождения у мышей потомства, не зараженного вирусом. Мыши заражаются вирусом, взрослея, из-за обилия вируса в моче и других выделениях матери. Но, заражаясь вирусом, столь ужасным и смертельным для людей, молодые мыши не выказывали никаких признаков заболевания. Напротив — биологи, работавшие над изучением взаимодействия мышей и вирусов, пришли к выводу о благоприятном влиянии вируса: были основания полагать, что зараженные вирусом мыши росли более здоровыми и крупными.
Наконец я набрался храбрости спросить о том, что занимало меня уже два месяца.
— Я понимаю: вирусы не способны думать, у них нет и не может быть концепции «добра» и «зла», они лишены морали и самой возможности иметь мораль. Но возможно ли вирусам оказываться полезными для животного-носителя?
— Хм, любопытно… Мне неизвестны однозначно трактуемые примеры такой взаимной выгоды, но, если рассудить логически, почему бы и не быть выгоде? На ум немедленно приходит кросс-иммунитет к другим инфекциям. Благотворное влияние… пожалуй, насчет животных сказать затрудняюсь.
Я сделал следующий шаг:
— Может ли вирусное заражение некоего вида изменить его — причем настолько, что образуется новый биологический вид?
Пожалуй, это был самый дерзкий вопрос из всех, заданных мной Ледербергу, — и он глубоко задумался, прежде чем дать ответ.
— Я бы посоветовал вам недавно вышедшую книгу, — ответил он мне. — Ее написал Ян Сапп, и она про симбиоз, об истории этого понятия[14]. Ян — историк науки из университета Йорка в Канаде. Во время написания книги он был приглашен поработать в моей лаборатории. Он последователь идей Линн Маргулис — пожалуй, наиболее активной и сведущей сторонницы идей симбиоза. Наверное, вам случалось читать ее труды. Когда симбиоз приводит к конвергенции геномов различных форм жизни, создавая, таким образом, своеобразный, если можно так выразиться, гибрид, это, несомненно, влечет за собой эволюционные изменения самого решительного толка. Сейчас общепринято, что эукариотические клетки развились именно таким образом.
Эукариотические клетки — это клетки, имеющие ядро. Именно эволюционный скачок от безъядерных одноклеточных организмов привел к возникновению животных, растений, грибов, водорослей и меньших существ — например, амеб. Это событие было объявлено выдающимся дарвинистом Эрнстом Майром самым важным в эволюции жизни на Земле.
Интервью с Терри Йетсом открыло передо мною новое видение вирусов и их роли в эволюции, интервью же с Джошуа Ледербергом это видение расширило и углубило. Я покинул Нью-Йорк, полный решимости всерьез и основательно взяться за изучение этого вопроса.
Во вводной главе этой книги я обрисовал трехсторонний симбиоз морского слизня Elysia chlorotica, водоросли и неизвестного вируса, предположительно ретровируса, активно задействованного в жизненном цикле слизня. Но в 1994 году я еще ничего не знал про слизня Elysia chlorotica, а ученые тогда еще не вполне понимали роль вируса в его жизни. По правде говоря, я и об идеях симбиоза еще имел смутное представление и даже не знал, как определяется симбиоз с биологической точки зрения. В самом ли деле симбиоз подразумевает эволюционный механизм, отличающийся от весьма уважаемого и популярного современного дарвинизма? Из беседы с Ледербергом я сделал вывод о существенной разнице между этими двумя эволюционными механизмами, но Ледерберг не считал их опровергающими друг друга. И я запомнил его совет: «Вам нужен прочный фундамент для развития ваших идей». Моим фундаментом стала наука о симбиозе, множество ее данных о случаях и механизмах симбиоза, а в особенности я сконцентрировался на том, как симбиологи — люди, изучающие симбиоз, — выяснили, что симбиоз может быть движущей силой эволюции.
