Живое и неживое. В поисках определения жизни - Карл Циммер

строила оборону, обучаясь прицельно атаковать вирус антителами, которые могли помешать ему заразить следующие клетки. Но у врага были собственные коварные уловки, закодированные в генах. Он мог отключать систему оповещения внутри пораженных им клеток. У некоторых больных он размножался бесконтрольно, спускаясь в легкие. Иммунная система утрачивала свою хирургическую точность, скатываясь до грубой силы и разбрасывая токсичные соединения во всех направлениях. Жертвы вируса медленно тонули в океане, который был произведен их собственным организмом.

Если бы SARS-CoV-2 всегда поражал своих жертв быстро и тяжело, не исключено, что бороться с ним было бы проще. Заболевшего человека можно, к примеру, поместить в карантинную палату. Но, прежде чем проявить первые симптомы, SARS-CoV-2 таился внутри своих носителей по нескольку дней. Люди жили повседневной жизнью, не подозревая о том, что внутри у них размножаются вирусы, или о том, что выдыхают тучи заразы. Они спокойно обедали в кафе и ресторанах, работали в кол-центрах, облокачивались на поручни круизных лайнеров, бороздивших Тихий океан. Заразив окружающих, некоторые носители вируса в конце концов заболевали. А другие – нет.

Люди, не знавшие о том, что инфицированы, разнесли COVID-19 из Уханя. Кто-то поехал в другие районы Китая, чтобы отпраздновать с родственниками Новый год по лунному календарю. С пассажирами самолетов инфекция попала в Европу, а оттуда на другие континенты. Размножаясь, вирус мутировал, и появлялись новые штаммы с иными генетическими прописями. По мутациям ученые реконструировали их путешествия от государства к государству, от города к городу. Некоторые страны справлялись с пандемией хорошо, многие же – из-за гнета бедности или в силу самонадеянности высокого уровня жизни – испили чашу бедствий сполна.

Трудно найти другой пример столь молниеносного и тяжкого нокаута для человечества. Трудно найти и пример более успешного размножения: с помощью нашего вида вирус произвел квадриллионы собственных копий за считаные месяцы.

И тем не менее, несмотря на все это, многие ученые скажут, что SARS-CoV-2 неживой. Он не заслуживает допуска в элитарный клуб под названием Жизнь.

Тысячи лет люди были знакомы с вирусами только по смертям и опустошению, которые те несли. Врачи давали вирусным болезням названия – оспа, бешенство, грипп. Рассматривая в XVII в. с помощью своего микроскопа капельки воды, Антони ван Левенгук обнаружил там бактерии и прочие крошечные чудеса, но вирусы разглядеть не смог, поскольку они гораздо мельче. Когда два столетия спустя исследователи наконец открыли вирусы, они все равно так и не увидели их по-настоящему.

В конце XIX в. небольшая группа европейских ученых изучала заболевание табачных листьев – так называемую табачную мозаику. При ней рост кустиков замедлялся, а листья покрывались пятнами. Растерев пораженный лист с водой, исследователи впрыскивали жидкость в здоровые растения и наблюдали, как те тоже заболевают. Но, пытаясь найти в растворе патоген, ни бактерий, ни грибков ученые не обнаруживали[286]. Похоже, это было нечто совершенно иное.

Голландский исследователь Мартин Бейеринк процедил растертые листья пораженного табачного куста сквозь керамический фильтр. Его поры были слишком мелкими, чтобы сквозь них проскользнула бактерия. Получилась прозрачная жидкость. Но все равно оказалось, что заболевание передается очередному растению. Бейеринк заключил, что в табачных кустах размножается какой-то невидимый агент. В 1898 г. он назвал его «вирус», использовав древнее слово, обозначавшее яд.

Впоследствии специалисты отыскали вирусы, вызывающие бешенство, грипп, полиомиелит и многие другие страшные заболевания. Некоторые действовали только на определенные виды животных, другие же – только на растения. Биологи открыли фаги – вирусы, поражающие исключительно бактерии. Первым вирусом в истории, который удалось рассмотреть, стал именно фаг.

В 1930-е гг. инженеры сконструировали электронные микроскопы, достаточно мощные для того, чтобы в поле зрения попал мир вирусов. Изобретение позволило увидеть фаги, сидящие на бактерии-хозяине. Те фаги походили на кристаллы, установленные на проволочных ножках. Другие вирусы оказались похожими на змей, третьи – на футбольные мячи. SARS-CoV-2 относится к коронавирусам, названным так из-за белкового гало, «украшающего» их поверхность. Такое гало напомнило вирусологам корону из газовых струй, которая становится видна во время солнечного затмения.

Биохимики разобрали вирусы на молекулярные составляющие. Начали с открытого Бейеринком вируса табачной мозаики, который, как оказалось, содержит белки, построенные из того же набора аминокислот, что и у нас. Но среди этих белков биохимики не обнаружили ни одного фермента из тех, которые наши клетки используют для метаболизма. Вирусы не питаются и не растут. Старые не производят новые, по крайней мере напрямую. Вирус – это просто перепакованный набор атомов самого вирусоносителя.

Для биологов, искавших определение жизни, эти объекты стали головной болью. Исследователи не могли отмахнуться от вирусов, ведь те явно обладали некоторыми признаками живого. Но не всеми. Как было бы удобно, если бы они оказались фантомами вроде батибиуса или радиобов! Но чем больше ученые занимались вирусами, тем сильнее убеждались в их реальности и тем более загадочной представала их природа.

«Если спросят, жива или мертва проходящая через фильтр частица – вирус, – писал в 1937 г. британский вирусолог Норман Пири, – вот единственный разумный ответ: "Не знаю; мы знаем много всего, что он умеет, и еще много всего, чего он не умеет, и если какая-нибудь комиссия даст определение понятию живого, тогда я попытаюсь проверить, подходит ли он под это определение"»[287].

Пири и его собратья-вирусологи продолжали открывать основные свойства вирусов[288]. Внутри их белковых оболочек и жировых мембран заключена группа генов, скрепленных вместе определенными белками. Но у них совсем нет собственной АТФ, которая давала бы энергию для химических реакций. Снаружи вирусы покрыты лохматой шубой белков в сахарной глазури. Эти белки, как правило, точно пристыковываются к белкам на поверхности клеток. Стыковка – первый этап вирусной инфекции, и для «успеха» она должна быть точной, как у ключа с замком. Это одна из причин, по которым вирусы столь избирательны по части поражаемых видов и способны влиять лишь на одни типы клеток, но не на другие.

Как только вирус садится на клетку, ее оболочка расступается и ценный груз генов – собственность вируса – попадает внутрь. Если суть жизни заключается в тиражировании генов, то вирусы должны определенно считаться живыми. Гены некоторых из них закодированы в ДНК с использованием того же четырехбуквенного алфавита, которым записана и наша собственная наследственность. Пораженная клетка прочтет эту вирусную ДНК и синтезирует молекулы РНК, на основе которых затем будет производить белки для чужака-оккупанта.

Но Пири и другие вирусологи обнаружили, что многие вирусы упростили этот порядок процессов. В 1930-е гг. британский исследователь получил данные, указывавшие, что гены вируса табачной мозаики состоят не из ДНК, а из РНК. Дальнейшие исследования показали, что и у многих других гены построены из РНК, в том числе у SARS-CoV-2. Когда РНК-вирусы внедряются в клетку, их гены транслируются напрямую в белки. Вот таким исключительно