О вирусах, холере на завтрак и рецепте желе с Явы, который произвел революцию в научном сознании.

В жизни не всегда побеждает самый большой и сильный. Иногда верх одерживает тот, у кого лучше аргументы или кто сумеет их лучше преподнести. Это справедливо и для людей, и для научных теорий.

А что касается новых теорий в биологии, то в XIX веке недостатка в них не было. Чарлз Дарвин плыл вокруг света на «Бигле», размышляя о том, как появились различные виды. Грегор Мендель стоял в огороде, считая горошины. Из земли выкапывали останки неандертальцев и допотопных ящеров. Люди думали о мире и жизни, анализировали факты и строили предположения. Наука становилась все более рациональной и современной.

Очень многое удалось понять в XIX веке и о природе болезней. Для этого была веская причина: с Востока пришел незваный гость – холера – и начал опустошать Европу. Никто не знал, как противостоять беде. Люди в отчаянии искали объяснений, а их было не так уж много. В то время господствовало учение о миазмах, но оно уже тогда воспринималось многими как даже не средневековое, а совсем уж античное! Первоначально оно зародилось свыше 2 тысяч лет назад, и его приписывали чуть ли не Гиппократу. Этот врач, а вслед за ним и все древние греки исходили из того, что инфекционные заболевания вызываются исходящим из земли «плохим воздухом» – миазмами. Однако не все считали такой подход правильным. В частности, с ним был не согласен английский врач Джон Сноу, родившийся в 1813 году в Йорке. Он полагал, что главная причина холеры связана не с землей, а с питьевой водой.

Когда в 1854 году в Лондоне произошла очередная вспышка холеры, Сноу начал отмечать на карте все случаи заболевания. При этом стало очевидно, что они концентрировались в основном вокруг одного из общественных источников питьевой воды. Это было более чем подозрительно. Сноу принялся убеждать городские власти в необходимости принятия мер, и ему удалось в конце концов отключить эту колонку – с нее был снят рычаг насоса. И эпидемия пошла на убыль. В то же время холера лютовала и во Флоренции. Итальянский анатом Филиппо Пачини предпринял исследование трупов и обнаружил под микроскопом бактерии, которые, по его предположению, могли быть возбудителями холеры. Правда, он не мог этого доказать.

К сожалению, на рассуждения Сноу и Пачини никто не обратил особого внимания, а открытие потенциальных возбудителей холеры и вовсе было забыто. Намного громче и авторитетнее звучали другие слова, например знаменитого мюнхенского специалиста по гигиене Макса фон Петтенкофера. Согласно его теории миазмов, зараза распространялась при совпадении трех факторов: наличия возбудителей в земле, определенных местных и сезонных условий и индивидуальной подверженности людей заболеванию. Сами по себе возбудители не могут вызвать холеру, а «плохая» вода и вовсе к ней не причастна. Петтенкофер считал, что избежать миазмов, а вместе с ними и холеры можно за счет оздоровления земли. Надо было мостить улицы, регулировать уровень грунтовых вод и строить водопроводы. Мюнхенцы последовали его совету, и правильно сделали, поскольку эти меры не просто устраняли вонь, но и способствовали гигиене. Как мы сегодня понимаем, Петтенкофер предлагал совершенно правильные меры исходя из ложных предпосылок.

Но время не стояло на месте, и труды Роберта Коха и других ученых отодвинули теорию миазмов мюнхенского гигиениста на задний план. Кох был врачом и микробиологом. Он описал возбудителей сибирской язвы и доказал в 1882 году, что в организме больных туберкулезом содержатся бактерии, которые можно выращивать в питательной среде и наблюдать под микроскопом. Более того, этими бактериями можно заражать морских свинок и вызывать у них соответствующее заболевание. И все это было построено на логике, а не на каких-то земных испарениях.

Кох делал посевы бактериальных культур на твердой питательной среде, чтобы иметь возможность отделять одни виды бактерий от других. Из отдельных бактерий вырастали колонии в виде маленьких точек, которые не смешивались с соседними, что является необходимой предпосылкой для выделения возбудителей болезней. Но именно с питательной средой у Коха возникали некоторые проблемы. Отдельные бактерии обладали способностью разжижать используемый им желатин. Что еще хуже, при нагревании желатин таял сам по себе. Но как же можно изучать бактерии, лучше всего чувствующие себя в человеческом теле при 37 градусах по Цельсию, если эта проклятая питательная среда при такой температуре становится жидкой?

