Моя страсть к гигантским вирусам, должно быть, оказалась заразной, поскольку меня пригласили на радио, чтобы я рассказала, чем обусловлен новый виток интереса к гигантским вирусам. Имелся в виду предсказанный XXXL-вирус, называемый питовирусом (Pithovirus), сообщение об открытии которого появилось 3 марта 2014 г. Этот вирус тоже был открыт Жан-Мишелем Клавери. Питос – греческое слово, и, как указали авторы открытия, в древности оно обозначало «сосуд». В отличие от пандовирусов, питовирусы не похожи на амфоры, но имеют, как и мимивирусы, икосаэдральную структуру, состоящую из кольцевых ДНК и оболочки с удивительными «волосами». (Питовирусы в три раза крупнее двух пандовирусов, тем не менее они содержат только пятую часть генов пандовирусов, «всего лишь» 596. Данный вирус является своего рода комбинацией мимивирусов и пандовирусов. Он также реплицируется в амебах, но в данном случае внутри ядер.) Это просто еще один вариант вируса. Питовирусы обладают свойствами живых бактериальных клеток, могут транскрибировать ДНК в РНК и содержат ряд генов для синтеза белка. Так вирусы они или бактерии? Ответ на этот вопрос хотели бы знать не только рецензенты, но и читатели. Это важный вопрос о грани между вирусами и бактериальными клетками. Только бактерии способны к делению и репликации (они сами себя дуплицируют), в то время как вирусы не способны делиться на две части и расти. Типичным свойством вируса является его жизненный цикл: вирусы реплицируются каждые 20 часов, после чего амеба разрывается, одномоментно высвобождая тысячи вирусов. Это соответствует устоявшемуся представлению о классической репликации вируса. (Лично я считаю, что в начале эволюции вирусы представляли собой вироиды и им не нужна была клетка, а был необходим источник энергии и, вполне возможно, что изначально это была тепловая или химическая энергия – и тогда они могли удваивать свою РНК, находясь вблизи «черных курильщиков» на дне океана, как уже неоднократно указывалось в этой книге!)
У питовирусов есть одно специфическое свойство. Эти гигантские вирусы были обнаружены в сибирской вечной мерзлоте и поэтому называются Pithovirus sibericum. Их обнаружили в полостях отобранных проб льда. При помощи радиоуглеродного анализа удалось приблизительно определить возраст вирусов – 30 000 лет. В то время уже существовали неандертальцы. Самое невероятное то, что после столь длительного хранения в замороженном состоянии эти вирусы все еще биологически активны, а это значит, что они могут инфицировать амебы в лабораторных условиях и способны к репликации. Все вирусологи хранят вирусы в морозильном аппарате для низкотемпературного замораживания до 30 лет. Это стандартный способ хранения вирусов, при котором они сохраняют инфицирующую способность, особенно это касается ДНК-вирусов. Однако трудно себе представить, что может произойти с вирусом за 30 000 лет пребывания в вечной мерзлоте. Возможно, у журнала Science также были некоторые сомнения и члены редколлегии не верили в сохранность вируса при столь длительном нахождении в вечной мерзлоте, так как они не приняли в печать статью о питовирусах. Клавери и его коллеги бурили лед по горизонтали, а не в глубину. Действительно ли полученный распил представляет собой 30 000-летнюю вечную мерзлоту? С этими вирусами ничего не должно было случиться в лаборатории – ни репараций, ни мутаций. То же самое было в случае, когда недавно изолировали и реактивировали вирус гриппа, обнаруженный в останках солдата, погибшего во время Первой мировой войны, в течение 100 лет находившихся в условиях вечной мерзлоты. Однако геном вируса гриппа состоит из РНК, которые более лабильны, чем ДНК.
Изоляция питовирусов вызвала ряд вопросов, один из которых: что еще может так долго находиться во льдах? Авторы высказываются достаточно осторожно и определяют свои вирусы как «индикаторы безопасности» для других, потенциально более опасных вирусов – это своего рода «индекс ископаемости». До сих пор не было никаких признаков, что какая-нибудь болезнь вызвана гигантскими вирусами и они считаются безопасными. Тем не менее, к большому удивлению читателей, авторы статьи отметили поксвирусы. Эти вирусы считались вымершими, но они имеют некоторое сходство с самыми новыми гигантскими вирусами. Поксвирусы ранее не включали в семейство гигантских вирусов, хотя, принимая во внимание крупные линейные ДНК-геномы, их икосаэдральную структуру и способ репликации внутри клеточных ядер, они вполне могут принадлежать к этой категории. Могли ли они находиться в состоянии спячки в сибирской мерзлоте 30 000 лет и можно ли их реактивировать? Существуют ли другие подобные вирусы? Возможно, есть вирусы, о которых мы либо уже не знаем, либо еще не знаем? Это было бы страшно. (Некоторые другие редкие вирусы, в частности Asco, Irido, Phycodna или Asfoviruse,не слишком далеки от поксвирусов или гигавирусов.)
Самый крупный поксвирус – canary poxvirus (вирус канарейки), он активно используется в генной терапии в качестве вакцинного штамма. Он содержит около 300 000 пар оснований и примерно 300 белков.
Открытие трех столь разных гигантских вирусов с интервалом в несколько месяцев в трех разных весьма удаленных друг от друга местах – в Австралии, Калифорнии и Сибири – не может быть чистой случайностью. Эти вирусы должны быть гораздо более широко распространены и вполне обычны. Итак, началась новая эра исследования вирусов.
Охота за вирусами в самом разгаре. Осенью 2015 г. вследствие глобального потепления был получен изолят еще одного нового 30 000-летнего вируса, Mollivirus sibericum, у которого примерно 500 генов, и эта история открытий продолжится.
Два рекорда, зарегистрированных в Книге рекордов Гиннесса, – крупнейшие вирусы в самых крупных клетках
Амебы неожиданно привлекли внимание в качестве хозяев гигантских вирусов. Многие из нас о них раньше не знали. Они представляют собой огромные одноклеточные эукариоты различных видов и обитают главным образом в пресной речной воде, влажной почве и мхе. Фактически не имея структуры, они перемещаются при помощи псевдоподий и размножаются путем деления клетки. У них гигантский геном, и один вид амеб, Amoeba dubai, содержит самый крупный из известных на планете геномов, состоящий из 700 млрд пар оснований. Нет, это не опечатка! Он в 200 раз больше нашего генома. Второй по размеру гигантский геном – геном растения вороний глаз японский (Paris japonica), имеющий 150 млрд пар оснований, тогда как в нашем геноме всего лишь 3,2 млрд пар оснований.
Прочие виды амеб состоят из 290 млрд пар оснований – это «всего лишь» в 100 раз больше, чем в геноме человека. Самые крупные клетки также являются хозяином для самых крупных, гигантских вирусов. Каким образом достигается это двойное превосходство? Ни один ген гигантских вирусов не происходит от генома амебы, их источником является находящийся внутри амеб насыщенный пул генов, образуемый путем горизонтального переноса генов от других микроорганизмов, переваренных амебой. Наличие достаточного объема «пищи» делает возможным превращение вирусов в гигантские вирусы. Геном амеб состоит из многочисленных дубликатов генов, псевдогенов, которые, похоже, не используются. В этом смысле амебы напоминают некоторые растения, в частности кукурузу, пшеницу, бананы или тюльпаны с гигантскими геномами, состоящими из большого количества дуплицирующихся генов, которые могут легко теряться без всяких последствий – до половины всех генов сразу! Этот парадокс наличия таких громадных геномов является предметом обсуждения, и считается, что это – следствие культивации, но в перечисленном списке примеров уже есть исключения.
