Планета вирусов

Тем не менее теоретически вирус, вероятно, способен обзавестись этой информацией и по-настоящему ожить. В конце концов, вирусы не высечены в камне. Благодаря случайной мутации какие-то из их генов могут удвоиться, возникнут новые копии, которые затем возьмут на себя новые функции. Либо вирус может случайно захватить гены другого вируса или даже хозяйской клетки. Его геном будет расширяться, пока он не сможет питаться, расти и делиться самостоятельно.

Хотя допустить вероятность подобной эволюции вирусов в направлении к жизни было несложно, ученые видели на этом пути огромное препятствие. Организмы с большими геномами нуждаются в надежном механизме копирования. С увеличением генома растет и вероятность вредных мутаций. Мы оберегаем наш гигантский геном от этого риска с помощью ферментов, исправляющих ошибки, как это делают другие животные, растения, грибы, простейшие и бактерии. Однако у вирусов таких ферментов нет. Поэтому ошибки копирования у них происходят во много раз чаще, чем у нас, – больше чем в тысячу раз.

Высокая скорость мутирования вирусов может накладывать ограничения на размер их генома, а значит, мешать им стать истинно живыми. Если геном вируса становится слишком большим, вероятность летальной мутации возрастает. Следовательно, естественный отбор у вирусов должен благоприятствовать маленьким геномам. Если это так, то вирусам, возможно, негде разместить гены, которые позволили бы им обращать простые молекулы в новые гены и белки. Они не могут расти. Они не могут освобождаться от отходов. Они не могут защититься от жары и холода. Они не могут размножаться делением.

Из всех этих «не» складывалось одно большое, сокрушительное «НЕ». Вирусы не живые.

«Всякий организм состоит из клеток», – заявил микробиолог Андре Львов в своей нобелевской лекции 1965 г. Не будучи клетками, вирусы считались не более чем мусорным генетическим материалом, который просто в силу удачного химического строения получил возможность размножаться внутри клеток. В 2000 г. Международный комитет по таксономии вирусов закрепил это представление официально. «Вирусы не относятся к живым организмам», – прямо заявил он.

Комитет обозначил жесткую границу между вирусами и живым миром. Но спустя несколько лет после открытия гигантских вирусов эта граница стала размываться. Если характерный признак вируса – малый размер генома, то сложно считать вирусами столь гигантские организмы. Науке неизвестно, что гигантские вирусы делают со всеми своими генами, но есть подозрение, что это очень напоминает жизнедеятельность. Некоторые гены гигантских вирусов кодируют ферменты, способные восстанавливать ДНК. Возможно, они используют эти ферменты, чтобы устранять повреждения, полученные при перемещении от одной хозяйской клетки к другой. Многие гигантские вирусы несут гены ферментов, осуществляющих сборку белков – задачу, которую ученые считали посильной лишь для клеточных форм жизни. Возможно, гигантские вирусы наполняют клетку хозяина этими ферментами для сборки белков, чтобы перенаправить ее метаболизм в новом направлении, полезном для вируса.

И когда гигантские вирусы внедряются в амебу, они не рассеиваются молекулярным облачком. Вместо этого они создают крупную, сложную структуру – вирусную фабрику. Через одни ворота фабрика принимает сырье, а затем через двое других выпускает новые ДНК и белки. Для осуществления как минимум части этой биохимической работы гигантские вирусы могут использовать собственные гены.

Иными словами, вирусная фабрика гигантского вируса по внешнему виду и по функциям удивительно похожа на клетку. Более того, она настолько похожа на клетку, что, как обнаружили Ла Скола и его коллеги в 2008 г., ее может заражать собственный вирус. Этот новый тип вируса, получивший название вирофага, пробирается на вирусную фабрику и обманом заставляет ее производить вирофаги вместо гигантских вирусов.

К 2019 г. ученые обнаружили десять различных вирофагов. Они отлично чувствуют себя повсюду, от антарктических озер до кишечника овцы, и, по-видимому, их предстоит открыть еще немало. Вирофаги – не просто паразиты паразитов. Они приносят пользу клеточным формам жизни, убивая гигантские вирусы, вызывающие заболевания. Даже если сама хозяйская клетка погибает от заражения гигантским вирусом, вирофаги все-таки сокращают количество вирусов, убивающих другие клетки. Ученые обнаружили, что водоросли, заселенные вирофагами, дают более обильное цветение, вероятно потому, что обладают защитой против гигантских вирусов.