Генетика на пальцах

ОТВЕТ НА ВОПРОС. Различия между мужчинами или различия между женщинами всегда будут более выраженными, чем различия между «средним» мужчиной и «средней» женщиной. А еще историки с политологами утверждают, что гражданские войны самые ожесточенные.

Глава 18

Генетика вирусов

Обычно изучение наук организуется по принципу «от простого к сложному». Но мы с вами сейчас продвинулись от сложного, которое мы уже изучили, к невероятному – к генетике вирусов, этих «организмов» на краю жизни.

Вы уже знаете, что у вирусов все не так, как у нормальных живых организмов, начиная с предельно простейшего строения и заканчивая одноцепочечными молекулами ДНК и двухцепочечными молекулами РНК. Но вы пока еще не представляете, насколько у них все «не так».

С точки зрения биологии вирусы представляют собой неклеточную форму жизни. Можно уточнить, что все вирусы являются внутриклеточными паразитами.

С точки зрения биохимии вирусы представляют собой комплексы нуклеиновых кислот с белками (вирусные ДНК или РНК упакованы в белковые оболочки).

С точки зрения медицины, вирусы рассматриваются как инфекционные агенты, способные вызывать инфекционные заболевания.

А как, по-вашему, рассматривает вирусы генетика?

Как мобильные генетические элементы. Как наследственную информацию, способную перемещаться в пространстве. А инфекционные заболевания генетика рассматривает как конфликт генетических программ вируса и его хозяина, как войну генов. Вирусы-интервенты стремятся переключить все доступные им клетки на воспроизводство вирусных нуклеиновых кислот и белков, а организм этому активно сопротивляется, отстаивая свой законный суверенитет.

В отличие от клеток, вирионы[78] вирусов содержат только один вид нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК. Эта нуклеиновая кислота представляет собой геном вируса, хранящий его наследственную информацию. Обратите внимание на слово «вирионы». В клетке вирус существует в виде РНК-матриц, созданных на базе его геномной нуклеиновой кислоты, которые используются клеткой (клеткой!) для воспроизводства вируса.

Сложно?

Давайте упростим.

Вирус достиг клетки и прикрепился к наружной части ее мембраны при помощи своих рецепторов, которые соединились с рецепторами мембраны. Образно говоря, вирус протягивает клетке руку-рецептор, а клетка ее «пожимает» своим рецептором. В момент этого условного рукопожатия коварный вирус ударяет клетку ножом под ребро – внедряет в клетку свою нуклеиновую кислоту. Та сразу же направляется в Центр управления клетки (в клеточное ядро, если оно у клетки есть или просто находится в цитоплазме) и начинает отдавать распоряжения клеточным структурам: «Эй, вы! Бросайте ваши дела! Сейчас я скажу вам, что вы должны делать! Вот вам новые матрицы!»

Интересная деталь: одни вирусы используют свою геномную РНК для синтеза матричных РНК, а другие сначала синтезируют ДНК на матрице геномной РНК с помощью фермента, называемого обратной транскриптазой, а уже затем на матрице молекулы ДНК синтезируется матричная РНК. Процесс образования ДНК на основании информации, содержащейся в РНК, называется обратной транскрипцией. Обратной, поскольку передача генетической информации в этом случае происходит в условно-обратном направлении, не от ДНК к РНК, а от РНК к ДНК.

Мы совсем чуть-чуть углубились в мир вирусов, а уже встретили столько явлений, противоречащих классическим основам генетики! Одноцепочечная ДНК и двухцепочечная РНК! РНК как носитель наследственной информации! И это еще не все.

Представители семейства гепаднавирусов, вызывающих заболевания печени у человека и животных, копируют свою ДНК не обычным образом, а «шиворот-навыворот», с образованием промежуточной РНК-матрицы.

Когда двухцепочечная вирусная ДНК проникает в клеточное ядро, на ее матрице образуются три РНК-матрицы для синтеза белков и одна прегеномная РНК, которая служит матрицей для синтеза одной из цепей вирусной ДНК. Зачем гепаднавирусам нужно копировать свою ДНК столь сложным образом, науке пока еще неизвестно. Известно лишь, что ни у какого другого семейства ДНК-вирусов, кроме паразитирующих в клетках растений колимовирусов[79], такого причудливого механизма копирования генетического досье нет. В этом отношении гепаднавирусы и колимовирусы – настоящие уникумы.

Явление обратной транскрипции послужило толчком к созданию гипотезы о существовании примерно 4 миллиарда лет назад так называемого «мира РНК», обитатели которого хранили свою наследственную информацию в молекулах РНК. Впоследствии была создана ДНК, сначала служившая промежуточным средством передачи генетической информации, а затем ставшая альтернативным средством ее хранения. Иначе говоря, наследственность на нашей планете началась с РНК! А что? Вполне возможно.