Читатели великолепной книги Яна Саппа об истории симбиоза знают, что в 1868 году, через девять лет после публикации Дарвином книги «О происхождении видов», швейцарский ботаник Симон Швенденер открыл любопытную особенность биологии лишайников. Все знают, что такое лишайники, видели их плоские, пастельных тонов нашлепки на валунах, могильных камнях (и даже знаменитых мегалитах Стоунхенджа), — но лишайники куда разнообразнее и распространеннее, чем подозревают большинство из нас, лишь поверхностно знакомых с их миром. Они играют важную роль в мировой экологии, будучи первыми организмами, заселяющими безжизненные, даже враждебные жизни ландшафты — от выжженных солнцем песчаных дюн до исхлестанных ветрами ледяных долин Антарктики. Лишайники цепляются к освещаемым солнцем поверхностям, разрушают камень, создавая почву, впитывают воду из росы и тумана, создавая запасы воды, важные для поддержания жизни в лесах. Благодаря лишайникам возникают своеобразные экосистемы, которые способствуют выживанию многих других форм жизни. Например, выносливые мхи и лишайники, спокойно переносящие под снегом арктические зимы, составляют основное питание саамских северных оленей. Во времена Швенденера лишайникам еще только-только дали место в систематике живого, определив их как отдельный класс, отдельный толстый сук, отходящий от ствола, представляющего царство растений. Натуралисты тогда усердно взялись за определение более чем тысячи видов, из каких состоит этот класс. Но увы! Их усилия оказались растраченными понапрасну. Швенденер показал: лишайники вовсе не отдельные организмы, а результат соединения двух весьма отличающихся форм жизни, водорослей и грибов.
Согласно знаменитому шведскому натуралисту Карлу Линнею, с восемнадцатого столетия было принято: каждый живой организм — отдельное самостоятельное существо, принадлежащее к определенному виду, а виду этому можно приписать определенное положение на систематическом древе живого. Например, мы, люди, принадлежим к виду «сапиенс» рода «гомо» — ветви, принадлежащей семейству «приматы» класса «млекопитающие». Но лишайник оказался не отдельной веточкой либо листком древа жизни, но тесным сплетением двух отдельных стволов, произрастающих из общего корня — царств протистов и грибов. Это открытие было катастрофой для упорядоченной биологии викторианского времени. Многие натуралисты, изучающие лишайники, наотрез отказались принять его, отвергая самую возможность подобного сосуществования, заклеймив его как беспочвенную фантазию, разрушающим упорядоченное строгое здание систематики и не предлагающим ничего взамен.
Но вопреки сопротивлению, местами продолжавшемуся полвека, двойная природа лишайников была принята, лишайники стали изучаться именно как результат симбиоза двух организмов, а некоторые биологи (а в особенности ботаники) осознали: лишайники могут быть не единственным примером тесной связи и партнерства между весьма разными живыми существами. Это осознание повлекло за собой внимательное рассмотрение паразитизма как феномена.
На примере лишайников стало ясно, что традиционное понимание паразитизма недостаточно для объяснения всех особенностей сложных взаимоотношений, взаимозависимости водоросли и гриба, образующих лишайник. Были обнаружены и другие примеры совместного, взаимозависимого существования у самых разных организмов в различных сообществах, от дубовых лесов до коралловых рифов. Немецкий ботаник Альберт Бернард Франк установил: почти каждое растение живет в тесном сообществе с грибом, зачастую физически сросшимся с ним, проникшим в него, так что знакомое всем сплетение корней выдернутого из земли садового растения — большей частью именно гриб. Надпочвенная часть растения обеспечивает гриб углеродными соединениями и энергией, а гриб поставляет корню воду и минералы. В семнадцати тысячах существующих разновидностей орхидей связь между растением и грибом настолько тесная, что гриб, как оказалось, снабжает созревающие семена не только водой и минералами, но и углеродными соединениями. Новая растущая область биологии, изучающая совместное существование живых существ, требовала строгого определения и наименования — и они были даны другим немецким ботаником, Антоном де Бари. Он предложил термин «симбиоз» и определил его как «совместное существование живых организмов»[15]. Это определение позволило объединить многие уже известные формы взаимозависимого сосуществования, включая паразитизм, когда один партнер пользуется другим, ничего не отдавая взамен, но вредя, комменсализм, когда один партнер также пользуется другим, не вредя ему при том, и мутуализм — выгоду от сосуществования получают оба партнера. Партнеры в сосуществовании получили название «симбионты», а партнерство в его целокупности — «голобионт».
