Вырисовывается картина, согласно которой создание геномного разнообразия в популяции полиовирусов очень важно для развития его патогенности для животных. Возможно, различные субпопуляции квазивида опосредуют разные аспекты патогенеза, например репликацию в кишечнике, транспорт между тканями или проникновение в нервную систему. Только вирусы, обладающие устойчивым и достаточным геномным разнообразием, могут проявлять полный спектр вирусной патогенности. Если это действительно так, тогда сложность или вариабельность исходов заболеваний, вызываемых РНК-содержащими вирусы, должны зависеть от способности вирусов создавать адаптивные популяции и проявлять высокую приспособляемость в организме каждого инфицированного хозяина. Сложные экологические системы, такие как внутренняя среда многоклеточного организма, представляют значительные трудности для вирусной популяции, и преодолеть эти биологические препятствия может только генетически разнообразная популяция вирусов. Передача вируса новому хозяину связана для популяции вирусов с необходимостью пройти через «бутылочное горлышко», в котором генетическое разнообразие оказывается сильно, хотя и временно, ограниченным. Эта ситуация обусловлена ограниченным числом вирусных частиц, которые передаются от одного хозяина другому в процессе заражения. Тем не менее если отсутствует измененное или специфическое давление отбора, то представляется вполне вероятным, что самый приспособленный и самый густо заселенный участок пространства последовательностей сумеет благополучно миновать это бутылочное горлышко. В организме нового хозяина эти популяции осуществляют новую экспансию (с повышением генетического разнообразия последовательностей) и воссоздают ее центр тяжести, откуда начинает свое построение облако последовательностей, из которых и состоит квазивид. Если основу новой инфекции составляют менее приспособленные геномы, то природные свойства квазивидов позволят диверсифицировать популяцию, изменить ее форму и сконденсировать вокруг предпочтительной области пространства последовательностей квазивида.
Огромная важность квазивидов в патогенности и эволюции РНК-содержащих вирусов была понята и по достоинству оценена только в течение последнего десятилетия. Квазивиды оказывают постоянное влияние на эволюцию всех РНК-содержащих вирусов. Сила давления отбора на эти вирусные популяции определяет стабильность или изменчивость последовательностей вирусных геномов с течением времени. Мощное давление очищающего отбора может сделать штаммы вируса относительно устойчивыми на протяжении достаточно длительных периодов времени (то есть занимающими четко ограниченные области пространства последовательностей), несмотря на высокую частоту мутаций. Для иллюстрации квазивида в действии я использовал пример вируса полиомиелита, но стоит в этой связи отметить, что естественные изолированные группы полиовируса весьма консервативны в своих нуклеотидных последовательностях. С другой стороны, для вирусов, на которые в большей степени действует положительный естественный отбор, благоприятствующий изменениям (например, это относится к вирусам, находящимся под высоким давлением отбора и вынужденным приспосабливаться к новому виду хозяев), характерна высокая генетическая изменчивость, усиливаемая сложным составом их квазивида. Таким образом, квазивиды обеспечивают вирус резервуаром генетического разнообразия, которое может проявиться в зависимости от условий существования. По мере того как мы исследуем разные вирусы и их эволюционный modus operandi, мы постепенно открываем новые мощные и хитрые трюки, используемые вирусами для того, чтобы перехитрить хозяина, улучшить собственную выживаемость и обеспечить бесперебойную репликацию.
Глава 5
Грипп: не простуда
Огромная ошибка – отождествлять грипп с простудой. В романе Арнольда Беннетта «Карта», написанном в 1911 году, миссис Мачин категорически утверждает: «В мое время не было никакой инфлюэнцы. Называйте простуду простудой». Беннетт, вероятно, счел бы эти строчки менее уместными, если бы написал свой роман десятью годами позже. В 1918 году разразилась пандемия гриппа, названного «испанкой», поразившего каждого четвертого жителя планеты и унесшего сорок миллионов жизней в течение одного года. Вирус простуды является весьма эффективным патогеном, но совместная с человеком эволюция сделала простуду хотя и превалирующим, но легким заболеванием, сохранив только симптомы, необходимые для успешной передачи вируса новым хозяевам. Вирус простуды не стал комменсалом, не причиняющим никакого вреда хозяину; он остается паразитом и вызывает поражение, достаточное для сохранения заразительности. Генетическое разнообразие его велико, но удивительно устойчиво, по крайней мере согласно нашим наблюдениям, и это разнообразие проявляется существованием множества отличающихся между собой генетически и серологически штаммов. Эти родственные вирусы циркулируют в человеческой популяции совместно, и поэтому ни один из отдельных серотипов не является единственным возбудителем простуды в каждый данный момент времени. Биология вируса гриппа, с другой стороны, совершенно иная. Вирус A человеческого гриппа – один из самых успешных и опасных человеческих вирусов и представляет собой образец эволюции вируса. Удивительная быстрота, с которой вирусы гриппа непрерывно обновляются, генетически может сделать грипп одной из самых страшных болезней для человечества. Наши отношения с вирусом гриппа мало похожи на давно установившееся и устойчивое равновесие, в каком мы находимся с вирусом простуды. Вирус гриппа является движущейся мишенью: несмотря на то что мы можем быть уверены, что каждый год грипп будет поражать и убивать людей, мы никогда не можем наверняка знать природу и тяжесть следующей эпидемии.
В феврале каждого года Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) созывает международные конференции специалистов по гриппу. Целью этих конференций является обзор доступных эпидемиологических и лабораторных данных, собранных в 141 клинической лаборатории в 111 странах. В ходе конференции специалисты должны попытаться предугадать, какие штаммы вируса надо использовать для создания следующей вакцины. Эту вакцину необходимо изготовить и сделать доступной для лечебных учреждений Северного полушария до начала зимы месяцев, когда наступает, с точностью часового механизма, следующий гриппозный сезон. Соответствующим национальным агентствам дают рекомендации, а эти агентства, в свою очередь, выдают лицензии производителям вакцин, находящимся в зоне их юрисдикции. Успехи этих дискуссий блистательны, но не вполне совершенны. В некоторые годы появляются новые по антигенному составу и потенциально пандемические штаммы, которые не соответствуют предсказаниям; в иных случаях штамм мутирует настолько, что перестает реагировать на предложенную вакцину. Сегодня ученые-медики обладают углубленным пониманием эволюции вирусов гриппа человека, основанным на эволюции прошлых штаммов и особенностях течения прошлых эпидемий. Выдающийся кетчер «Янки» Йоги Берра выразил это следующей содержательной фразой: «Трудно делать предсказания, особенно о будущем». Предсказание будущей эволюционной траектории вирусов, в особенности вируса гриппа, всегда чревато неопределенностью.
В феврале 2014 года Центры по контролю заболеваемости в Атланте объявили, что в 2014–2015 годах вакцины будут направлены против следующих штаммов:
