научно-популярное приложение к газете "Голос Армении"
Menu

МЫ - ПРОДУКТ ТВОРЧЕСТВА ВИРУСОВ

Доктор биологических наук Завен КАРАЛЯН

Беседа с руководителем лаборатории клеточной биологии и вирусологии Института молекулярной биологии НАН РА, доктором биологических наук Завеном КАРАЛЯНОМ

- Г-н Каралян, считается, что вирусы приносят одни неприятности, являются одним из главных источников заболеваний человека, животных и растений. Это действительно так?

- Зловредность некоторых вирусов сомнению не подлежит, однако значение их выходит далеко за пределы медицинских рамок. Вирусы замечательно потрудились для создания всего живого на Земле. И что особенно важно - человечество, да и вся живая природа не были бы без вирусов такими, каковы они есть, а может, и не существовали бы вообще.  Мы стали современными людьми благодаря вирусам. Возможно, даже сегодня они продолжают менять нас. И за это им надо сказать  спасибо. Вирусы – двигатель эволюции. У подавляющего числа млекопитающих благодаря именно вирусной инфекции образовалась плацента - орган, осуществляющий обмен веществ между организмами матери и плода, позволяя плоду развиваться в утробе матери. Структура гена, необходимого для развития плаценты, оказалась сходной со структурой одного из мобильных генетических элементов, которые по своей сути являются одной из групп вирусов – ретровирусами. Таким образом, это опять-таки "прирученный" РНК-вирус в виде участка ДНК в нашем геноме. Разделение нашей ветви и ветви архаичных млекопитающих – сумчатых, например, кенгуру, ехидны, утконоса, у которых не было такой вирусной инфекции и, соответственно, не появилась плацента, произошло около 37 миллионов лет назад. А еще  вирусы участвуют и в замедлении созревания нейронов у человека. Благодаря гену, который позволил клеткам дольше оставаться в недифференцированном состоянии и, следовательно, дольше делиться, мы имеем довольно большой мозг с большим количеством нейронов, за что также должны быть благодарны вирусам.

- А за что еще мы должны быть благодарны вирусам?

- Разве этого мало? Вирусы заражают и тренируют нашу иммунную систему.  Пандемия вируса уничтожает несколько десятков, а то и сотен, возможно, несколько тысяч  человек. И это, конечно, ужасно. Зато выжившие получают хороший набор новых средств защиты (антител) против других вариантов вирусов, становятся более устойчивыми к заболеваниям. Если бы не было эпидемий и пандемий, мы имели бы очень слабую иммунную систему, как, к примеру, у живущих обособленно  жителей острова Пасхи. Вирус, который для нас относительно  безобиден, в конце XIX века практически выкосил их популяцию.

Мягкий шанкр- То есть можно сказать, что вирусы – ключевые создатели живой природы и двигатели ее эволюции?

- Механизм эволюции вируса, как и вообще всего живого, рассматривался раньше как мутация. Но в 60-х годах ХХ века эта теория зашла в тупик.  Другая теория эволюции расставила все точки над  i. Теперь мы знаем, что на некоторых этапах развития практически всех живых существ возможен горизонтальный перенос генов. Это процесс,  когда организм передает свой генетический код другому организму, не являющемуся его потомком.  Эволюция шла с помощью различных ретровирусов, которые могут осуществлять синтез молекул в обратном направлении -  с РНК на ДНК. Такую эволюцию человек научился проводить in vitro – в пробирке. Благодаря похожему на ретровирусную репродукцию процессу был  получен  синтезированный человеческий инсулин, который необходим диабетикам. Естественным путем он не мог организоваться. Его получают от измененной бактерии, которой раньше не было. У этой бактерии есть ген человека, внесенный с помощью вируса.  Сначала был создан вирус, который нес в себе человеческий ген инсулина, а потом этим уже измененным вирусом заразили бактерию, и она получила новый ген, которого в природе не было. Так был  создан новый вид живого организма - генно-модифицированная бактерия с человеческим геном инсулина. Следовательно, благодаря вирусу сейчас миллионы людей с диабетом получили рекомбинантный человеческий инсулин

- Возможно, именно поэтому многие  ученые называют вирус орудием Бога. А что представляют собой новые гигантские вирусы, о существовании которых, как говорят биологи, они даже и не подозревали.

- В XXI веке биологи обнаружили сразу несколько групп необычайно больших вирусов. Их нашли в Австралии, Саудовской Аравии, во Франции и Италии. Каждый из этих вирусов отличен от другого, но все они ДНК-овые, громадных размеров, увидеть их можно даже  в световой микроскоп. Они содержат огромное количество генов, функции многих из которых пока непонятны. Скорее всего, они произошли от простых вирусов, которые, когда-то размножаясь в клетках, позаимствовали хозяйские гены. Поскольку простые предки заражали разных хозяев, то и гены брали себе разные, и потому сложные вирусы так отличаются по этим генам друг от друга. Сейчас ведутся исследования этих вирусов. Есть предположение, что предки гигантских вирусов возникли на очень раннем этапе зарождения жизни. Когда станет известно, как они живут, кого заражают и т.д., многие вопросы, касающиеся эволюции вирусов, отпадут сами собой.