В последующие годы было обнаружено ошеломляющее количество случаев симбиоза буквально во всех природных экосистемах. В особенности изобилуют случаи симбиоза во флоре и фауне океанов, включая кораллы, создающие коралловые рифы, и тропические дождевые леса с их поразительным видовым разнообразием. С самого начала предполагалось, что подобный симбиоз влечет за собой возможность эволюционных изменений взаимодействующих партнеров, и в 1910 году русский биолог Константин Мережковский[16] предложил термин «симбиогенез» для определения процесса, в котором симбиоз выступает в качестве эволюционного фактора.
В настоящее время считается: симбиогенез действует на нескольких уровнях. Большинство людей знакомо с «очистительной», или «санитарной», формой симбиоза, когда свирепые хищники вроде акул и морских окуней терпеливо ждут в очереди близ определенных мест у морского дна и позволяют мелким рыбкам и ракообразным очищать свою кожу и даже полость рта от мусора и паразитов. По очевидным причинам эта форма симбиоза названа «поведенческим» симбиозом. Метаболический симбиоз имеет место, когда симбионты обмениваются полезными веществами, как, например, растения с грибами. Любопытный симбиоз такого рода происходит у гигантских трубчатых морских червей, населяющих глубокие подводные расселины. Там, у глубоких разломов земной коры, где выходят на поверхность тектонические плиты, близ подводных вулканов, не имеющие рта трубчатые черви получают питательные вещества от бактерий, обитающих в их тканях, — а эти бактерии получают энергию от сульфида водорода, выделяемого подводными гидротермальными источниками (так называемыми «черными курильщиками»). Во многих случаях наличествуют одновременно и метаболический, и поведенческий симбиозы, например при опылении растений посредством насекомых либо птиц колибри, когда растение обеспечивает насекомое либо птицу нектаром, а подвижный партнер симбиоза транспортирует пыльцу к другим растениям, тем самым компенсируя их неспособность передвигаться.
Симбиоз работает и на третьем, более глубоком уровне — уровне так называемого «генетического» симбиоза. Эта книга и началась с его загадочного, захватывающего воображение примера — существования при непосредственном участии вируса изумрудно-зеленого слизня Elysia chlorotica.
История симбиологии насчитывает уже более века, и кажется весьма странным, что занимающиеся ею не рассматривали вирусы в качестве потенциальных симбионтов. В книге Саппа немного ссылок на работы по вирусам. Правда, в первое десятилетие после Второй мировой войны американский генетик Эдгар Альтенберг разработал симбиотическую теорию «вироидов», основанную на предполагаемом сходстве вирусов с невидимыми «обнаженными генами», или «плазмагенами», спрятанными в живых клетках. Альтенберг допускал, что вироиды могли играть роль в клеточной эволюции и что вызывающие рак вирусы могли в каждом пораженном пациенте возникать из вироидов, и ранее находившихся в клетках. Прозрения Альтенберга во многом оказались верными — но, к сожалению, он ошибался насчет природы вирусов. Вирусы — ни в коей мере не «обнаженные гены», и концепция «вироидов» так и не была принята биологией.
Завзятый борец с устоявшимися мнениями Рене Дюбо тоже пытался убедить коллег-вирусологов, что при определенных экологических условиях вирусы могут усилить выживательный потенциал носителя. Но в шестидесятых у провидца Дюбо не было технологий, позволяющих исследовать геном на молекулярном уровне, и его идеи не получили доказательств и не были приняты коллегами.
Приняв совет Ледерберга близко к сердцу, в последующие годы я уделил много внимания изучению симбиоза и его роли как эволюционной силы. Среди наиболее полезного из всего прочитанного мною были книги и статьи выдающегося биолога Линн Маргулис, профессора Массачусетского университета. Именно Линн Маргулис сыграла центральную роль в разработке современного понимания симбиоза. Я собрал целую библиотеку книг и статей по симбиологии, выпущенных за век с лишним существования этой дисциплины. И я понял: многие симбиологи заблуждались насчет самых основных черт природы вирусов, что существенно затруднило понимание их возможной роли как партнера в симбиозе.
Симбиоз, кстати, предполагает наличие двух взаимодействующих форм жизни либо организмов. Следовательно, чтобы рассуждать о возможном симбиозе с вирусами, стоит весьма внимательно рассмотреть возможность применения к вирусам терминов «форма жизни» либо «организм». И кажется, я нашел способ корректно применить эти понятия к вирусам. Даже самые закоренелые скептики согласятся: во время взаимодействия с носителем вирусы, несомненно, предстают «живыми». Биологам следует понять и принять: вирусы нужно рассматривать в рамках их жизненных циклов в естественной для них обстановке. Именно такой подход позволит рассматривать вирусы с эволюционной точки зрения как живые организмы.
