Гигантские вирусы

Несколько дней назад в американском научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences вышла статья с описанием самого большого из известных на сегодня вирусов – авторы назвали его Megavirus chilensis. Из-за внушительных по меркам микромира размеров – M. chilensis можно увидеть в обычный световой микроскоп – ученые сначала приняли его за бактерию. Это не первый гигантский вирус, обнаруженный за последнее время, и существование таких “нанопереростков” заставляет биологов пересмотреть имеющиеся гипотезы о происхождении и без того необычных созданий. 
Вирусы отличаются от всех остальных существ, обладающих генетической информацией в форме нуклеиновых кислот (более привычным было бы определение “живые существа”, однако в случае вирусов ученые до конца не определились, можно ли использовать этот термин), тем, что не могут самостоятельно размножаться – для воспроизведения эти существа используют гены и белоксинтезирующий аппарат своих жертв. Вирусы поселяются в клетках и заставляют их работать на собственные нужды – вместо того, чтобы производить необходимые для нормальной жизнедеятельности белки, клетка начинает синтезировать белки вируса. Постепенно зараженная клетка полностью заполняется вирусными частицами, в какой-то момент ее оболочка разрывается, и “новорожденные” выходят наружу (этот экстремальный сценарий развития вирусов - не единственный из возможных, но, безусловно, самый эффектный).
До начала нового тысячелетия считалось, что все вирусы отличаются весьма скромными размерами. Это казалось естественным следствием генетического аскетизма - так как вирусы не занимаются никакой активной жизнедеятельностью, а только ищут новые жертвы и воспроизводят сами себя (да и то силами зараженных клеток), им не нужно “носить с собой” множество генов и белков. Диаметр в несколько десятков, в крайнем случае, в пару сотен нанометров, конечно, не считался определяющим признаком вирусов, но уж точно был их обязательной чертой. Но в 2003 году группа ученых описала нечто, по всем признакам напоминавшее вирус, но бывшее в несколько раз больше, чем надо. Странную находку назвали мимивирусом. 
Спустя пять лет исследователи нашли еще одного вируса-гиганта. Как и предыдущий рекордсмен, он обитал в клетках амеб, живущих в башенном охладителе. “Неправильный” вирус по размерам превосходил своего предшественника, поэтому ученые назвали его мамавирусом. Изучая нового чемпиона, специалисты обнаружили еще одну удивительную вещь – внутри мамавируса обитал еще один крошечный вирус-паразит. До сих пор о возможности существования таких двойных паразитов не шло речи даже в теории!
Постепенно стало очевидно, что гигантские вирусы с огромными геномами – это не единичные причуды природы, а относительно распространенные создания (за несколько лет специалисты открыли еще несколько “родственников” мама- и мимивирусов). Изучение их ДНК принесло еще один сюрприз – среди генов “переростков” исследователи нашли последовательности, необходимые для синтеза белков.
Наличие этих генов у паразитов, полностью полагающихся на белоксинтезирующий аппарат клетки-хозяина, во-первых, окончательно размыло границы между вирусами и бактериями, а, во-вторых, вновь поставило вопрос о происхождении вирусов. Вновь – потому что на сегодняшний день ученые так и не пришли к единому мнению по этому поводу. 
Специалисты пытаются понять, как появились странные вирусы с “лишними” генами – возникли они в эволюции один раз как забавная случайность или же такие вирусы и есть норма, а более привычные их собратья с течением времени просто избавились от ненужного генетического груза. Для того чтобы сделать выбор в пользу одного из этих предположений, необходимо сравнить геномы нескольких гигантских вирусов, которые достаточно далеко отстоят друг от друга в эволюционном плане. До самого недавнего времени такой возможности у исследователей не было – вирусы, геномы которых были расшифрованы, находились на слишком близко “растущих” ветвях эволюционного дерева. 
Ситуация изменилась несколько лет назад, когда ученые под руководством профессора Жана-Мишеля Клавери (Jean-Michel Claverie) выделили новый вид гигантских вирусов из образцов прибрежных вод, взятых возле морской биологической станции Лас Крусес в Чили. По габаритам Megavirus chilensis уверенно занял первое место среди всех вирусов-гигантов – диаметр покрытых длинными выростами частиц превышал 680 нанометров. Далеко не все бактерии дорастают до такого размера. 
Генетически M. chilensis тоже оставил позади всех конкурентов: по сравнению с самыми крупными из гигантов – мимивирусами - геном мегавируса на 6,5 процентов длиннее. При этом 23 процента генов гиганта являются уникальными – то есть у них нет “родственников” среди генов мама- и мимивирусов. Остальные последовательности, кодирующие белки, в той или иной степени сходны с генами мимивирусов. 
Как полагают авторы, полученные ими результаты подтверждают гипотезу о происхождении гигантских вирусов от общего предка еще больших размеров и с еще более сложным геномом. Ученые даже составили список генов, присутствующих как у мими- так и у мегавирусов и, предположительно, унаследованных от этого самого общего предка. Появление у мегавирусов специфичных генов, часть из которых необходима для обеспечения синтеза белков, Клавери и коллеги списали на горизонтальный перенос – прямое заимствование организмами генов у своих сородичей. В микромире этот процесс весьма распространен. 
К сожалению, найти неоспоримые подтверждения этой гипотезы, скорее всего, исследователям не удастся. В отличие от динозавров, состоящих из десятков килограммов мяса и хорошо сохраняющихся в окаменевшем виде костей, вирусы не оставляют материальных следов своего существования. Ученые делают выводы об эволюции вирусов и бактерий, основываясь на исследовании ДНК их потомков. Впрочем, этот метод, несмотря на порой слишком широкие возможности для интерпретаций, дает вполне убедительные результаты.