Ма-вирофаги инфицируют еще один вид гигантских вирусов, который называется Cafeteria roenbergensis (CroV). Надо же, какое название! Вирус назван не в честь открывшего его ученого, а носит имя кафе в датском городе Ренбьерг. Информацию по этому вирусу получить было довольно сложно, пока я не позвонила специалисту по вирофагам Маттиасу Фишеру из Гейдельберга. Cro – одноклеточный жгутиковый организм (микрофлагеллат), эукариот, питающийся бактериями, но непохожий на амеб или водоросли. Он широко распространен в Мировом океане и может существовать на больших глубинах. Его гигантский вирус CroV, вызывает разрушение жгутиков, регулируя таким образом плотность их популяции. CroV – вирус, носящий название кафе, в настоящее время исследуется Матиасом Фишером, бывшим студентом Кёртиса Саттла. Этот вирус состоит из 730 000 пар оснований и 544 генов, полученных от бактерий, эукариотов и ДНК фагов. Крейг Вентер собрал образцы этого вируса, содержащие вирофаг Ма (и вовсе не рядом с кафе). Завершив секвенирование генома человека, Вентер совместил исследовательскую деятельность с увлечением мореплаванием. Когда его судно находилось в Саргассовом море
[14] (Атлантический океан), Вентер собрал образцы воды и передал их другим исследователям для проведения секвенирования и анализа. Сейчас обработкой этих данных занимается несколько специалистов по биоинформатике. Нам открывается мир геномов, в котором большинство генов и путей метаболизма неизвестны. Жизнь на дне океана очень отличается от нашей жизни. И это удивительно.
Ма-вирофаг, так же другой вирофаг, Sputnik, реплицируется на «фабрике по производству вирусов» внутри амебы, при этом амеба его не пожирает. Только четыре гена Ма-вирофага из имеющихся у него 20 идентичны генам Sputnik. Ма-вирофаг является носителем даже ретровирусных генов, в частности интегразы вируса. (Ретровирусы влияют на все! Ма ведет себя и как ретровирус, поскольку внедряет свою ДНК в ДНК жгутика, гарантируя таким образом наследование этой генетической информации.) В то же время Ма использует вирус CroV, получивший имя по названию кафе, в качестве хозяина для репликации, а затем уничтожает его, как это делают фаги. Итак, Ма – это ретровирус для одного хозяина и фаг для другого, то есть пятьдесят на пятьдесят. Насколько мне известно, явление уникальное. Получается, что это – интересное промежуточное звено эволюции. Он эксплуатирует и помогает, демонстрирует и социальное, и эгоистичное поведение одновременно. Невозможно было бы представить себе столь сложные взаимоотношения – прямо-таки любовный треугольник!
Организация «Исследование Мирового океана» занимается поиском других вирофагов. Возможно, вирофаги – явление нередкое. Между тем в настоящее время выявлено шесть вирофагов. Один из них называется вирофагом Органического озера в Антарктике (Antarctic Organic Lake Virophage), а другой – Phaeocystic Globosa Virophage. Новый мимивирус Samba также является носителем вирофага. А теперь можно приступить к сравнению состава генов вирофагов, которые имеют несколько источников генов.
Дорогой читатель, не старайтесь все это запомнить. Вполне достаточно, если вы просто удивитесь!
Вирусы размера XXL – пандовирусы
До того, как закончить главу о «гигантских вирусах», ее нужно дополнить.
С настоящего времени следует добавлять даты открытия – настолько быстро выявляются новые вирусы. После 20 июля 2013 г. появились сообщения об открытии двух новых вирусов. До того самым крупным гигантским вирусом считался амебный вирус Megavirus chilensis с 1,25 млн пар оснований. Назовем его XL. Сейчас обнаружены два новых, еще более крупных вируса, которые почти в два раза больше XL-вируса – это супергигантские XXL-вирусы. Их ДНК состоит из 1,90–2,47 млн пар оснований, что соответствует 1900–2500 генов или генных продуктов. Жан-Мишель Клавери из Марселя выделил новые вирусы: первый – пандовирус P. salinus, самый большой из всех известных гигантских вирусов, обнаруженный в осадочных породах на побережье Чили, а второй – P. dulcis, обнаруженный в австралийском пруду. Клавери пригласили читать лекции в австралийский университет, и, проходя мимо пруда, находящегося на территории кампуса, он наполнил стеклянную бутылку водой и грязью из этого пруда. А придя домой, изолировал P. dulcis! Одновременное открытие двух гигантских вирусов в столь отдаленных друг от друга регионах не может быть счастливой случайностью. У этих вирусов должно быть нечто общее.
Недавно открытые вирусы внешне напоминают греческую амфору или – если использовать менее поэтичное сравнение – у них не икосаэдральная, а яйцевидная форма. И все же не форма определила их название, а, скорее, оптимизм ученого, который их обнаружил и который полагал, что будет открыто больше таких вирусов, согласно греческой легенде о ящике Пандоры – ящике, полном вирусов. Весьма оптимистичное предположение. Возможно, даже появятся огромные XXXL-вирусы. Как знать! Вероятно, их будет трудно отличить от бактерий, и все равно их могут не заметить!
