Карл Циммер - Эволюция: Триумф идеи

Бактериям прекрасно живется в это странное новое время. Никогда прежде за всю их долгую историю против них не применяли таких комбинаций молекул, да еще в таких солидных количествах. Гены резистентности к антибиотикам, бывшие проблемой, стали теперь ключом к успеху. Если мы, люди, хотим выжить, мы должны положить конец этой эре.

Бактерии — не единственные паразиты, которых эволюция превратила в глобальную угрозу. За последние несколько десятилетий вирус иммунодефицита человека — причина синдрома приобретенного иммунодефицита, или СПИДа, — появившись вроде бы ниоткуда, вызвал глобальную эпидемию.

Вирусы, подобные ВИЧ, принадлежат к самым необычным паразитам. Они не живые — по крайней мере в том смысле, в каком живут человек и бактерия. У них нет метаболизма, который позволял бы им получать энергию из пищи и выводить отходы. Это всего лишь небольшие наборы ДНК или РНК в плотной белковой оболочке. Когда они вторгаются в клетку, их генетический материал захватывает контроль над производящими белки «фабриками» хозяина. Клетки хозяина начинают выпускать новые копии вируса, которые через некоторое время вырываются из клетки и отправляются на поиски нового дома.

По-своему вирусы так же беспощадны в коэволюции с хозяином, как бактерии. У них нет клеточного механизма, позволяющего обмениваться генами, как у бактерий, но они вполне компенсируют этот недостаток скоростью мутаций. Геном ВИЧ состоит всего лишь из 9000 нуклеотидов (сравним с 3 млрд пар в составе человеческой ДНК). Но внедрившись в нового человека-хозяина и попав в лейкоцит, он начинает бешено делиться. Всего за сутки один-единственный вирус превращается в миллиардные орды.

Почти сразу после того, как вирус начинает размножаться, наша иммунная система начинает узнавать и уничтожать зараженные лейкоциты, уничтожая вместе с ними и вирусы. Но, хотя иммунная система человека способна ежедневно убивать вирусы ВИЧ миллиардами, ВИЧ умудряется многие годы жить в организме человека и выдерживать все атаки. Секрет такого долгожительства — способность к развитию. Ферменты, при помощи которых ВИЧ изготавливает новые копии своих генов, очень небрежны и при каждом копировании генома делают в среднем одну-две ошибки. Среди множества получившихся мутантов обязательно окажутся несколько вариантов, которые иммунной системе трудно будет распознать сразу. ВИЧ размножается стремительно, и резистентные варианты быстро становятся доминирующими в теле данного человека. Иммунной системе потребуется некоторое время, чтобы научиться их распознавать, а когда это произойдет, вирус вновь сменит форму и обличье.

Равновесие между вирусом и хозяином сохраняется годами, вирус все время колеблется на грани между взрывом численности или резким ее падением. Без специальных анализов зараженный человек никак не может узнать, что внутри у него разыгрывается яростная коэволюционная схватка. Присутствие вируса станет очевидным лишь тогда, когда он полностью подавит иммунную систему и откроет путь другим паразитам — т. е. когда начнется полномасштабный СПИД.

В настоящее время созданы лекарства, которые вмешиваются в работу репликацнонных ферментов ВИЧ и замедляют развитие СПИДа. Но, хотя такие препараты против ВИЧ появились всего несколько лет назад, ускоренная мутация вируса угрожает в самом скором времени сделать их бесполезными. Изменяясь, вирус не только уходит из-под удара новейших средств иммунной системы, но и спасается от действия лекарств. Для этого достаточно одной-двух мутаций. Всего за несколько недель количество вирусов в крови пациента может вновь подскочить до уровня, который наблюдался до начала лечения.

Можно, конечно, переключиться на другой препарат — и, если получится, уничтожить большую часть резистентных к первому лекарству вирусов, но среди уцелевших могут появиться новые мутанты, обладающие сопротивляемостью уже к новому препарату. Поэтому врачи предпочитают давать пациенту коктейль из нескольких препаратов одновременно. Сопротивляемость к одному лекарству вирус, возможно, получит после одной-двух мутаций, но вероятность того, что ему удастся одновременно уйти из-под удара нескольких препаратов, гораздо меньше. Тем не менее резистентные вирусы появляются даже при применении многокомпонентного лекарственного коктейля.

Никто сейчас не может сказать, станут ли когда-нибудь лекарственные смеси реальным средством лечения от СПИДа. В лучшем случае эти препараты лишь помогают сдерживать рост численности вирусов, да и стоит такой курс не один десяток тысяч долларов в год, что делает его недоступным для громадного большинства жертв СПИДа. Некоторые исследователи, пытаясь найти иные пути и методы лечения, изучают историю вируса. Возможно, в его прошлом кроются факты, которые помогут найти лечение.

