Планета вирусов

В последующие годы были прочитаны геномы других вирусов, включая вирус натуральной оспы в 1993 г. Сравнив его геном с геномами других вирусов, исследователи получили некоторое представление о работе его белков. Затем секвенировали геномы штаммов вируса натуральной оспы со всего мира, и оказалось, что разновидностей совсем немного – это важная информация для исследователей, если они хотят подготовиться к будущим вспышкам оспы.

Изобретение технологий секвенирования генома открыло путь другому крупному достижению: ученые начали синтезировать гены, собирая их из нуклеотидов с нуля. Вначале они собирали короткие цепочки генетического материала. Уже на этой ранней стадии Экард Уиммер, вирусолог из Университета Стоуни-Брук, сообразил, что у вирусов достаточно маленькие геномы, поэтому их можно было синтезировать целиком. В 2002 г. он со своими коллегами использовал геном вируса полиомиелита как матрицу для синтеза тысяч коротких фрагментов ДНК. Затем с помощью ферментов эти отрезки сшили воедино и использовали получившуюся молекулу ДНК как матрицу для синтеза соответствующей ей молекулы РНК – иными словами, физической копии всего генома вируса полиомиелита. Когда Уиммер и его сотрудники добавили эту РНК в пробирки с ферментами и нуклеотидами, там самопроизвольно синтезировались живые вирусы полиомиелита. Иными словами, они создали вирус с нуля.

Уиммер утверждал, что эту новообретенную власть ученые смогут использовать во благо человечество. Можно конструировать вирусы с прицельными изменениями генома, чтобы разобраться, как они работают. Можно редактировать вирусные геномы, чтобы обезвредить самые опасные вирусы, угрожающие здоровью людей, и превратить их в новые вакцины. Уиммер развил свою идею, став сооснователем компании по производству вакцин, которая начала применять искусственные вирусы в качестве экспериментальных вакцин от таких заболеваний, как грипп, лихорадка Зика и COVID-19[9].

И все же критиков беспокоило, что технология Уиммера может попасть в недобрые руки и кто-нибудь начнет производить вирусы с целью напустить их на человечество. Однако по поводу искусственной оспы опасений поначалу не было. У вируса натуральной оспы геном примерно в 30 раз больше, чем у вируса полиомиелита, и искусственный аналог собрать настолько сложно, что подобная угроза казалась научной фантастикой.

В 2018 г. она существенно приблизилась к реальности. Дэвид Эванс, вирусолог из Альбертского университета, совместно со своими коллегами синтезировал вирус лошадиной оспы – одного из неопасных родственников вируса натуральной оспы. Они воспользовались комплексом передовых генетических технологий, созданных уже после опыта Уиммера. Ученые отослали по электронной почте последовательности десяти длинных фрагментов ДНК вируса лошадиной оспы компании, принимающей заказы по почте. Компания синтезировала молекулы и отправила их обратно ученым. Каждый сегмент сам по себе был безвреден. Но когда Эванс и его коллеги ввели их в клетку, кусочки сложились в единую молекулу ДНК. И эта новая молекула могла давать начало жизнеспособным вирусам лошадиной оспы.

«Миру просто необходимо принять тот факт, что это возможно», – сказал Эванс репортеру Science. Вся проделанная работа обошлась ему лишь в 100 000 долларов.

Через тысячи лет страданий и неведения, окружавших натуральную оспу, мы наконец начали постигать ее природу и остановили ее опустошительное шествие. Вместе с тем, познав ее природу, мы поняли: как угроза человечеству она никогда не может быть окончательно ликвидирована. Наши новообретенные знания о вирусах подарили натуральной оспе своего рода бессмертие.

Эпилог

Инопланетянин из градирни Гигантские вирусы и что же такое вирус

Всюду, где на Земле есть вода, есть жизнь. Вода в гейзерах Йеллоустона, в лужицах Пещеры кристаллов или в градирне на крыше больницы.

В 1992 г. микробиолог Тимоти Роуботэм взял пробу воды из градирни больницы в английском городе Брадфорде. Он поместил ее под микроскоп и увидел бушующую стихию жизни. Там были амебы и другие одноклеточные величиной с человеческую клетку. Там были бактерии, мельче примерно в 100 раз. Роуботэм искал причину вспышки пневмонии, разбушевавшейся в Брадфорде. Среди микроорганизмов, обнаруженных им в воде из градирни, нашелся, как ему показалось, подходящий кандидат – шарик размером с бактерию, сидевший внутри амебы. Роуботэм решил, что открыл новую бактерию, и назвал ее в честь своего города Bradfordcoccus.

Несколько лет Роуботэм пытался понять, что такое Bradfordcoccus и был ли он виновником вспышки пневмонии. Он пытался определить генотип патогена, сравнивая с генотипами других видов бактерий. Но совпадений не находилось. В 1998 г. сокращение финансирования вынудило его закрыть лабораторию. Но вместо того, чтобы уничтожить свой загадочный Bradfordcoccus, он попросил французских коллег сберечь образцы.