Эти два вируса генетически совершенно не родственны ни между собой, ни другим гигантским вирусам. Они реплицируются в амебе, как и другие гигантские вирусы, однако у них нет признаков энергетически предпочтительной икосаэдральной формы, у них нет мембраны, нет «волосков»; скорее, это «голые» частицы. Из 2370 генов P. salinus только 101 ген напоминает гены эукариотов, 43 – гены бактерий и 42 – гены других вирусов. Это практически невероятно, но 93% их генов неизвестны. И все же формы этих двух вирусов связаны между собой, они схожи – от Чили до Австралии. Их яйцевидная форма состоит из нескольких слоев. Кроме того, у них необычная ДНК, состоящая из линейных двойных спиралей с повторяющимися концами. Так же, как и другие гигантские вирусы, они обладают квазиклеточными свойствами: генами, необходимыми для репликации ДНК и синтеза белков, которые обычно поставляются клеткой-хозяином и отсутствуют у вирусов. Исследователи Дидье Рауль и Жан-Мишель Клавери высказали предположение о существовании нового домена жизни, четвертого царства в дополнение к уже существующим трем – бактерии, археи (и те и другие относятся к прокариотам), эукариоты. К ним можно добавить новые гигавирусы (или, если коротко, «гирусы»). Это похоже на хороший маркетинговый ход, направленный на повышение значимости открытия. Исследователи пошли еще дальше и поместили гирусы ниже микроорганизмов, представляющих третье царство, а именно в основание древа жизни в качестве общего предка. По оценкам ученых, возраст таких вирусов составляет 2,7 млрд лет.
Вирусы расположены у истоков корней древа жизни? В настоящее время все больше людей так считает. Но я отдаю предпочтение вироидам, поскольку гигантские вирусы слишком велики, чтобы служить началом жизни! Гигантские вирусы могут быть не полностью сформированными бактериями, которые на пути превращения в настоящие бактерии остановились где-то на боковой ветви, и процесс их развития остался незавершенным; или, наоборот, они могут быть выродившимися бактериями, потерявшими часть своих генов и независимость. В любом случае гигантские вирусы – это переходная форма между вирусами и клетками. Граница между ними не слишком четкая, но неразрывная. Как происходила эволюция? Стали ли мелкие вирусы более крупными и прогрессируют ли они, чтобы стать гигантскими вирусами и двигаться вперед по пути превращения в клетку? Это вполне коррелируется с усложнением структуры и увеличением размера. Или, вероятнее всего, обратное – действительно ли потеря генов и регрессия приводят к образованию вирусов? Полагаю, первое более вероятно, но об этом мы поговорим позже. Я написала научную статью о вирусах как двигателях эволюции, так как они являются поставщиками генов, изобретателями, которые участвовали в образовании жизни на ее ранних этапах, содействуя формированию всех геномов и даже антивирусной защиты. Эту статью я попыталась опубликовать в рецензируемых международных журналах. В результате появилось необычно большое количество анонимных рецензентов. Один редактор отправил мою статью семи рецензентам. Ничего подобного в моей практике ранее не было. Их мнения варьировались от весьма оптимистичной оценки («это новый взгляд на проблему», «неожиданная концепция», «инновационный подход», «нестандартный подход») до высказываний, в которых ставится под сомнение моя компетентность и знание основ вирусологии. Можно прочесть статью «Что современные вирусы могут рассказать нам об эволюции?» и короткую версию «Являются ли вирусы нашими древнейшими предками?». До меня на эту тему писали другие исследователи, в частности Луис Вильярреаль (он посвятил этой тематике целую книгу), а совсем недавно Евгений Кунин, биоматематик из Национального института здравоохранения США (NIH), и Карл Циммер, журналист, написавший небольшую брошюру под названием «Млекопитающие, “сделанные” вирусами». Говоря о древнем мире вирусов, или виросфере, Кунин использовал сокращение LUCAV, подразумевающее понятие LUCA
[15] – последний универсальный общий предок, – и добавил букву V, означающую «вирус». LUCA должен иметь очень сложную структуру, поскольку для обеспечения жизнедеятельности первой «самой мелкой» искусственной клетки, полученной Крейгом Вентером, требуется 473 гена. Однако жизнь должна была бы начаться с более простых микроорганизмов. Инновационные вирусы перепробовали много вариантов, начиная не с одного, а с комбинации вирусов или «квазивидов» – из вирусов в «облаке», популяции, состоящей из большого количества различных последовательностей. Они вполне могли бы послужить начальной формой жизни. Затем горизонтальный перенос генов способствовал формированию более сложных структур. Только вот у простого пре- или провируса, вируса Ur, никогда не могло быть такого шанса.
