Хюгге от коал. Жизнь среди деревьев - Даниэль Клод

– простые, но грозные паразиты. Они могут чуть больше, чем вооруженный генетический код, завернутый в белковую оболочку, а по размеру меньше 500 нанометров. Они слишком маленькие, чтобы их было видно под световым микроскопом, внедряются в живые клетки своего хозяина, захватывают командный пункт клетки и заставляют ее создавать копии вируса вместо выполнения своих обычных функций. Надежно скрытые внутри клеток-хозяев, такие вирусы, как Эбола, вирус герпеса и коронавирус, трудно поддаются лечению, потому что иммунная система организма не распознает собственные клетки как захватчиков. Противовирусные препараты не могут атаковать вирус напрямую, могут только блокировать способность вируса связываться с клетками, заражать их и размножаться. Как только у вас появляется вирус герпеса, он застревает в вас навсегда. Все, что вы можете сделать, это вылечивать проявления герпеса и предотвратить распространение вируса.

Ретровирусы, такие как и ВИЧ, еще более коварны. Они не только берут на себя управление деятельностью в клетке хозяина, но и физически встраивают свою ДНК в ДНК хозяина, поэтому их становится невозможно уничтожить, и они еще сложнее поддаются лечению. Они не просто внедряются один раз, они создают множество копий своих генов по всему генетическому материалу хозяина, вызывая хаос в функциях клетки. В настоящее время ВИЧ можно подавить до почти неопределяемого уровня только постоянным приемом противовирусных препаратов, но он никогда не исчезает полностью.

Но и этого было мало: ретровирусы коалы добавили в свой арсенал совершенно новый уровень вредительства. В дополнение к клеткам тела некоторые варианты KoRV могут поражать репродуктивные клетки коалы – яйцеклетки и сперматозоиды. Таким образом, он передается не только от одной коалы к другой при контакте, но и от матери к ребенку во время родов. В северных популяциях коал KoRV часто предварительно загружается в ДНК потомства; детеныши рождаются с полным набором: ретровирусом, уже инфицировавшим каждую клетку их организма.

Ретровирусы не новы. Даже ДНК гоминидов демонстрирует признаки того, что около 3 миллионов лет назад в нее вторгся подобный ретровирус, наследие которого мы по-прежнему носим в клетках сегодня. Считается, что около 8 % нашего ДНК принадлежит ретровирусам. Они присутствовали и в геноме коалы в течение миллионов лет в нескольких вариантах. У ретровируса коалы есть много общего с ретровирусом, вызывающим лейкемию у гиббонов в Юго-Восточной Азии, который, вероятно, был занесен в Австралию крысой Melomys или летучей лисицей. Но новые и более смертоносные разновидности заражают популяцию коал и сегодня, заставляя некоторых ученых предполагать, что животные подвергаются «геномной инвазии», поскольку ретровирус коалы распространяется от сильно инфицированных северных популяций коал к южным популяциям с относительно небольшой долей заболевших.

Ретровирусы могут использовать собственные гены коалы против нее, но коалы используют в своих интересах способность ретровирусов производить новые мутации. Это классическая коэволюционная война – эскалация гонки вооружений, – которая происходит в лесах восточного побережья. Неудивительно, что пейзаж с коалами часто похож на поле битвы. Но есть признаки того, что коалы побеждают. Ученые впервые наблюдали новый вид иммунного ответа на ретровирусы со стороны вторичной иммунной системы. Вторичная система использует молекулы, называемые piРНК, вместо антител для идентификации вирусной ДНК и ее поражения. Подобно времени, которое нужно для выработки антител первичной иммунной системой, организму обычно требуется несколько дней, чтобы подготовиться и произвести достаточное количество piРНК для организации защиты от нового захватчика. Но исследователи недавно обнаружили, что у коал бывает немедленная врожденная реакция на KoRV. Распознав общую особенность всех ретровирусных ДНК, они способны запустить быструю атаку piРНК, которая уменьшает воздействие попавших в организм вирусов, в то время как их системы подготавливают основной иммунный ответ генома. Вместо того чтобы сразу умереть, коалы только заболевают, что дает им ничтожный шанс на выздоровление.

Не в интересах вируса сразу убивать своего носителя. Если популяция хозяина полностью вымрет, то с вирусом произойдет то же самое. У более мягких штаммов вирусов – или естественных вакцин, если вам так больше нравится, – существует эволюционное преимущество, это тренирует иммунную систему хозяина и позволяет преодолевать более вирулентные и смертоносные штаммы. Со временем вирусы ослабевают, и менее опасные штаммы становятся более распространенными.

В войне между коалами и ретровирусами ни одна из сторон не может победить. Сражения короткие и жестокие, с периодами непростого перемирия, когда оба вида достигают согласия и учатся жить вместе.

Однако, несмотря на ужасные болезни и смерть, к которой они приводят, наличие ретровирусов – еще не самые плохие новости. В некотором смысле они также определенным образом подзаряжают механизм эволюции. Виды приобретают вариативность, им необходимо адаптироваться и выживать в меняющемся мире с помощью генетических мутаций, что происходит всякий раз, когда с каждым новым поколением создается новая особь. Существа, которые быстро размножаются (например, бактерии) приобретают генетическое разнообразие быстрее, чем те, которые размножаются медленнее (например, млекопитающие). Но у млекопитающих есть другой способ создания генетического разнообразия. Размножаясь половым путем, они смешивают свой генетический материал в каждом поколении (а не производят клоны), что значительно увеличивает разнообразие, ускоряя эволюционные процессы. Внедряясь в генетический код, и особенно в репродуктивные клетки, генетический материал которых складывается для создания нового организма, ретровирусы функционируют аналогичным образом.

«Эволюция движется благодаря мутациям, – говорит профессор Уильям Теуркауф из Массачусетского университета, изучающий реакцию иммунной системы коал на ретровирусные инвазии. – Что делают эти вирусные инвазии: они образуют генетический котел и в основном генерируют большое генетическое разнообразие».

Более того, ретровирусные инвазии усиливают естественный отбор, увеличивая смертность. Как говорится, то, что тебя не убивает, делает тебя сильнее.

* * *

Случайный удачный отбор для острова Френч в основном не зараженных хламидиозом и KoRV коал и тот факт, что впоследствии они расселялись по лесам Виктории и Южной Австралии, почти наверняка спас южную коалу от приближающегося вымирания. Есть ли недостатки в том, что крупные, крепкие коалы так быстро размножаются? Генетическое разнообразие, накапливающееся на протяжении поколений, связано с эволюционным потенциалом. Это своего рода долгосрочный страховой полис, который теоретически позволяет животным адаптироваться к новым болезням или изменениям окружающей среды. На несколько территорий были заселены небольшие стартовые популяции перемещенных коал, тем самым была уменьшена генетическая изменчивость и увеличены риски инбридинга. Например, генетическое разнообразие в человеческих популяциях уменьшается по мере удаления от места эволюционного происхождения нашего вида в Восточной Африке, предположительно, в результате того, что мы произошли от небольшой группы основателей. Аналогичным образом каждый раз, когда небольшое количество коал создает новую популяцию, этот эффект основателя усиливается. Похоже на рецепт генетической катастрофы.

Не то чтобы в настоящее время много свидетельств дезадаптации какой-либо южной популяции коал. У некоторых из них существует высокий генетический риск заболевания почек, что делает их более уязвимыми в жаркую, сухую погоду,