- Каковы основные направления деятельности вашей лаборатории?

- Мы работаем по нескольким направлениям. Но остановлюсь на двух, сегодня наиболее актуальных. Первое направление - исследование вируса африканской чумы свиней (АЧС). Согласно нашему мнению, АЧС и классическая чума свиней (КЧС) являются вирусными геморрагическими лихорадками, хорошо известными у людей, но теперь описанными и у свиней. И классическая, и африканская чума свиней особо опасные заболевания этих животных. Несмотря на разнообразие клинических проявлений и принципиальное отличие вирусов КЧС и АЧС, в основных патогенетических проявлениях обеих вирусных геморрагических лихорадок наблюдаются сходные признаки. Вирус африканской чумы свиней - это ДНК содержащий вирус,  он очень большой, у него 180 генов. Им  серьезно занимаются в разных странах, но до сих пор не могут понять, почему он вызывает такое жесткое заболевание, как с ним бороться, как вакцинировать и – главное - почему он убивает свиней и сам умирает с ними, хотя по логике ему лучше с ними размножаться долго, не убивая их.  С научной точки зрения, мы преследуем две цели. Первая – выявить произошедшие за несколько лет изменения в геномах вируса АЧС армянского изолята. Эти изменения могут быть уникальны, а их выявление может иметь важное значение для понижения патогенных функций многих генов вируса.

ВирусВторая цель – выявление молекулярно-филогенетических  взаимоотношений  генотипов вируса АЧС. До сих пор не существует общепринятой точки зрения относительно того, как шла эволюция этого вируса. В процессе исследований нами была обнаружена  одна чрезвычайно любопытная особенность некоторых генотипов вируса АЧС. Оказалось, что они частично состоят из генов других генотипов. Об этом до сих пор практически ничего не было известно. Тщательный анализ всех генов генотипов, чьи геномы полностью прочитаны учеными разных стран, показал, что обмен генами между разными генотипами – явление массовое и в большинстве случаев не однонаправленное.

В отличие от африканской чумы свиней, другие вирусные геморрагические лихорадки (ВГЛ), являются распространенными опасными заболеваниями человека и животных. Нами был проанализирован патогенез вирусных геморрагических лихорадок свиней. Показано сходство патологии при АЧС и КЧС, заключающееся в практически идентичном течении заболевания и развитии симптоматики, не позволяющей клинически различить их. Болезни эти развиваются по стандартным патофизиологическим механизмам, что приводит к сходной патологии, так как она возникает вследствие единого механизма развития – системного иммунного воспалительного ответа.

Еще одна наша задача – смоделировать эволюцию вируса в пробирке in-vitrо.  Клеточную культуру заражают одновременно двумя вирусами и получают гибридное потомство. Звучит странно, но вирус дает сразу не один и не два типа потомства, а несколько десятков тысяч одновременно. И уже потом иммунная система выявляет из них наиболее жизнеспособные. В пробирке иммунной системы нет, поэтому я выбираю вирусы сам и сам с ними разбираюсь. Секвенатор  позволяет читать геномы вирусов, которые мы получили.

Меня также более всего интересует размножение вирусов – это по-настоящему уникальное явление. Вирус, зайдя в клетку, заставляет ее работать на себя. Клетки больше миллиарда лет общались с вирусами, выработали множество механизмов защиты, но вирусы обходят их. Трудно не восхищаться, когда один из самых маленьких вирусов, который сложно разглядеть даже в электронный микроскоп, уничтожает клетку и при этом еще до уничтожения руководит ею так, как ему нужно. У наших клеток – 30000 генов и куча темной неисследованной, так называемой мусорной ДНК. А вирусный геном, ужатый до абсолютного минимума, заставляет плясать под свою дудочку всю клетку, выбирая наиболее уязвимые точки в физиологии клетки и изменяя ее в нужном для него направлении.

Всегда считалось, что мутация - спонтанный процесс,  но, оказывается, у генома есть определенная точка, которая более других  подвержена мутациям. Именно там происходит рекомбинация – обмен генетической информацией. Направление эволюции, как предполагается, отнюдь не случайный процесс. Вирусы сами в какой-то мере направляют его. Это еще 200 лет назад предсказал гениальный Ламарк (правда, он не знал о вирусах и даже о генах, но распознал логику эволюционных изменений, не зная ее основ, что, с моей точки зрения, абсолютная гениальность), но тогда его не восприняли всерьез.

Анализируя и сравнивая гены между вирусами и другими живыми организмами, можно понять, откуда вирус позаимствовал ген, и проследить его эволюцию, понять его историю. В будущем это может помочь при разработке новых лекарств. В реальности же это помогает понять, что происходит с животным или человеком, который заболел этим вирусом.

Пока эволюционные сценарии все ближе к произведению искусства и поэтому не обязательно должны быть истинными. Прогресс науки либо подтвердит их справедливость, либо выдвинет новые, еще более увлекательные сценарии.       

 

Опубликовано в Лаборатория
Прочитано 48 раз
Оцените материал
(1 Голосовать)
Теги вирусы,

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх