Те вирусы, которые перепрыгнули из организмов одного, привычного, хозяина в организм нового, сталкиваются с эволюционным вызовом; они должны адаптироваться к новому хозяину или погибнуть, оставшись лишь в безопасной среде популяции своих естественных хозяев. Там давление коэволюции создало тонкие и многогранные отношения между вирусом, клеткой-хозяином и целым организмом. Вирус, попадающий на поверхность клетки-хозяина, мгновенно отпирает ее надежным ключом, парирует воздействие иммунных ответов и активность антивирусной защиты с помощью механизмов обхода иммунных реакций организма-хозяина и овладевает к своей пользе сигнальными путями клетки. Этот тщательно отработанный танец не может быть надежно воссоздан, когда вирус, привыкший к определенному окружению, случайно попадает в клетку другого хозяина.
Клетку-хозяина можно рассматривать как операционную систему компьютера, созданную для обеспечения инфраструктуры, которая поддерживает надлежащее исполнение компьютерных программ, записанных на определенном языке. Программы составляются под определенную операционную систему. Программы, написанные для компьютеров, поддерживающих операционную систему «Линукс», не могут исполняться в операционной системе «Эппл». Точно так же вирусы являются программами, разработанными под определенную операционную систему – систему их естественного хозяина; код должен быть переписан, если вирус рассчитывает на успех в клетках нового хозяина, которые поддерживают иную операционную систему. Для того чтобы развить дальше эту аналогию, можно сказать, что, например, мой компьютер, работающий в «ворде», скорее всего, будет работать в родственной, возможно, более поздней версии OS X. Постепенно модернизируемые версии операционной системы, скорее всего, будут совместимы с моим старым программным обеспечением. Отсюда следует, что вирусы с большим успехом могут перескакивать между филогенетически близкими видами, которые располагают схожими операционными системами. Например, представим себе межвидовую передачу вируса от приматов грызунам. Следуя здравому смыслу, мы имеем полное право предполагать, что перескок через более широкий эволюционный водораздел, отделяющий беспозвоночных и человека, является для вируса куда большим препятствием. Язык человеческой операционной системы намного ближе к таковому других приматов, млекопитающих и вообще позвоночных, чем к языкам операционных систем беспозвоночных. Близость позвоночных на филогенетическом древе делает их менее удаленными в эволюционном плане; потребуется вносить меньше исправлений в компьютерный код. Эволюционная адаптация к новому хозяину произойдет легче и быстрее.
Как уже было сказано в главе 7, пандемия собачьего парвовируса разразилась после простой мутации капсидного гена кошачьего вируса, что позволило ему легко отпереть клетки собачьего организма и вызвать заражение домашних собак. Несмотря на то что дальнейшее изменение кода кошачьего вируса происходило в период, предшествовавший пандемии, вирус с легкостью адаптировался к кошкам, потому что эти два вида хищников обладают сходными операционными системами, разными, но похожими в достаточной степени для того, чтобы их можно было считать версиями одной и той же операционной системы. Оба фактора вымостили широкий путь для успешной межвидовой передачи вируса.
Такие перескоки «чужих» вирусов в организм человека называют зоонозами. Определенно, что такие события не являются редкостью, но эволюционный провал между видами гарантирует, что лишь очень немногие перекрестные инфекции приводят к настоящим эпидемиям и к возникновению устойчивого эндемического вируса человека. Большинство вирусов, плохо оснащенных для преодоления межвидового барьера при перескоке от естественного хозяина к человеку, вызывают тупиковые инфекции, и эпидемии не возникают. Другими словами, R0 остается меньше единицы и цепь передачи не возникает. Существует дихотомия между теми вирусами, которые не могут поддерживать продуктивную инфекцию новых хозяев, и теми, которые просто оказываются слишком патогенными. В обоих случаях мы имеем дело с плохой взаимной адаптацией вируса и хозяина. В одном случае вирус не может закрепиться в организме хозяина, потому что не может воспользоваться его операционной системой или иммунная система хозяина оказывается достаточной прочной для того, чтобы противостоять вирусу. В другом случае хозяин быстро падает жертвой вируса и не выполняется условие успешной передачи вируса в следующий организм. Надо помнить, что это две крайние точки континуума, на протяжении которого вирусные генетические варианты и генетические особенности индивида-хозяина драматически влияют на исход их встречи. Для наглядности возьмем обезьяний вирус герпеса B, который до недавнего времени был настоящим бичом для фирм, торгующих лабораторными животными. Этот вирус вызывает скоротечное, практически всегда смертельное заболевание, и передача его человеку практически никогда не наблюдалась. При отсутствии адекватных, законченных циклов инфицирования, репликации и передачи между хозяевами, обеспечивающих основу адаптивной эволюции, ни один вирус не может приспособиться к хозяевам нового биологического вида.
Теперь мы рассмотрим эволюционные изменения, обусловленные успешными зоонозами, когда вирусы благополучно совершают межвидовой перескок от естественных хозяев к человеку; в результате у человека возникает новая эндемичная вирусная болезнь. Корь и натуральная оспа считаются «современными болезнями», происшедшими из зоонозов. Мы выяснили, что успех этих зоонозных эпидемических заболеваний зависел от экологической переменной – существования достаточно больших и концентрированных человеческих популяций в первых крупных населенных пунктах. Болезнь, оставлявшая неизгладимые отметины – натуральная оспа – начала циркулировать среди людей в эпоху Древнего Египта, и некоторые ученые связывают ее возникновение с упадком великих цивилизаций в долине Инда в семнадцатом веке до новой эры (Shchelkunov, 2009). Корь, как представляется, является результатом успешной межвидовой передачи человеку вируса бычьей чумы, предположительно, это произошло в то же время или немного позже. Тем не менее пути генетической адаптации вирусов к хозяевам и наоборот, скрыты во тьме веков. Вирусы не оставляют окаменелостей, трупов, не оставляют они и физических следов, по которым можно было бы составить их достоверную генеалогию. Поэтому мы рассмотрим намного более свежий вирусный зооноз, чтобы проиллюстрировать условия, которые способствуют межвидовой передаче и возникающим вследствие этого эволюционным конфликтам. Первым кандидатом является вирус иммунодефицита человека 1-го типа (ВИЧ-1), вирус, вызвавший самую беспощадную пандемию двадцатого века. За первые двадцать пять лет ВИЧ-1 инфицировал более 65 миллионов человек, и эпидемия продолжается по сей день. От этой болезни уже умерли более 30 миллионов человек, и теперь вирус стал эндемичным для человеческой популяции.
Новая болезнь и новый вирус
В апреле 1983 года группа ученых под руководством доктора Люка Монтанье из Пастеровского института в Париже объявила, что удалось выделить и охарактеризовать вирус, обнаруженный в организме больного с симптомами болезни, которую несколько позже назвали СПИДом, синдромом приобретенного иммунодефицита. Будучи тогда научным сотрудником Национального онкологического института, я был хорошо осведомлен о том, что доктор Роберт Галло, шеф лаборатории биологии опухолевых клеток, в то время тоже участвовал в гонке открытия вирусного виновника СПИДа. Галло был первопроходцем в изучении ретровирусов человека; в 1981 году он открыл первый человеческий ретровирус, вирус человеческого Т-клеточного лейкоза (HTLV-1) (Rho et al., 1981; Popovic et al., 1984). Новый вирус должен был получить название HTLV–III, а публикация должна была состояться в мае 1984 года в журнале «Science» (Popovic et al., 1984). На самом деле, однако, был выделен и идентифицирован тот же вирус, что был раньше описан в Пастеровском институте. Монтанье поделился культурой выделенного им вируса (названного вирусом лимфаденопатии, LAV) с лабораторией Галло. Кульминация этого ожесточенного спора за первенство между учеными-соперниками подробно описана во многих статьях и книгах, и мы не будем разбирать эту историю. Нет, однако, нужды повторять, что ставкой было право похвастать открытием вируса СПИДа и его связи с заболеванием.