Уяснение этого факта существенно облегчило мне выработку такого определения понятия симбиоза в применении к вирусам, которое было бы приемлемым как для вирусологов, так и для симбиологов. Изучая литературу по предмету, продолжая интервьюировать ведущих специалистов по двум этим дисциплинам, я постепенно оказался готовым экстраполировать хорошо проверенный концептуальный механизм симбиогенеза к вирусам, и, в частности, судить о вкладе вирусов в симбиогенез на генетическом уровне. Также мне пришло в голову рассмотреть симбиоз с точки зрения эволюции.
Дарвиновская теория предполагает линейный и вертикальный характер эволюции, новые виды, по ней, возникают от видов-предков подобно тому, как от основного ствола дерева отходят ветви. Симбиоз же предполагает «сеточность» эволюционной картины, горизонтальные связи между единовременно существующими различными формами жизни (принадлежащим не только к разным видам, но и, возможно, разным царствам живого). На первый взгляд может показаться: между симбиогенезом и современным дарвинизмом — ничего общего. Но это лишь на первый взгляд. Вопреки отчетливым различиям между механизмами, лежащими в основе этих двух эволюционных парадигм, симбиогенез не противоречит современному дарвинизму, и, в частности, дарвиновской концепции естественного отбора. Вопрос не в том, работает ли естественный отбор в случае симбиоза — поскольку, несомненно, он работает. Вопрос в том, каким именно образом он это делает в условиях, когда биологически взаимодействуют разные формы жизни.
Проще говоря, так ли естественный отбор работает в симбиогенезе, как он работает при мутационных изменениях генома? Для ответа рассмотрим два хорошо известных примера симбиоза.
Колибри обитают в зонах теплого климата обеих Америк. Более чем три сотни их видов нуждаются в ежедневной дозе нектара для поддержания жизни. Эволюция сделала крылья колибри способными удерживать птичку неподвижно в воздухе перед цветком и контролировать положение тела с исключительной точностью. Клювы колибри сделались одень длинными и тонкими, приспособленными к форме цветка, а длинные языки могут доставать до нектара в самой его глубине. Но и цветки приспособились к птичьим клювам. Один из наиболее ярких примеров симбиоза — фиолетовый саблекрыл, чей изогнутый клюв входит в цветок колумнеи, будто сабля в плотно подогнанные ножны. Такое соответствие клюва и формы цветка важно, поскольку оно обеспечивает взаимную выгоду: во-первых, только фиолетовый саблекрыл способен пить нектар из цветков колумнеи, а во-вторых, тычинки цветка колумнеи расположены таким образом, чтобы оставить пыльцу в нужном месте на лбу птицы и она оплодотворила следующий цветок. Из примера этого симбиоза видно: отбор работает также и для того, чтобы закрепить лучшие и выгоднейшие формы сотрудничества между организмами.
Если вернуться к уже упоминавшемуся «очистительному» поведенческому симбиозу, то видно: достижение взаимной выгоды подразумевает существенное изменение поведения и хищников, и санитаров. Хищник сдерживает голод и агрессию, пока рыбы и рачки, поедающие с его кожи паразитов, терпят страх и сдерживают желание удрать. Столь значительные перемены в поведении хищника и его потенциальной добычи должны быть закодированы в геномах партнеров такого симбиоза, как и изменения формы и поведения, обеспечивающие взаимное приспособление цветка и колибри. То есть снова перед нами естественный отбор, выступающий как орудие обеспечения лучшего взаимодействия партнеров в симбиозе. Оттого встает немаловажный вопрос о сосуществовании вирусов и их носителей: может быть, естественный отбор работает и на уровне вирус — носитель? Если да, то на какой стадии сосуществования вируса и его носителя происходит выход на общий эволюционный уровень, когда изменения в индивидуальном организме носителя и вирусе, находящемся в нем, приобретают устойчивый характер? Такой вопрос задал и попытался ответить на него выдающийся эволюционный биолог Джон Мейнард Смит, покойный ныне профессор университета Суссекса, убежденный сторонник современного дарвинизма.