Когда СПИД был впервые идентифицирован как отдельное заболевание, казалось, что он появился ниоткуда. В начале 1980-х гг. американские геи начали погибать от различных странных болезней, с которыми здоровая иммунная система должна была бы справиться без труда. Оказалось, что иммунная система этих людей разрушена. Исследователи во Франции и США довольно быстро выяснили, что причина кроется в ВИЧ — вирусе иммунодефицита человека. Они также выяснили, что это опасный, но нестойкий вирус. Если вирус гриппа или простуды может передаваться по воздуху, через прикосновение губ и пальцев, то ВИЧ для этого необходима помощь: он должен перебраться непосредственно из кровотока прежнего хозяина в кровоток нового. Это может произойти во время полового акта, при использовании одного и того же шприца без стерилизации или при переливании зараженной крови.

К концу 1980-х гг. стало ясно, что человечеству грозит глобальная эпидемия. Но СПИД не похож на другие инфекционные заболевания. Так, во время эпидемии в Европе XVII в. заболевший бубонной чумой человек умирал, как правило, через несколько дней; ВИЧ, бывает, живет в человеке 10–15 лет и лишь потом сводит его в могилу. Именно неторопливость и скрытность ВИЧ виной тому, что значительную часть десятилетия с 1980 по 1990 г. инфекция распространялась почти незаметно, потихоньку переползая от одной ничего не подозревающей жертвы к другой. К 2000 г. от СПИДа страдало 36 млн человек, а 21,8 млн уже умерли от этой болезни. Самый тяжелый удар пришелся на Африку южнее Сахары, где в настоящее время СПИДом заражены 25,3 млн человек.

Откуда же взялся ВИЧ? О жизни этого вируса до начала 1980-х гг., когда началась эпидемия, нет практически никаких данных. (Отметим, что первый известный образец вируса получен из крови пациента в Заире в 1959 г.) Но ученые могут вернуться назад во времени и выяснить историю ВИЧ по генетическому коду современных вирусов — построить эволюционное древо ВИЧ.

Вирус иммунодефицита человека принадлежит к классу лентивирусов — вирусов с длительным инкубационным периодом (lentos на латыни значит «медленный»), У кошек, как диких, так и домашних, есть вирус иммунодефицита кошек; у коров — вирус иммунодефицита коров. И, что самое существенное, у приматов тоже есть соответствующий вирус — вирус иммунодефицита обезьян, очень напоминающий ВИЧ. Однако, в отличие от человека, большинство зараженных таким вирусом обезьян не заболевают. Возможно, когда-то этот вирус был для обезьян столь же смертельным, как ВИЧ в настоящее время для человека, но естественный отбор сохранил жизнь только резистентным обезьянам.

Ученые нашли доказательства того, что эпидемия ВИЧ — результат перехода обезьяньего вируса от приматов к человеку, причем происходил этот переход несколько раз. Существует множество штаммов ВИЧ, которые подразделяются на две основные группы: ВИЧ-1 — форма, распространенная в большинстве частей света, и ВИЧ-2 — форма, распространенная только в Западной Африке. В 1989 г. вирусолог Ванесса Хирш из Джорджтаунского университета и ее коллеги обнаружили, что ВИЧ-2 больше похож на вирус иммунодефицита обезьяны мангабея из Западной Африки, чем на ВИЧ-1. Точно также вирус мангабея больше похож на ВИЧ-2, чем на вирусы иммунодефицита других обезьян. Мангабеев в Западной Африке не только держат дома как домашних любимцев — на них охотятся, их едят. Хирш предположила, что в случайные царапины, полученные на охоте, попадала зараженная обезьянья кровь. Именно таким образом человек получил от обезьяны вирус иммунодефицита, который, мутировав, и превратился в ВИЧ-2.

ВИЧ-1 распространен гораздо шире, чем ВИЧ-2, но его история была четко восстановлена лишь в 1999 г. Беатрис Хан из Алабамского университета в Бирмингеме с коллегами обнаружила, что ближайшим известным родственником ВИЧ-1 является вирус иммунодефицита обезьян в той форме, в какой он встречается у шимпанзе. И не просто у шимпанзе — все вирусы, максимально похожие на ВИЧ-1, обнаружены в образцах единственного подвида шимпанзе — Pan troglodytes troglodytes, живущих в Габоне, Камеруне и соседних с ними странах экваториальной части Западной Африки. Именно от этого подвида шимпанзе, сделала вывод Хан, человек и унаследовал вирус ВИЧ-1, причем это происходило в разное время по крайней мере трижды.