Решение пришло в письме, написанном одним из сотрудников Коха – Вальтером Хессе. Хессе, живший в саксонском городке Шварценберге, изучал бактерии, обитающие в воздухе. Кох и Хессе хотели выяснить, не являются ли пресловутые «миазмы» просто-напросто летающими бактериями. Хессе работал не в одиночку, а вместе со своей женой Фанни. Фанни Хессе была лаборанткой и художницей (надо же было как-то документировать отдельные бактерии и их колонии). Кроме того, она варила не только супы для мужа, но и питательные бульоны для бактерий. Именно ей и принадлежало окончательное решение проблемы. Сегодня мы уже вряд ли узнаем, как она пришла к этой идее, но вполне можем представить себе следующую сцену за ужином.

Вальтер: Сегодня опять перегрелась и растаяла чашка с бактериями. Никак не могу взять в толк, что с этим делать… Кстати, очень вкусный суп, дорогая.

Фанни: Желе!

Вальтер: Какое желе? Это же суп!

Фанни: Помнишь, мама как-то дала мне рецепт желе?

Вальтер: Э-э-э, да… Но речь-то сейчас о супе.

Фанни: Но мама не сама придумала тот рецепт.

Вальтер: Да? А кто же?

Фанни: Одна ее подруга из Голландии.

Вальтер: Понятно. Но какое это имеет отношение к супу?..

Фанни: А та привезла его с Явы. Ей, кажется, прислуга подсказала.

Вальтер: Хорошо-хорошо. Слава богу, что мы это выяснили. Теперь мы можем спокойно поесть?

Фанни: Нет. Я думаю, надо срочно приготовить новую питательную среду для бактерий, но на этот раз не из желатина, а из агар-агара, как на Яве. Он не так быстро тает.

Кох испробовал рецепт Фанни (точнее, ее матери, а еще точнее, индонезийской прислуги ее голландских друзей). Действительно, агар-агар, добываемый из морских водорослей, оказался наилучшим решением. Он тает при более высокой температуре и не разлагается большинством бактерий. Оптимальный вариант!

Впервые питательная среда на основе агар-агара была упомянута в работе Коха о туберкулезе. Всего одна фраза и, разумеется, без упоминания об изобретательнице. А ведь ей должна была достаться изрядная доля славы, потому что сегодня питательная среда из агар-агара используется в лабораториях по всему миру.

Следующая цель Коха заключалась в том, чтобы выявить причины холеры. В 1883 году он отправился вместе с несколькими сотрудниками в Александрию, а оттуда в Калькутту, чтобы лично понаблюдать за бушевавшей там эпидемией холеры и найти возбудителя болезни. Этот замысел увенчался успехом: Кох нашел возбудителя, научился выращивать и досконально изучил. Собственно говоря, он повторил открытие Пачини, даже не будучи знакомым с его работами.

Но одна проблема по-прежнему не давала Коху покоя. Что бы он ни предпринимал, ему не удавалось заразить холерой подопытных животных. Кох предполагал (и не без оснований), что у них имеется иммунитет от бактерий. Но как же тогда доказать, что именно эти бактерии вызывают холеру? Это было слабым звеном его анализа, вызывавшим многочисленные дискуссии и споры. Тем не менее представление о том, что заболевания вызываются микроорганизмами, все больше вытесняло из обихода теорию миазмов.

В 1892 году эпидемия холеры разразилась в Гамбурге. Чтобы предотвратить худший вариант развития событий, в город были направлены ведущие эксперты в области гигиены, в том числе и Роберт Кох. Он убеждал жителей Гамбурга, что неочищенная вода из Эльбы – не самое идеальное питье. В соседней Альтоне, находившейся под властью Пруссии, были построены очистные сооружения, и проблем с холерой там больше не возникало. В конце концов жители ганзейского города поддались увещеваниям и тоже принялись за строительство очистных установок.

