Все вместе эти предположения отводят вироидам место исходных доклеточных репликонов. Если это действительно так, то можно лишь удивляться тому, что они смогли сохранить заметные признаки своих предков, несмотря на огромную эволюционную дистанцию между ними. Мы поместили их в древние (гипотетические) цианобактерии, а также в хлоропласты и ядра эукариотических растительных клеток. Если все же они являются эволюционными реликтами первичных РНК-содержащих паразитов, то становится трудно примирить их исключительную привязанность к покрытосеменным и полное их отсутствие в других царствах живых существ (Koonin, Dolja, 2014). Вероятно, это стало следствием вымирания и замещения следующими генетическими линиями с уже развитым способом существования, но вполне вероятно, что со временем будет выдвинута и другая объясняющая гипотеза. Некоторые эволюционисты высказываются в пользу возможности того, что вироиды могут быть предками определенных мобильных генетических элементов, другие же считают, что они все же являются предшественниками современных интронов, которые обнаруживаются практически во всех эукариотических РНК-транскриптах, но есть и такие ученые, которые полагают, что объяснение их происхождения следует искать в их эволюции после возникновения растительного мира.
Надо сказать несколько слов и о сателлитных РНК (или вирусоидах). Это мелкие, автономно реплицирующиеся РНК-геномы (также кольцевидные), сходные по природе и способу существования с вироидами. Ключевое различие, однако, заключается в том, что им требуются хелперные вирусы для передачи между разными клетками хозяина. Этот (возможно, несколько искусственный) способ существования ставит их вне моего (и без того уже очень широкого) определения вируса, поэтому я не стану дальше углубляться в эту тему. Должен, однако, признать, что впечатление об их родстве с вироидами неизбежно, и они живо иллюстрируют, как эгоистичная генетическая информация может с успехом использовать различные подходы для самосохранения и распространения. Опора на другие вирусы (или вироиды) ради поддержания размножения является отходом от способа существования вироидов, но сам этот факт открывает перед нами крепко запертые прежде двери. Вирус гепатита дельта, сателлитный вирус человеческих клеток, служит одним из примеров; исторически его сначала «взял под крыло» неродственный, но обычный, образующий свою оболочку, хелперный вирус. Представляется правдоподобным, что вирус гепатита D является потомком вироида, который проник и укрепился в определенных эукариотических клетках, как экзогенный паразитический агент.
Мегавирусы: самые крупные
В 1992 году Тим Роуботам поднялся на крышу Королевской больницы в Брэдфорде в английском графстве Йоркшир, чтобы взять пробы из находившейся на крыше водонапорной башни. Роуботам был прикрепленным к больнице научным сотрудником лаборатории Управления здравоохранения в Лидсе, находящегося в двадцати милях от Брэдфорда. Задачей Роуботама было выяснить источник вспышки пневмонии в больнице. Подозревали, что причиной больничной эпидемии стала бактерия, похожая на легионеллу. Бактерии, которые он искал, представляли собой напоминающие легионеллу внутриклеточные патогены, поражающие амеб, которые при определенных условиях могли попасть в систему водоснабжения больницы. Вернувшись в Лидс, Роуботам попытался культивировать бактерию вместе с амебой, чтобы выделить с их помощью интересовавшую его бактерию. В воде действительно обнаружились грамотрицательные болезнетворные бактерии из рода легионеллы; кроме того, в воде содержалась и грамположительная бактерия, которую Роуботаму не удалось идентифицировать. Этот новый микроорганизм был окрещен «брэдфордским кокком». Бактерию описали и хотели сдать в архив, так как она в итоге не являлась причиной вспышки заболевания в госпитале.
Одиннадцать лет спустя эту пробу воды снова подвергли исследованию. Доктор Ричард Бертлз прибыл в лабораторию профессора Дидье Рауля в Марселе. Лаборатория Рауля – это один из многих национальных центров Франции, где исследовали риккетсии и другие внутриклеточные бактерии, а у Бертлза было несколько молекулярных методов для характеристики нового вида бактерий. Бертлз привез с собой несколько проб, среди которых была и проба с брэдфордским кокком, которую начали исследовать, применив метод полимеразной цепной реакции. Ген РНК 16S рибосом весьма консервативен и встречается почти у всех видов бактерий, и в первую очередь ученые занялись именно им, для того чтобы изучить ее видообразование в группах бактерий. Пробы, специфичные по этому гену, можно использовать для амплификации РНК и культур и посевов природных бактерий, содержащих прокариотическую ДНК, с помощью которых можно получить материал, пригодный для секвенирования ДНК, которую затем намеревались подвергнуть филогенетическому анализу. Все пробы Бертлза были исследованы этим методом, за исключением брэдфордского кокка. В этой бактерии рибосомальный ген обнаружен не был. Для того чтобы, по крайней мере, визуализировать упрямый микроб и убедиться в том, что методика все же открывает клетку, Рауль прибегнул к электронной микроскопии. Результат перевернул все представления микробиологии: под электронным микроскопом увидели не бактерию, а чудовищный, исполинский вирус. Вирус обладал икосаэдрическим капсидом и по морфологии напоминал вирусы, инфицирующие водных беспозвоночных, – иридовирусы, представителей группы вирусов, называемых ядерно-цитоплазматическими большими ДНК-содержащими вирусами, но обнаруженный вирус был намного крупнее. Его величина достигала половины микрона, а окружавшая его оболочка делала его размер еще больше – 0,75 мк. Это был нефильтруемый инфекционный агент, его обнаружение потребовало изменения определения вирусов, их возможностей, а также бросило серьезный вызов общепринятому мнению о том, что вирусы, в отличие от других форм жизни, не являются живыми, а представляют собой крупные химические соединения, лишенные самостоятельных признаков жизни. Здесь же был вирус, который, подобно бактериальной клетке, был видим под световым микроскопом. Мог ли он обладать таким же сложным строением, как некоторые истинные формы жизни? Обнаруженное чудовище было названо мимивирусом (мимикрирующим вирусом), и с его обнаружения началась новая эпоха в вирусологии.
Рауль быстро связался с Жаном-Мишелем Клаври, работавшим там же, в Марселе, и попросил его секвенировать геном мимивируса и опубликовать полученные данные (La Scola et al., 2003; Raoult et al., 2004). Величина ДНК-генома мимивируса потрясала воображение – геном содержал 1,81 миллиона пар оснований и кодировал около 1000 генов. Геном мимивируса превышает размерами геномы многих бактерий и содержит множество неизвестных генов, почти половину которых биологи не смогли опознать. Остались неизвестными и их функции. Интересно, что в составе генома были обнаружены гены, родственные клеточным генам и обычно не встречающиеся у вирусов. Геном содержал разнообразные гены, определяющие клеточные метаболические функции, а некоторые гены являлись частью механизма клеточной трансляции белка, в частности несколько транспортных РНК и синтазы аминоацил-тРНК. Это функции, которые все прочие вирусы заимствуют у клетки-хозяина (некоторые крупные ДНК-содержащие вирусы содержат гены транспортной РНК, но ни один из них не кодирует ферменты, участвующие в трансляции белка). Мимивирус оказался весьма странным зверем. Тем не менее при инфицировании простейшего животного Acanthamoeba polyphaga в его культуре мимивирус повел себя как настоящий вирус. Сразу же после инфицирования последовала эклиптическая фаза (период, в течение которого не обнаруживаются дочерние инфекционные вирусные частицы) и осуществление каскада экспрессии генов, синтез белка, а затем репликация вирусной ДНК, после чего наблюдалось взрывоподобное высвобождение вируса в течение двадцати четырех часов.