В своей главе сборника «Симбиоз на источник эволюционных изменений», изданного под редакцией Линн Маргулис и Рене Фестера[17], Мейнард Смит предложил весьма интересную экстраполяцию дарвиновского взгляда на симбиоз. Считая, что симбиоз сыграл важнейшую роль в трех из пяти главнейших эволюционных трансформаций, он тем не менее полагает: нет причин считать симбиоз противоречащим неодарвиновским взглядам на эволюцию. Но он также утверждает, что для закрепления наивыгоднейших форм партнерства в симбиозе естественный отбор может работать по-иному, чем при закреплении мутационных изменений.
Обосновывая свою точку зрения, Мейнард Смит рассмотрел симбиоз между микробом и сложным многоклеточным его носителем и разделил формы этого симбиоза на категории. Первая: микроб-симбионт может существовать и размножаться вне носителя, что подразумевает эволюцию согласно традиционной индивидуальной, «эгоистической» дарвиновской схеме. Вторая: когда симбионт не может выжить без носителя, а в особенности когда симбионт не может размножаться без носителя (такой процесс размножения Мейнард Смит назвал «прямой передачей»); в этом случае механизм естественного отбора изменяется. Вирусы не могут ни выживать, ни размножаться без носителей, они по сути своей паразиты, так что неудивительно включение их Мейнардом Смитом в категорию симбионтов, способных размножаться лишь через прямую передачу. Он писал: «Прямая передача означает, что гены симбионта передадутся потомкам лишь в том случае, если носитель выживает и размножается. А это значит в общем и целом, что в генах симбионта будут закрепляться лишь те мутации, которые дают эволюционное преимущество его носителю».
Когда Мейнард Смит пишет про «закрепление мутаций», он имеет в виду эволюционный отбор в традиционном дарвиновском смысле. Проще говоря, симбионт — в нашем случае вирус, взаимодействующий с носителем, — будет подвергаться таким генетическим изменениям в результате отбора, какие увеличивают приспособляемость и выживаемость носителя вируса. Вирус откликается на нужды своего хозяина.
Эта интерпретация симбиоза с дарвиновской точки зрения позволяет установить, в какой степени сходны — и в какой различны — эволюция индивидуальная и эволюция симбиоза. Как было видно на примере колибри и «очистительного» симбиоза, симбиолог должен рассматривать даже очевидного паразита и его хозяина как симбионтов, учитывать их взаимовлияние и взаимодействие. И теперь выводы симбиологии (дисциплины уже солидной и весомой), полученные на основе изучения огромного числа примеров симбиоза, указывают: при сосуществовании микроба и его носителя оба реагируют на присутствие друг друга. То есть в эволюционном смысле естественный отбор должен обеспечивать усовершенствование этого партнерства, приводя к симбиогенезу. Так должно происходить на всех трех уровнях симбиоза: и поведенческом, и метаболическом, и генетическом.
При генетическом симбиозе случаются внезапные резкие изменения, когда геномы двух радикально отличающихся форм жизни сливаются, образуя новый единый голобионтический геном[18]. Эта весьма драматическая ситуация способна привести к эволюционному скачку, и представляется неизбежным, что естественный отбор будет функционировать уже для единого голобионтического генома. Неудивительно, что некоторые биологи усматривают противоречие между неизбежно скачкообразным характером эволюции при наиболее фундаментальной, генетической форме симбиоза и постепенным характером эволюции, декларируемым ортодоксальным дарвинизмом. Но Мэйнард Смит противоречия здесь не видит. Он подчеркивает, что «нет противоречий между дарвиновским убеждением в возможности сложных адаптационных изменений, происходящих постепенно, через множество промежуточных шагов, и внезапным возникновением новых возможностей эволюционного изменения в том случае, когда в процессе симбиоза соединяются генетические материалы двух различных существ, каждое их которых прошло свой путь эволюции и естественного отбора».
Подобный взгляд позволяет не только свести воедино дарвинизм и эволюцию посредством симбиоза, но и определить роль симбиоза с вирусами в нашей, человеческой эволюции.
4. Пространство СПИДа
Летом 1985 года диагноз «СПИД» был поставлен кинозвезде… Тогда стало понятно и ощутимо: СПИД приобрел характер эпидемии, угроза его распространилась повсеместно. Вдруг обнаружились больные СПИДом дети, желавшие ходить в школу, больные СПИДом рабочие, желающие ходить на работу… Когда Америка обратила внимание на болезнь, СПИД уже стал пандемией.
Вирусы не раз вызывали эпидемии, память о которых — словно могильные камни, рассеянные по истории человечества. Открывающая эту главу цитата взята из хроники пришествия СПИДа в США. В ней описываются и волна негодования, и предрассудки, и взаимные обвинения, и недоумение публики. Там описываются самоотверженная работа немногих врачей и ученых — и ошеломительная неспособность многих организаций и политических деятелей осознать масштаб проблемы, их попытки оттянуть принятие нужных мер.
Мое мнение может показаться некорректным и неразумным, но я считаю: даже такая чудовищная трагедия многому нас научила, дала новое знание. Но это мое мнение, конечно же, основано на ретроспективном анализе. Когда новый и неизвестный ранее вирус прибыл на американские берега в 1976 году, немногие (а может, и вообще никто) смогли понять, чем это грозит.
Ведь в отличие от, например, гриппа или оспы симптомы СПИДа не указывают на источник болезни. ВИЧ-инфекция крадется среди людей тихо, почти незаметно. Заражение очень часто не привлекает внимания, остается нераспознанным. В худшем случае — легкое повышение температуры, сыпь. У половины же зараженных заражение не проявляется никак. Вирус долго скрывает свое присутствие. Иногда годами он прячется в клетках крови, называемых «лимфоцитами», и его жертвы не подозревают о нем. Но даже и в таком состоянии ВИЧ остается заразным и может передаваться через кровь и прочие телесные жидкости, а в особенности при половых контактах, гомосексуальных и гетеросексуальных. ВИЧ — это паразит, агрессивный партнер симбиоза, убийца, лишенный жалости и предрассудков. Он поражает и мужчин, и женщин, и младенцев, и стариков, и европейцев, и азиатов — всех. В период, когда зараза еще ничем себя внешне не проявляет, вирус мутирует с необыкновенной скоростью, и через два-три года после заражения исходный вирус уже невозможно распознать среди миллионов его потомков, соревнующихся за место в организме.
СПИД потряс наше общество до самых корней. Он — словно холодная тень, вставшая со страниц давней истории, от кошмара бубонной чумы и оспы. Распространяется новая погибель через молодых здоровых людей, передаваясь при сексе, и, в отличие от страшных болезней прошлого, действует тайно и зловеще, поражая и убивая иммунные клетки, как раз и предназначенные для борьбы с болезнями. Пока не появились современные противовирусные средства, разрушение иммунитета жертвы подвергало ее риску множества крайне неприятных заболеваний. Например, в организме размножались амебы, поражая кишечник и внутренние органы — в то время как обычный человек, в чей организм они регулярно попадают, например, с водой из-под крана, практически их не замечает. Обычно не вызывающие существенных поражений вирусы — например, причиняющий герпес цитомегаловирус — вызывают тяжелейшее заболевание. Кожа несчастных больных СПИДом испещрена сине-фиолетовыми опухолями, кровь их поражается жуткими формами лейкемии, поверхность их тел — и внутренняя, и внешняя — деформирована и повреждена взбесившимися от отсутствия сопротивления крошечными тварями. Это воистину адские муки, горше тех, какие воображал Данте, живописуя мучающихся грешников. Еще горше то, что зараза может передаваться от матери ребенку, кошмар чудовищных мук может передаваться из поколения в поколение. В особенности остро эта проблема встает в бедных развивающихся странах, где больные родители умирают, оставляя больных детей заботам несчастных дедушек и бабушек либо скверно оборудованных приютов. Зачастую таких детей попросту бросают.
У пандемии СПИДа два непосредственных виновника, родственных ретровируса, известных как «вирусы иммунодефицита человека», или ВИЧ-1 и ВИЧ-2.