Между тем Петтенкофер из своего мюнхенского института наблюдал, как все больше коллег перебегают в лагерь Коха. Если он хотел уберечь учение о миазмах от полного краха, надо было что-то предпринимать, причем немедленно. Хотя ему уже перевалило за семьдесят, сдаваться он не собирался. Он верил в свою теорию и надеялся разбить абсурдные воззрения Коха на холеру, использовав их самое слабое место – невозможность заразить подопытных животных с помощью бактерий. Он написал Коху письмо с просьбой прислать самую свежую культуру холерных бактерий.

Когда посылка прибыла в Мюнхен, утром 7 октября 1892 года Петтенкофер собрал нескольких доверенных людей и объявил, что сам станет подопытным животным. Перед ним стоял стакан с культурой холерных вибрионов. Если он прав и причина заболевания кроется в миазмах, то, сделав глоток из стакана, он в худшем случае почувствует лишь отвращение. Если же прав Кох, то это, вероятно, будет означать для него смерть. Он поднял стакан и выпил содержимое. Ваше здоровье!

Оставалось только ждать. Петтенкофер не упал тут же замертво. Скорее, наоборот. Находясь в добром здравии, он занялся своими делами, навестил родственников и с аппетитом поел тушеное телячье сердце с картофелем. Через пару дней у него появился легкий понос, который вскоре прошел сам собой – и больше ничего. В конце концов Петтенкофер опубликовал детальное описание эксперимента, в том числе подробное перечисление всех приемов пищи, состояние стула и даже, по его выражению, «каждое урчание в животе». Возможно, сегодня он воспользовался бы «Фейсбуком» и провел бы репортаж в режиме реального времени. Петтенкофер не умер. Он даже не заболел в тяжелой форме. А все дело в том, что в Мюнхене была хорошая почва. Ведь Петтенкофер лично позаботился о мероприятиях по ее оздоровлению. Поэтому тут не было никаких вредных миазмов – все очень просто!

Однако этот поразительный по смелости эксперимент, впоследствии названный «холерным завтраком», не произвел на научную общественность ожидаемого впечатления. Ведь Петтенкофер все-таки заболел, пусть и в самой легкой форме. Кроме того, опыт был повторен через несколько дней одним из его ассистентов, и у того холера проявилась куда в более тяжелой форме, чем у шефа. То, что старому Петтенкоферу так повезло, объяснялось, по всей видимости, тем, что он несколько лет назад уже перенес холеру и приобрел хотя бы частичный иммунитет.

Среди прочего ему не забыли того, что в ходе своего эксперимента Петтенкофер рисковал не только своим здоровьем, но и жизнью окружающих. Ведь он легко мог заразить любого из жителей Мюнхена, расхаживая по городу со своим урчащим желудком.

Таким образом, «холерный завтрак» практически не имел последствий. Теорию миазмов было уже не спасти. Она все больше чахла ив 1901 году умерла вместе с Петтенкофером, который застрелился. Почему он так поступил? Предполагают, что у него была депрессия и он боялся наступления старческого слабоумия. Кроме того, ходили слухи, будто для него была невыносимой мысль о том, что все сделанное им в течение жизни – а ведь было сделано немало хорошего – строилось на ложной идее.

Сегодня термин «учение о миазмах» употребляется гомеопатами совсем в ином контексте. Правда, от этого он не становится более доходчивым, чем во времена Петтенкофера…

Теория микроорганизмов, выступающих в роли возбудителей заболеваний, доказала свою правильность. Все было рационально и доказательно. Ну, почти…

Оставалась еще одна небольшая проблема. О ней и говорить-то не стоило. Так, мелкое недоразумение. Эта история началась как анекдот: немец, русский и голландец решили заняться изучением одной из болезней табака. Немец – агроном и химик Адольф Майер – был первым из этого трио, кто в 1882 году дал данному заболеванию название: мозаичная болезнь табака, так как она вызывала появление характерных пятен на листьях. Вдохновившись идеями Коха, Майер начал искать соответствующий возбудитель и сделал неожиданное открытие. Вообще-то открытия как такового не было, потому что под микроскопом не удалось обнаружить ни малейшего намека на возбудитель. Тем не менее он должен быть, потому что если инъекция сока из больного растения вводилась в здоровое, то последнее тоже заболевало.

Русский ученый Дмитрий Иосифович Ивановский в 1892 году провел исследование причин данной болезни и пришел к аналогичным выводам. Но он пошел еще дальше и использовал в своих опытах новейший керамический фильтр Шамберлана, имеющий такие мелкие поры, что сквозь них не проходили бактерии. И все же профильтрованный сок оставался заразным. Что бы ни предпринимал Ивановский, вывести культуру бактерий из этого сока он не мог. В чем же дело? Неужели заболевание вызывают какие-то невидимые субстанции? Это означало возрождение теории миазмов и возвращение в мрачные времена Средневековья. Должно быть, допущена какая-то техническая ошибка. А может быть, все дело в каких-то особенно мелких бактериях, которые могли миновать фильтр и для которых еще не найдены подходящие условия разведения? Ивановский не унывал. Он был уверен, что все обязательно разъяснится.

Третий из этой группы ученых – голландский микробиолог Мартин Виллем Бейеринк – придерживался на этот счет совершенно иной точки зрения. Он считал, что дело не в бактериях. В 1898 году возбудитель был охарактеризован им как Contagium vivum fluidum, то есть живая инфекционная жидкость. Подобно жидкости, он способен был проходить через все возможные фильтры и размножался только в живых клетках, а не в стерильной питательной среде. Бейеринк назвал его старым латинским словом, которым обозначались возбудители болезней до открытия бактерий, – вирус.

Хотя в последующие годы было выявлено немало заболеваний, возбудителей которых обнаружить не удалось, учение о миазмах приказало долго жить. О том, что же именно стоит за этим явлением, было немало споров, поскольку многие отказывались верить в таинственную живую жидкость, выдуманную голландцем. Прошло почти 40 лет, прежде чем невидимое удалось сделать видимым. В 1939 году на снимках, выполненных с помощью только что изобретенного электронного микроскопа, удалось разглядеть крошечные продолговатые белковые структуры – вирус мозаичной болезни табака.

Компьютерные вирусы появились сначала не в реальной жизни, а в фантастическом романе американского писателя Дэвида Герролда «Когда Харли исполнился год», вышедшем в 1972 году. В нем автор описывает программу под названием «Вирус», которая вызывает «болезнь» компьютера. Прыжок со страниц книги в жизнь вирусы совершили лишь спустя десять лет. Девятиклассник из Пенсильвании Рич Скентра разработал первый компьютерный вирус, чтобы произвести впечатление на друзей. Он носил название Elk Cloner и был достаточно безобиден: после каждого пятидесятого обращения к дискете на мониторе появлялось шуточное стихотворение.

Возбудитель мозаичной болезни стал первым вирусом, который удалось увидеть в электронный микроскоп. За ним последовало бесчисленное множество других. Сегодня нам известно много различных вирусов, которые встречаются практически везде.

По-видимому, на нашей планете нет ни одного живого организма, который не являлся бы целью вирусов. От бактерий и табачного листа до слона – никто не способен уберечься от них. Вирусы считаются самыми успешными и распространенными биологическими объектами. С ними никто не может сравниться. Пожалуй, их можно назвать тайными повелителями нашей планеты.

Возможно, вас немного удивило словосочетание «биологические объекты». Не проще ли было назвать вирусы живыми организмами? В том-то и дело, что, с точки зрения биологов, для этого вирусам недостает одного очень важного аспекта: у них нет собственного обмена веществ и рибосом (которые необходимы, чтобы производить белки на основе РНК). Это значит, что они не получают питания из окружающей среды и не могут самостоятельно размножаться. Однако вирусы являются признанными мастерами манипуляций! Для размножения они используют клетки организма-хозяина. Проникнув внутрь, они осуществляют их перепрограммирование, чтобы клетки начали производить новые вирусы. Поэтому вирусы мозаичной болезни табака могли неделями и месяцами плавать в питательных бульонах Майера, Ивановского и Бейеринка, никак себя не проявляя. Бактерии в подобных условиях вели бы себя подобно акулам в бассейне с куриными окорочками.

Если вы зачерпнете стакан воды из моря, в нем окажется примерно три миллиарда вирусов (то есть около десяти миллионов на миллилитр), и каждый из них пытается найти себе подходящую жертву: бактерию, водоросль, рыбу, морской огурец и все прочее, что только водится в морях.

Итак, вирусы, в соответствии с определением не могут считаться живыми организмами. Они не живые… но и не мертвые. И это предоставляет нам ряд интересных возможностей для создания необычных речевых оборотов: «Дружище! Что это у тебя нос так распух и покраснел?» «На меня напали невидимые живые мертвецы».

Оригинально, но не исключено, что после такого ответа вас нарядят в смирительную рубашку и отправят в психушку, где вы сможете устроить дискуссию по поводу научного определения вирусов.

Если вы пришли к заключению, что жизнь в клетке бьет ключом, то мы должны сообщить: это только цветочки. Все, что было рассказано ранее, напоминает покой осеннего сада, нарушаемый только шелестом падающей листвы. А вот за свежепокрашенным забором клеточной мембраны вас ожидают настоящие джунгли, где водятся по-настоящему дикие гены. Там начинается мир вирусов.

Начнем с самого простого: все живые организмы (бактерии, археи, тетя Хедвиг и табак) имеют геномы, состоящие из двух нитей ДНК, закрученных в спираль Уотсона и Крика. А что же вирусы? Они хранят свою наследственную информацию во всем, что им только под руку подвернется. Конечно, среди них найдется несколько экземпляров, которые ведут себя подобно нам и тоже имеют две нити ДНК. Но есть и такие, которые говорят: «Да бросьте вы, одной нити будет вполне достаточно!» Это наводит на мысль о пресловутом одноногом конькобежце, но такая система действует! А кто-то вообще обходится без ДНК и предпочитает скоростной вариант с использованием матричной РНК в качестве носителя наследственной информации. В этом случае при заражении клетки сразу же считывается РНК вируса и начинают производиться его белки. Быстрее не придумаешь. Среди вирусов встречаются и вольнодумцы, которые делают все наоборот и используют в качестве носителя наследственной информации РНК, представляющую собой зеркальное отражение мРНК. На первый взгляд не самое умное решение, но эти вирусы одновременно приносят с собой специальные белки, с помощью которых «негатив» РНК моментально превращается в мРНК. И, разумеется, существуют вирусы, геном которых представляет собой обычную двойную спираль РНК.

И это еще не вся палитра. Встречаются вирусы, чье решение заключается в отсутствии решений. Они переносят свою наследственную информацию из РНК в ДНК и тут же обратно. С собой они носят то РНК, то ДНК. Создается полнейший хаос. Кто все это придумал? Пока гены в клетках смирно сидят за забором со своими двойными спиралями ДНК, снаружи буйствуют сумасшедшие вирусы и делают все, что им в голову взбредет!

Но, прежде чем морщить нос и укоризненно качать головой, стоит вспомнить, что несколько таких же взбунтовавшихся генов мы можем отыскать и в собственном геноме. В первую очередь следует упомянуть ретротранспозоны. С помощью реверсивной транскриптазы они переводят считанную со своих генов РНК в ДНК и встраивают эту новую копию в какое-то другое место генома. Совершая такие прыжки внутри клетки, они, видимо, краем глаза все-таки поглядывают с тоской за клеточную мембрану и мечтают о необъятном мире за забором.

Многие ученые исходят сегодня из того, что, по крайней мере, один транспозон в далеком прошлом действительно вынашивал конкретный план побега. Сравните эту ситуацию с побегом из тюрьмы. Сначала необходимо отыскать путь на волю. А когда это удастся, неплохо бы иметь подходящее снаряжение, чтобы замести следы: одежду для переодевания, фальшивые документы и т. п. Кроме того, надо все продумать еще на шаг вперед и запланировать взлом очередной клетки, поскольку гены могут размножаться только там…

Непростая задачка! Чтобы все это реализовать, наш шустрый ретротранспозон должен был бы прихватить с собой еще пару генов, которые обеспечили бы ему защитный белковый панцирь (капсид), окутывавший РНК беглеца. По пути наружу капсид дополнительно оборачивался в оболочку из клеточной мембраны (своего рода маскировочный халат).

Чтобы представить себе этот процесс, вспомните, как пускают мыльные пузыри. Вы дуете на мыльную пленку, пузырь надувается и отделяется от трубочки, а пленка сразу после этого снова затягивается. Разница лишь в том, что в нашем случае внутри пузыря упакован ген-беглец. В клеточной оболочке после образования пузыря не возникает никакого отверстия. Она может образовывать несколько таких пузырей без нарушения собственной целостности. Эти пузыри без содержимого называются вирусоподобными частицами.

На мембране расположены специальные белки, служащие как бы фальшивым пропуском, с помощью которого странствующие гены могут попасть в новую клетку. Ведь только в этом случае они могут размножиться и продолжить свое путешествие.

Предполагается, что именно так или примерно так из ретротранспозонов могли появиться первые простейшие ретро-вирусы.

К числу более продвинутых ретровирусов, с которыми нам сегодня приходится иметь дело, относятся лентивирусы, которые кодируют еще несколько дополнительных генов. Их заслужившим недобрую славу представителем является ВИЧ, вызывающий синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД). ВИЧ содержит в общей сложности всего девять генов, однако с их помощью он справляется с 20 тысячами наших генов и успешно сопротивляется медицинским исследованиям, длящимся уже свыше 30 лет. Это впечатляет и одновременно пугает.

Итак, мы можем достаточно хорошо представить себе, как в свое время могли появиться ретро- и лентивирусы. А что с остальными вирусами? Откуда взялись те из них, которые не содержат реверсивной транскриптазы, обладают ДНК и размножаются совершенно иначе? На этот счет имеется три основные теории, из которых вы можете выбрать себе фаворита.

Кандидат № 1: теория древних пиратов. В данном случае ученые исходят из предположения, что вирусы являются пережитками древнего мира РНК. В то время (еще до появления клеток) строительные материалы для жизни создавались химическим и физическим путем за счет ударов молний и падений комет. Первые самовоспроизводящиеся РНК добывали все необходимое из весьма жиденького первичного бульона. Этого было явно недостаточно. Но и лежать, разинув рот, под деревом, ожидая, когда в него упадут вишни, тоже не имело смысла. Некоторым РНК в конце концов надоело ждать, и они начали самостоятельно производить энзимы и составные элементы РНК, ДНК, белков и т. д. У них появился собственный обмен веществ, и они превратились в первые клетки. Это было гениально. Особенно обрадовались те, кто не любил утруждать себя работой и пачкать руки. Они отложили в сторону ложки, которыми хлебали первичный бульон, и взялись за ножи, чтобы стать пиратами. Они нападали на первые клетки, отнимали у них все, что им требовалось, и в конце концов превратились в вирусы.

По сути дела, вирусы просто перешли на другой вид бесплатного питания. С этой точки зрения все мы являемся потомками первых вирусов, которые обзавелись обменом веществ.

Кандидат № 2: теория «мне все это не нужно». Сторонники данной теории исходят из того, что первоначально вирусы были живыми организмами, ведущими паразитический образ жизни в клетках, но затем вдруг начали избавляться от генов, в которых не испытывали острой необходимости. Так продолжалось до тех пор, пока у них не осталось ничего своего, кроме пары особо упорных генов. Можно сказать, что они доэкономились до последней точки.

Кандидат № 3: теория побега, с которой мы вкратце познакомились чуть выше. Гены, склонные к путешествиям, сбежали из клеток и оставили им на память свое прошлое, которое теперь является неотъемлемой частью их генома.

У всех трех теорий есть свои сильные и слабые стороны, но самое замечательное заключается в том, что, если вам трудно сделать выбор в пользу одной из них, это не повод расстраиваться. Многие ученые считают вполне возможным, что возникновение вирусов шло разными путями. Не исключено, что все три теории верны. Это оказалось бы неожиданным примиряющим фактором для исследователей.

Одним из аргументов в пользу теории «мне все это не нужно» может служить открытие гигантских вирусов. Эта глава в исследовании вирусов началась в 1992 году, когда в больнице английского города Брэдфорда вдруг началась необъяснимая эпидемия пневмонии. Сначала врачи думали, что причиной являются кокки – шаровидные бактерии. Их даже назвали «брэдфордскими кокками», но при сильном увеличении с помощью электронного микроскопа выяснилось, что это вовсе не бактерии, а гигантские вирусы. Они лишь выглядели как кокки. Впоследствии их окрестили мимивирусами из-за способности к мимикрии (маскировке). В ходе дальнейших исследований было установлено, что геном этого вируса состоит из 1,2 миллиона кирпичиков ДНК и содержит более 1200 генов. Это просто гигант среди вирусов. Настоящий Годзилла! Последующие годы показали, что мимивирус не одинок. Существует еще много разновидностей гигантских вирусов с наличием ДНК в геноме, которые, несмотря на свои размеры, до недавних пор ускользали от ученых.

Если по поводу происхождения вирусов имеются более или менее внятные теории, то время возникновения каждого конкретного вируса определить намного сложнее, так как, в отличие от животных и растений, вирусы не оставляют ископаемых окаменелостей. Однако в Музее естествознания (Берлин) удалось найти любопытный экспонат в зале динозавров. Там демонстрируются настоящие гиганты, населявшие нашу планету в прошлом. Но в данный момент речь идет не о гигантском брахиозавре, а о существе, находящемся в его тени. Доходящий нам всего до пояса травоядный Dysalo-tosaurus lettowvorbecki, живший в юрском периоде, кажется, пытается убежать на своих тонких ножках от более крупного хищного ящера. При исследовании позвоночника этого динозавра музейным ученым бросилось в глаза странное утолщение. Выяснилось, что оно может быть следствием заболевания, вызванного дальним родственником сегодняшнего вируса кори. Таким образом, кость, возраст которой составляет 150 миллионов лет, является самым древним в мире ископаемым доказательством наличия вирусов в те времена.

В то же время Pithovirus sibегкит, которому всего 30 тысяч лет от роду, представляет собой совершенно свежий образец. Этот вирус был найден в 2014 году в сибирской вечной мерзлоте, где он дремал со времен мамонтов и саблезубых тигров. Несмотря на такое долгое бездействие, он, оттаяв, оказался способным заразить амебу. Такой вот привет из далекого прошлого. Если вследствие изменения климата вечная мерзлота растает, мы можем оказаться свидетелями возрождения этого и других давно забытых вирусов…

Сегодня наряду с палеонтологией существует и палеовирология. Ученые, специализирующиеся в этой области, не странствуют с лопатами на плечах по отдаленным уголкам мира. Их чаще можно встретить с пипеткой в руках в лаборатории или, что более вероятно, с дымящейся чашкой кофе за компьютером. Ведь место, где можно найти остатки давно исчезнувших вирусов, – это ДНК современных живых организмов. В наследственном материале со временем накапливаются все новые следы неудавшихся пиратских нападений, то есть геномы вирусов, которые проникли в клетку, но по какой-то причине не сумели из нее выбраться. Как бы то ни было, почти 10 процентов нашего генома занимают такие ископаемые и большей частью дефектные последовательности вирусов.

Если в геномах родственных видов животных обнаруживается на одном и том же месте один и тот же ген древнего вируса, можно сделать вывод, что он присутствовал у общих предков обоих видов. В целом все убеждает нас в том, что вирусы с давних пор (если вообще не с самого начала времен) являются нашими спутниками. Доказано, что предки ленти-вирусов появились не позднее 12 миллионов лет назад, предок сегодняшнего вируса гепатита В существует уже 19 миллионов лет, а возраст предшественников вируса Эбола и ретровирусов составляет почти 100 миллионов лет.

Остатки этих вирусов в геномах можно уподобить следам ног на песке пляжа, где их непрерывно разрушают ветер и волны. Точно так же мутации в наследственном материале за миллионы лет могут до неузнаваемости изменить остатки вирусов. В связи с этим можно предположить, что на самом деле вирусы намного древнее, чем их обнаруживаемые в ДНК ископаемые остатки.

Но палеовирологи борются не только с временем. Составляя генеалогическое древо вирусов, они сталкиваются с осложняющим фактором, который заключается в том, что видовые границы не представляют для вирусов непреодолимой преграды. Приходится все время искать двери, через которые они могут проскользнуть, распространяясь от одного вида живых существ к другому. Так, например, ВИЧ попал в организм человека от обезьян, а разные вирусы гриппа перекочевывают к нам то от птиц, то от свиней. Известны даже вирусы, которые могут размножаться в организме и растений, и насекомых или поочередно переходить от насекомых к млекопитающим и обратно.

Ввиду такого горизонтального переноса генов между различными видами вирусов им трудно найти подходящее место на генеалогическом древе, которое предусматривает главным образом вертикальный перенос генов от родителей к потомству.

Кроме того, у вирусов есть еще два свойства, которые способны довести составителей генеалогических древ до отчаяния. Они отличаются большой небрежностью и к тому же склонны воровать, как сороки. Небрежность проявляется в том, что при копировании своего генома они допускают больше ошибок, чем пьяный подросток, который, катаясь на американских горках, пытается отправить СМС своей подружке. С эволюционной точки зрения в этом есть смысл (для вируса, а не для подростка), потому что возникающие мутации изменяют вирус и дают ему возможность приспособиться к новым условиям. Что же касается воровства, то существуют вирусы, которые прихватывают с собой все гены, до которых могут дотянуться. Они заимствуют их и у клеток организма-хозяина, и у других вирусов, причем везде, где только можно. Им безразлично.

ДНК-содержащие вирусы ведут себя в данном плане заметно активнее, чем РНК-содержащие вирусы. Возможно, это объясняется тем, что у них в геноме больше места для наворованного добра. Поэтому составление генеалогического древа, основанного на сравнении нуклеотидных последовательностей, весьма проблематично из-за наплевательского отношения вирусов к своему геному. В связи с этим родственные связи между различными видами вирусов определяются не по сходству геномов, а по сходству капсидов. Но даже в этом случае речь идет не о последовательности, в которой белки располагаются в капсиде, а о способе их «упаковки», потому что здесь у вирусов значительно ограничено пространство для маневра.

Первая такая наследственная линия вирусов была выявлена, когда обнаружилось поразительное сходство капсидов человеческих аденовирусов и вируса одной бактерии, найденной в 1970-е годы в очистных сооружениях города Каламазу в штате Мичиган. Сегодня эта линия насчитывает огромное количество различных вирусов, охватывающих все жизненные ниши и имеющих капсиды икосаэдрической формы (икосаэдр представляет собой шарообразную структуру, поверхность которой состоит из 20 треугольных граней), построенные из белков схожей структуры.

Вместе с тем аденовирусы интересны и сами по себе с точки зрения эволюции, поскольку они встречаются не только у млекопитающих, но и у птиц, рыб, пресмыкающихся и амфибий. Большое количество видов этих вирусов позволяет лучше раскрыть их эволюцию. У аденовирусов имеется 16 генов, входящих в «базовую комплектацию» и заботящихся об их основных нуждах: формировании капсида, размножении наследственного материала и его упаковке в капсид.

Возможно, вы сейчас подумали: «Аденовирусы? О них я еще никогда не слышал». Что ж, вы не одиноки. Аденовирусами заражалось подавляющее большинство людей, но знакомы с ними лишь очень немногие. А ведь они очень широко распространены. Только в человеческом организме обитает более 60 различных типов аденовирусов. Они встречаются у всех позвоночных животных, и некоторые данные указывают на то, что даже динозавры, глядя на солнце усталыми и воспаленными красными глазами, хлюпая носом, кашляя и мучаясь поносом, задавали себе вопрос, когда же все это наконец закончится. Ладно, согласен, для такой комбинации симптомов одного типа аденовирусов будет маловато, но образ нашего динозавра позволяет составить общее представление о спектре заболеваний, которые аденовирусы могут вызвать у человека с хорошо работающей иммунной системой.

Все эти гены, по-видимому, присутствовали уже у общего предка аденовирусов и до сегодняшнего дня занимают, как правило, место в центре их генома. Новые приобретения из числа генов, которые позволяют вирусам приспособиться к организму осетра, белки или еще кого-нибудь, расположены ближе к концам генома ДНК (это напоминает деревенский пивной кабачок где-нибудь в Баварии: по центру стоит стол для местных завсегдатаев, а всякие понаехавшие ютятся вдоль стен и возле туалета). Новые приобретения делались аденовирусами где придется: у клеток хозяев, у других вирусов и даже у бактерий. Многие из украденных генов со временем были приспособлены под нужды вирусов. Одни из них удваивались, другие подвергались основательным мутациям и в результате переставали выполнять свои прежние функции, получая от вирусов совершенно новые задачи.

Поистине, вирусы – пираты генетических морей.