Человека создали вирусы

Когда учёные начали расшифровывать наш геном, оказалось, что он почти наполовину состоит из частиц вирусов. О том, как мы приручили этого врага, в ИКЦ рассказали молодые учёные сообщества «15х4».

Проект «15х4» — это международное движение любителей науки. Появилось оно в то время, когда Интернет и компьютеры были доступны не всем. Энтузиасты сообщества собирались за чашкой чая и рассказывали друг другу, что нового прочитали в статьях или книгах. Теперь «15х4» охватывает многие города. Молодые учёные разъезжают с бесплатными 15-минутными лекциями и делятся знаниями. Они считают, что наука и образование могут улучшить жизнь людей и влиять на будущее. В Калуге они не впервые. В этот раз выпускница кафедры биологии МГУ генетик Анна УРУМ рассказала о вирусах и о том, чем они могут быть нам полезны.

Вирусы бывают разные

— Скорее всего, вирусы известны вам как нечто неприятное: бяки, вызывающие грипп, герпес, бешенство, полиомиелит, — говорит Анна. — Они действительно ведут себя неприлично: проникают в наши клетки, заставляя их работать на себя, производить всякие детальки, из которых потом и собираются. А собравшись внутри, они ещё и разрушают клетку, чтобы выбраться наружу, — ну полное свинство!

Но бывают такие товарищи, как ретровирусы, которые действуют ещё более нагло. К ним, например, относится ВИЧ. Ретровирусы проникают в геном, встраиваются внутрь и оттуда начинают разрушительную работу.

А могут ли вирусы быть полезными? Оказывается, ещё миллионы лет назад наши собственные клетки уже умели «приручать» вирусы. Понятно, что это вопрос эволюционных масштабов, и называется он «молекулярное одомашнивание» — это когда клетка каким-то образом использует вирус в своих целях. Как же это происходит?

Наполовину из вирусов

— Давайте посмотрим, из чего состоит вирус. Некоторые из них имеют мембранную оболочку, покрытую «шипами», — это белки. Мембранная оболочка необязательный элемент — скорее всего, они стащили её у клетки-хозяина. Существуют вирусы, у которых её нет. Под ней — вторая, обязательная оболочка: капсид, она состоит только из белков и содержит самое важное — генетическую информацию вирусов, которая хранится, как и у нас, в молекулах ДНК. Проникая в наши клетки, вирус снимает с ДНК копию в виде молекулы РНК, будто отксерил пару страниц. После чего начинает собирать белок.

Но для ретровирусов это слишком просто. Кстати, названы они так не потому что старые, а потому что у них всё происходит наоборот (от латинского ретро — «обратно»). Они «решили» хранить свою генетическую информацию в виде РНК… Так уж пошла эволюция… Когда ретровирус попадает в клетку, он делает копию РНК в виде ДНК, которая внедряется в ядро нашей клетки, встраивается там в геном и начинает производить новые вирусные геномы. Иногда вирусу удаётся встроиться в половые клетки и передаваться из поколения в поколение. Если один из вирусных ­генов сломается, остальные продолжат работу и будут производить его части, но полноценный вирус собраться из них и выйти из клетки уже не сможет. Такие застрявшие в клетке ретровирусы окончательно потеряли способность формировать полноценные вирусные частицы — только какие-то поломанные белки.

Сколько у нас в геноме сломанных вирусов? Оказывается, 45% — это что-то вирусного происхождения, грубо говоря, бывшие вирусы или размножившиеся вирусоподобные объекты. И всего около 1% — важные структуры, кодирующие информацию. А остальное — вообще неизвестно что, не имеющее никакой функции. Мы — это наш геном, но половина генома — не мы.

Как приручить и зачем это надо?

— Первое, что могут предложить ретровирусы — фермент теломераза, чтобы наши клетки никогда не умирали. Теломераза — это специальный белок, который занимается тем, что достраивает кончики хромосом. У нас постоянно идёт деление клеток. Организм стареет, потому что при каждом делении клетки цепочка укорачивается, возникает опасность повреждения. Кончики цепочки надо достраивать. Теломераза делает это и спасает наши клетки от старения. А знаете, откуда она взялась в нашем организме? Теломераза имеет вирусное происхождение. Когда-то организму наших предков удалось «приручить» какой-то ретровирус и использовать его таким образом, чтобы он достраивал кончики хромосом.

Второй случай, когда нам пригодились вирусы, — это система приобретённого иммунитета. ­Некоторые древние ретровирусы помогают организму формировать антитела.
Кроме того, в геноме млекопитающих обнаружили ген, который необходим для развития плаценты. Для этого нам понадобились белки мембранной оболочки клетки вируса (те самые «шипы»), которые нужны им, чтобы проникнуть в клетку, слиться с ней. Плацента как раз и состоит из слившихся клеток.

10 фактов о вирусах

1. Существует две версии природы вирусов. Они не являются живыми существами. У них нет клеток, они не умеют преобразовывать пищу в энергию. Вторая — противоположная: вирусы — живые, они имеют гены, размножаются, для них действуют процессы естественного отбора.

2. Слово «вирус» произошло от латинского «яд», или «грязная жидкость».

3. В 1992 году учёные проследили путь пневмонии, вспыхнувшей в Англии: оказалось, что это вирус, скрывавшийся внутри амёбы, живущей в башнях градирни (охладительная башня). Он был настолько крупным, что  вначале его приняли за бактерию.

4. Вирусы умеют заражать животных, растения, грибки, одноклеточные организмы и бактерии.

5. Мы все, возможно, результат работы вирусов, так как значительная часть нашего генома содержит «осколки» и целые части вирусов, которые внедрились в организм наших предков миллионы лет назад и были «одомашнены».

6. Большинство из внедрённых в наш геном древних вирусов не существует в наше время.

7. В 2005 году французские учёные начали работу по «воскрешению» древних вирусов. Один из них, под  кодовым названием Феникс, оказался нежизнеспособным.

8. Некоторые вирусные осколки в нашем геноме, видимо, ответственны за работу иммунной системы и за развитие онкологических заболеваний.

9. Мы все являемся дальними родственниками. Учёные имеют основания считать, что миллиард лет назад один из вирусов внедрился в клетку бактерии и из этого получилось клеточное ядро, которое впоследствии привело к образованию жизни на Земле.

10. Детально описано более 6 тысяч видов вирусов, хотя предполагают, что на самом деле их более 100 миллионов.