Пожалуй, настало время рассказать подробнее о ретровирусах. Это большое и разветвленное семейство вирусов, объединенных тем, что их геном состоит не из ДНК, как у любых других форм жизни, а из родственных молекул РНК. Ретровирусы поражают практически все прочие формы жизни, от простейших морских беспозвоночных — таких, как морской слизень, — до приматов, включая человека. Жизненный цикл вирусов предусматривает внедрение их генома в ядра клеток носителя. Очень важно понять, зачем и почему вирусы это делают. Обычно ретро-вирусы распространяются при совокуплении или от матери к ребенку. ВИЧ-1 передается через мужскую смазку, выделяемую перед эякуляцией, через женские вагинальные выделения, предназначенные для смазывания влагалища при сношении, через сперму, кровь — например, при вторичном использовании нестерилизованного шприца. Заражение возможно и при грубом сношении, сопровождающемся повреждением кожи и слизистых оболочек, при родах, а также через материнское молоко при вскармливании грудью. Вирус проникает в кровь и находит клетки, где главным образом и обитает, — клетки иммунной системы, известные как «Т-лимфоциты хелперы», или, в научной классификации, CD4+T. Но вирус может размножаться и в других клетках, таких, как белые кровяные тела макрофаги, и в некоторых тканях и органах — прежде всего в яичках. Проникнув в Т-лимфоцит, вирус использует свой энзим, обратную транскриптазу, для превращения вирусной РНК в ДНК и затем внедряет эту ДНК в хромосомы лимфоцита. Этот типичный для всех ретровирусов процесс был открыт лауреатом Нобелевской премии Говардом Теминым, назвавшим встроенную ДНК-форму ретровируса «провирусом». Эта форма включает и гены-регуляторы, LTR, обеспечивающие воспроизведение вирусной РНК клеткой. Провирус остается в хромосомах все время жизни зараженной клетки и воспроизводится при каждом делении, попадая в дочерние клетки.
Находясь в клетке, провирус побуждает ее производить новые копии оригинального вируса, выходящие из клетки полностью готовыми заражать другие клетки. Распространяясь с кровью, вирусы попадают в половые органы — откуда через спаривание вирус попадает в другие организмы. Существует несколько разновидностей ВИЧ-1, распространяющиеся отчасти по-разному — или с точки зрения симбиоза ведущие себя различным образом по отношению к носителю. Это обстоятельство объясняет недоразумения, непонимание и ханжество, зачастую сопровождавшие распространение СПИДа в начале его истории. Разновидность, чаще всего встречающаяся в США и Западной Европе, распространялась преимущественно через гомосексуальные половые контакты и вторично используемые шприцы, а также через используемую для переливания кровь. Это создало почву для развития предрассудков. Но разновидность, вызвавшая куда большую по масштабам эпидемию СПИДа в Африке — и все более распространяющаяся по Азии, — передается через гетеросексуальный контакт и от матери к ребенку.
Думаю, в пришествии страшной болезни, подобной СПИДу, нет совершенно ничего апокалиптически искупительного либо морально очищающего. Как и все вирусы, ВИЧ-1 по сути своей аморален. В природе встречается множество вирусов иммунодефицита, и я далее представлю свидетельства того, что человечество на протяжении своей эволюции не раз страдало от эпидемий, вызванных этими вирусами, которые распространялись главным образом через предпочитаемые людьми гетеросексуальные контакты. Склонность некоторых разновидностей ВИЧ распространяться через гомосексуальные контакты, загрязненные иглы, кровь попросту отражает изменчивость вируса, способность использовать новые эволюционные возможности. Если и возможно извлечь какой-то урок из эпидемии СПИДа, так это урок о невозможности применения человеческой морали либо норм поведения к болезнетворным вирусам.
Даже и сегодня, вопреки брошенным правительствами миллиардам долларов на поиски лекарства от СПИДа, болезнь остается неизлечимой — хотя страдания больных можно в значительной степени облегчить. Жизнь их можно продлить, как можно уберечь их от большей части жутких вторичных инфекций. На время написания этих слов в мире умерло от СПИДа около тридцати миллионов человек; по оценке ООН, в 2007 году в мире было еще около тридцати миллионов зараженных, из них более двух миллионов — дети. В прогнозе, опубликованном годом ранее, ООН предсказала: в ближайшем будущем только в Африке будет более девяноста миллионов больных СПИДом, что приведет к появлению восемнадцати миллионов сирот.
Стоит задаться вопросом: отчего же столь простое существо, как вирус, с геномом всего лишь из трех генных участков, кодирующих не более десятка генов, оказалось столь упорным и непобедимым врагом?
Я полагаю, ответ прост: пандемия СПИДа — эволюционный феномен. А таким явлениям очень трудно препятствовать. По-видимому, мы имеем дело с продуктом длинной истории заражения животных ретровирусами подобного типа. Ретровирусы имеют большой эволюционный опыт, прекрасно отлаженные поведенческие стратегии. Когда ВИЧ впервые повстречался с человеком, вирус уже был запрограммирован на требуемый вид поведения. Поэтому, хотя такая человеческая пандемия едва ли предсказуема, целиком неожиданной назвать ее нельзя.
Вирусы очень малы — в среднем в тысячу раз меньше бактерий. Геном их относительно прост. Но это не повод недооценивать их биологическую роль — а она, как мы увидим, исключительно важна в эволюции. И чтобы оценить эту роль должным образом, рассмотрим пристальнее, откуда и как произошли вирусы ВИЧ-1 и ВИЧ-2.
В 1995 году мое внимание привлекла статья в «Сайнтифик америкен», напечатанная восемью годами ранее — как раз во времена разгоревшейся эпидемии СПИДа, вызвавшей всеобщее смятение и отчаяние. Авторы этой статьи — профессор Макс Эссекс, глава отделения биологии рака и президент гарвардского Института ВИЧ, и его аспирант Филис Дж. Канки[20]. Название — «Происхождение вируса иммунодефицита человека». Название не то чтобы интригующее, но подзаголовок гласил: «Вызывающий иммунодефицит вирус не единственен». Далее следовало объяснение того, что печально известный ВИЧ-1 имеет близких сородичей, обитающих и в человеке, и у африканских обезьян (и низших, и человекообразных). В особенности же провокационным выглядело утверждение о том, что некоторые из этих родственных ретровирусов научились сосуществовать с носителями, не приводя их к болезни.
Что же могло побудить вирусы, сравнимые с ВИЧ-1 по возможной смертоносности, настолько изменить поведение? Я был заинтригован и связался с профессором Эссексом, а тот любезно согласился поговорить со мной.
К весне 1995 года я уже усвоил и принял идеи Терри Йетса, Джошуа Ледерберга, проинтервьюировал многих ведущих вирусологов Европы и Великобритании, работающих в столь различных областях, как ботаника, зоология и молекулярная биология, и осознал: если подходить к проблеме как врач, считая ВИЧ злом, однозначно вредящей человеку сущностью (что представляется целиком логичным, не правда ли?) — объективности не добьешься. Вирусы не добры и не злы. Потому для отыскания эволюционных причин возникновения СПИДа нужно отрешиться от свойственного врачам «человекоцентричного» подхода и принять нейтральную позицию — сколь бы она ни казалась противоестественной мне, врачу. Став в позицию бесстрастного наблюдателя, я решил искать ответ на вопрос: чего же именно — глубокого, фундаментального — из происходящего в мире вирусов мы пока не замечаем и не понимаем? Возможно ли, что мы пока не осознаем некой основополагающей истины, способной перевернуть наше представление о вирусах, вывести на новый уровень понимания их? С такими мыслями я планировал свое возвращение в Америку в феврале 1995-го, собираясь поговорить со многими экспертами-вирусологами в Йеле и Гарварде — а среди гарвардских коллег и с Эссексом. К сожалению, как раз в начале недолгого — всего несколько недель — моего запланированного пребывания в Америке Эссекс должен был Америку покинуть, и мне пришлось ограничиться телефонным разговором за два дня до вылета из Англии и затем недолгой встречей в суматохе и беготне вашингтонского аэропорта.
Я и сам занимался исследованиями иммунного отклика на переносимые кровью вирусы и с энтузиазмом предвкушал встречу с коллегой, разделявшим мой интерес к иммунитету. Именно Макс Эссекс впервые открыл связь между СПИДом — ужасающим крушением иммунной системы, открывающим дорогу множеству вторичных заболеваний, характерных для СПИДа, — и ретровирусами, обитающими в животных и человеке. В первые годы после обнаружения СПИДа именно Макс Эссекс предположил, что причиной СПИДа является ретровирус.
Я спросил Эссекса, почему же он стал исследовать вирусы. А он объяснил, что интерес к вирусам возник у него как к возможному источнику хронических заболеваний, в частности рака.
— Когда я только начинал учебу — то есть в конце шестидесятых, было уже ясно: некоторые формы рака у животных вызываются вирусами, — сказал Эссекс. — Но насчет людей оставалась неясность, и продолжалась полемика о возможности вирусного рака у людей.
Поделиться книгой: