Вирус внезапно превратился из убийцы в защитника

Учёные впервые зафиксировали, как вирус перестал вредить организму-хозяину и начал помогать ему выжить. Самое удивительное, что эта перемена была молниеносной.

Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале PNAS группой во главе с Сантьяго Еленой (Santiago Elena) из Института интегративной системной биологии в Испании.

Разумный эгоизм

Когда речь заходит о вирусах, мы сразу вспоминаем о возбудителях опасных болезней. И, как показывает пандемия COVID-19, у нас есть на то веские основания. Однако в епархии медицины находится лишь крошечный уголок обширного мира вирусов.

Во-первых, собственные вирусы есть не только у людей и животных, но и у растений, грибов и даже бактерий. Во-вторых, эти крошечные квартиранты далеко не всегда приносят болезнь и смерть. Многие из них существуют в клетках хозяина как безобидные попутчики. А иногда вирус и вовсе жизненно необходим своему носителю.

Так, бывает, что вирус защищает ядовитый организм от его собственного яда. Или исправляет генетические дефекты в клетках хозяина. Или выполняет ещё какую-нибудь полезную функцию. Подробнее об этом можно узнать из научно-популярной книги Карин Мёллинг "Вирусы. Скорее друзья, чем враги".

И со стороны вируса это вовсе не альтруизм, а разумный эгоизм. С точки зрения эволюции цель этого микроскопического создания, как и любой другой формы жизни, состоит в том, чтобы произвести на свет как можно больше собственных копий. Ему вовсе не выгодно убивать хозяина, ведь вместе с последним умрут все экземпляры "квартиранта" в его клетках. Гораздо полезнее не мешать своему носителю жить, а заодно распространять вирус вокруг себя. А ещё лучше всячески способствовать выживанию хозяина, а вместе с ним и своему собственному.

Поэтому мутации в генах вируса, позволяющие ему мирно сосуществовать с носителем, наверняка будут поддержаны естественным отбором. Другое дело, что мутации происходят случайно, и не всем вирусам повезло заполучить столь полезный эволюционный багаж. А потому и не все они дружелюбны, к огромному сожалению для охваченного пандемией человечества.

Так биологи объясняют существование вирусов, полезных для своего хозяина. Однако до сего дня они ещё ни разу не видели своими глазами, чтобы какой-нибудь патоген "переобулся в воздухе" и из врага превратился в помощника.

И вот теперь учёные зафиксировали именно такой случай.

Резуховидка Таля – излюбленный объект экспериментов биологов.

Фото Marie-Lan Nguyen/Wikimedia Commons.

Пережить кризис вместе

Вирус мозаики турнепса (turnip mosaic virus) поражает растения из семейства крестоцветных, к которому относится, например, капуста.

В их числе и резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). Короткий геном этого растения хорошо изучен, и биологи часто используют его в своих экспериментах. Вирус мозаики турнепса опасен для резуховидки, он вызывает у неё заболевание.

Авторы нового исследования проверяли, как заражённые этим вирусом растения реагируют на нехватку воды. И учёные заметили нечто странное.

"В обычных условиях вирус проявляет себя в своём классическом образе патогена, убивая [нормально] орошаемые растения. Однако заражённые растения, подвергавшиеся стрессу из-за засухи, оставались в живых", – рассказывает Елена.

Точнее говоря, заражённые вирусом экземпляры резуховидки в засушливых условиях выживали на 25% чаще, чем их здоровые собратья.

Заинтригованные исследователи изучили геном бывшего патогена. Они обнаружили, что в генах вируса, обитавшего в клетках растения в засушливых условиях, произошли многочисленные мутации.

Эти изменения, во-первых, сделали вирус менее вредным для резуховидки. А во-вторых, они "научили" его регулировать биологические часы хозяина. В результате этого заботливого управления растение теряло меньше воды, что было жизненно важно в условиях дефицита влаги.

В порядке эксперимента учёные собрали образцы вирусов, развившихся в засушливых условиях, и заразили ими здоровые и нормально орошаемые экземпляры резуховидки. Опыт подтвердил, что вирусы, "научившиеся гуманности" к хозяевам во время засухи, не теряют её и при возвращении в нормальные условия.

"Варианты вируса, которые развились в условиях нормального орошения, продолжают убивать растения, в то время как развившиеся на растениях в засушливых условиях – нет, даже когда они инокулируются (внедряются – прим. ред.) в здоровые и хорошо орошаемые растения", – говорит Елена.

Другими словами, под давлением внешних обстоятельств эволюция изменила вирус, а вместе с ним и его взаимоотношения с хозяином. Причём это произошло практически мгновенно: за время жизни одного поколения растений (сами вирусы, конечно, успели размножиться множество раз). Исследователи подчёркивают, что это первый подобный случай, зафиксированный наукой.

Теперь исследователи планируют провести похожий эксперимент уже с вирусами животных. Они собираются использовать червей Caenorhabditis elegans. Эти небольшие примитивные создания изучены биологами вдоль и поперёк. Поэтому они такой же популярный объект экспериментов с участием животных, как резуховидка Таля с участием растений.

Также учёные собираются выяснить, нельзя ли поставить "дружелюбный" вариант вируса мозаики турнепса на службу человечеству. Ведь глобальное потепление делает проблему засухи всё острее.

К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о коренном пересмотре классификации вирусов.