Планета вирусов

Дальнейшие поколения ученых занялись вирусом саркомы Рауса, надеясь раскрыть некоторые тайны рака. В ходе исследований они обнаружили, что у вируса необычный способ репликации. Гены вируса саркомы закодированы в одноцепочечной РНК. Поражая клетку курицы, он создает копию своих генов в двуцепочечной ДНК, а затем эта вирусная ДНК встраивается в хозяйский геном. Ученые обнаружили, что, когда хозяйская клетка делится, наряду с собственной ДНК она копирует вирусную. При определенных условиях клетка производит новые вирусы – вместе с генами и белковой оболочкой, – которые могут затем выйти наружу и заразить новую клетку. Опухоли у кур возникают, когда гены вируса саркомы Рауса случайно внедряются в неподходящее место генома. Или, наоборот, они встраиваются в гены, кодирующие белки, мешающие клетке бесконтрольно делиться. Их выключение из-за вставки вируса снимает этот блок. В 1960-е гг. ученые поняли, что вирус саркомы Рауса далеко не уникален. Многие другие вирусы, известные как ретровирусы, внедряют свои гены в хозяйский геном таким же образом.

Робин Уайсс, вирусолог, в ту пору работавший в Вашингтонском университете, особенно заинтересовался одним ретровирусом, известным как вирус птичьего лейкоза, близким родичем вируса саркомы Рауса. Уайсса озадачили результаты проверки кур на наличие вируса. Обследование подразумевало анализ крови птиц на вирусные белки. Иногда эти белки обнаруживались у здоровых кур, которые так и не заболевали раком. Что еще более странно, когда у этих здоровых кур появлялись цыплята, у них уже с рождения присутствовали вирусные белки.

Вспомнив о том, как ретровирусы внедряют свои гены в геном хозяина, Уайсс задался вопросом, не могут ли они передаваться у кур по наследству. Пытаясь выманить вирус из укрытия, Уайсс и его коллеги вырастили культуры клеток здоровых кур, вырабатывавших вирусный белок. Они поливали эти клетки химическими мутагенами и бомбардировали радиацией – эти виды агрессивного воздействия заставляют ретровирусные гены пробудиться и синтезировать новые вирусы.

Как и подозревали ученые, мутировавшие клетки начали тиражировать новые вирусы птичьего лейкоза. Иными словами, здоровые куры не просто несли в части своих клеток вирус птичьего лейкоза – генетические инструкции по изготовлению вируса были встроены у них во все клетки, и птицы передавали соответствующие инструкции своему потомству.

Вскоре Уайсс и его сотрудники выяснили, что эти скрытые вирусы встречаются отнюдь не у одной случайной породы кур. Оказалось, что вирус птичьего лейкоза встроен в гены многих пород. Это наводило на мысль, что вирус с древних времен присутствует в составе куриной ДНК. Чтобы узнать, когда предки современных кур заразились вирусами птичьего лейкоза, Уайсс со своими коллегами отправился в джунгли Малайзии. Там они ловили банкивских джунглевых кур – ближайших диких родичей домашней курицы. Уайсс обнаружил, что банкивские джунглевые куры несут тот же вирус птичьего лейкоза. В последующих экспедициях он установил, что у других видов джунглевых кур вируса нет.

На основании этих исследований вируса птичьего лейкоза сформировалась гипотеза о том, как куры его приобрели. Тысячи лет назад вирус поражал общего предка домашних кур и банкивской джунглевой курицы. Он проникал в клетки, создавал новые копии себя и заражал очередных птиц, оставляя за собой опухоли. Но как минимум одной птице повезло. Вирус не вызвал у нее рак – иммунная система птицы сумела удержать вирус под контролем. Распространившись в организме курицы без вреда для нее, вирус добрался до половых органов. Зараженные яйца или сперма могли дать начало зараженным куриным эмбрионам.

Инфицированный эмбрион рос и делился, и все его клетки тоже наследовали вирусную ДНК. Вылупившись из скорлупы, он был частично курицей, частично вирусом. И поскольку вирус птичьего лейкоза теперь был составной частью его генома, цыпленок передавал вирусную ДНК собственному потомству. Вирус оставался безмолвным пассажиром из поколения в поколение на протяжении тысяч лет. Но при определенных условиях вирус мог активироваться, вызвать опухоли и распространиться на других птиц.

Ученые установили, что вирус птичьего лейкоза принадлежит к особому классу. Они назвали его эндогенным ретровирусом, подразумевая, что он «зарождается внутри». Вскоре эндогенные ретровирусы были обнаружены у других животных. В действительности они скрываются в геномах всех основных групп позвоночных, от рыб и рептилий до млекопитающих. Некоторые из новооткрытых эндогенных ретровирусов, как и вирус птичьего лейкоза, вызывали рак. Но многие не вызывали. Они были искалечены мутациями, лишившими их возможности производить новые вирусные частицы, способные покинуть клетку хозяина. Эти вирусы-калеки могли тем не менее производить новые копии своих генов, которые снова встраивались в хозяйский геном. А еще ученые открыли другие эндогенные ретровирусы, настолько отягощенные мутациями, что они не годились ни на что. Они были просто балластом в геноме своего хозяина.