Глава 6
Альтернативная жизнь вирусов
До сих пор мы рассматривали вирусы, вызывающие быстротечные и, как правило, самостоятельно разрешающиеся инфекции. Я ограничился описанием человеческого риновируса и вируса гриппа. Оба вируса ведут себя подобно литическим фагам, то есть придерживаются тактики «бей и беги». Преходящие, проявляющиеся яркой симптоматикой заболевания суть основа их, если можно так выразиться, политики, позволяющей передавать вирусные частицы от одного хозяина другому. В типичных случаях заболевание прекращается после того, как иммунная система очищает организм хозяина от вируса. После этого организм хозяина приобретает стойкий иммунитет и становится невосприимчивым к повторному инфицированию тем же вирусом. К другим вирусам, попадающим в ту же рубрику, относятся вирусы парагриппа, вирус кори, вирус краснухи, вирус свинки, вирус полиомиелита, а также вирус оспы. Эти вирусы могут успешно поддерживать численность своей популяции только в тех случаях, когда существует достаточное количество восприимчивых потенциальных хозяев, которых может инфицировать вирус. Отсюда возникла точка зрения, согласно которой эти вирусы являются относительно современными – они инфицировали человека в недавнем прошлом нашего биологического вида. Еще в пятидесятые годы двадцатого века было подсчитано, что вирус кори не может поддерживать непрерывность своего существования в человеческой популяции меньше 250–300 тысяч человек. Эта гипотеза получила дополнительное подтверждение в работе, выполненной Фрэнсисом Блэком в Йельском университете. Исследование Блэка, посвященное заболеваемости корью в островных популяциях, показали, что прекращение передачи вируса неизбежно наступает в популяциях численностью менее 500 тысяч человек (Black, 1966). На основании этих данных Блэк предположил, что в первобытном обществе просто не существовало популяций, способных поддерживать размножение и передачу вируса кори.
Изучавший заболевания античности Хэйр заметил, что ни один вирус не мог существовать в мелких человеческих популяциях, если он не мог размножаться в организмах хозяев иных биологических видов (видов, играющих роль резервуаров) или находиться в человеческих организмах вне острой фазы заболевания (Hare, 1967). К таким вирусам относится и вирус кори. В антигенном отношении это очень стабильный вирус, эта стабильность сохраняется на протяжении многих десятков лет, а инфекция оставляет после себя надежный пожизненный иммунитет. (Неизвестны виды животных, которые могут служить резервуаром вируса кори, и нет никаких данных за то, что вирус может каким-то образом находиться в организме человека вне острого заболевания.) Таким образом, предположение Хэйра получило подтверждение. Его обзор исторических свидетельств о заболеваниях человечества показывает, что нет никаких данных об эпидемиях кори до шестого века нашей эры, так же как нет данных об эпидемиях оспы до первого века нашей эры, что подтверждает гипотезу. Естественно, все выводы, основанные на исторических свидетельствах, являются в той или иной мере умозрительными, но все же есть данные, указывающие на то, что эпидемии кори стали поражать людей после одомашнивания крупного рогатого скота и заражения коровьей чумой. Вероятно, большинство наших современных вирусных заболеваний начинались как зоонозы, передававшиеся от одомашненных животных новым хозяевам – людям. Это произошло на заре цивилизации, когда появление больших скученных масс населения в городах привело к распространению эндемичных вирусных заболеваний. Вероятно, Месопотамия является колыбелью как цивилизации, так и современных эпидемических болезней. Численность населения тогдашних крупных месопотамских городов оказалась вполне достаточной для поддержания постоянной циркуляции эндемических вирусных болезней в человеческой популяции.
Мы познакомимся и с другими примерами общественных перемен, способствовавших возникновению вирусных эпидемических (а затем и эндемических) заболеваний, но для начала мы обратимся к нескольким вирусам, вызывавшим не современные, а древние заболевания. Речь идет о вирусах, отравлявших жизнь гоминидам со времени их появления, о вирусах, корни коэволюции которых мы можем проследить до эпохи, предшествующей появлению млекопитающих и даже до эпохи беспозвоночных, то есть до времени более 400 миллионов лет тому назад. Более того, есть достаточно убедительные данные о хвостатых ДНК-фагах прокариот в их далеком эволюционном прошлом. С большой долей определенности можно утверждать, что предшественников вируса герпеса млекопитающих можно проследить до гипотетического вируса, инфицировавшего рептилий, бродивших по Земле более 200 миллионов лет назад (McGeoch et al., 1995; McGeoch, Rixon, Davison, 2006). Вирус герпеса относится к семейству Herpesviridae. К настоящему времени идентифицированы более 300 видов этого семейства; они инфицируют беспозвоночных, двустворчатых и брюхоногих моллюсков, а также и позвоночных – рыб, пресмыкающихся и млекопитающих (Davison, 2002; McGeoch, Rixon, Davison, 2006). Позвоночными хозяевами вирусов этого обширного семейства являются животные от мыши до слона, от кита до человека, от летучей мыши до гориллы и от копытных до птиц. Одного только человека инфицируют вирусы восьми видов, откуда можно предположить, что многие вирусы, заражавшие наших эволюционных сородичей, остались неоткрытыми, а возможно, уже и вымерли. Это огромное семейство успешных вирусных паразитов имеет длинную и яркую коэволюционную историю со многими видами хозяев. Те вирусы герпеса, которые были изучены к настоящему времени, выказывают чрезвычайно высокую степень сложности в своих взаимоотношениях с клетками и организмами хозяев. Я могу еще многое рассказать о биологии и способах существования этих очаровательных вирусов и об уроках, которые мы можем извлечь относительно эволюции вирусов в контексте видов их хозяев.
Никто сейчас не сомневается в том, что наши африканские предки из рода Homo страдали от инфицирования вирусами герпеса. Для того чтобы не противоречить нашим рассуждениям о численности популяций, необходимой для непрерывного поддержания передачи информации в вирусных линиях, мы должны принять, что эти вирусы должны были располагать механизмами выживания в относительно малочисленных, примитивных и рассеянных популяциях гоминид. Этот механизм должен быть антитезой тактике «бей и беги», то есть способ существования этих вирусов должен быть совершенно иным. После первичного инфицирования, которое, вероятно, сопровождалось легкой и преходящей симптоматикой, вирус оседал в организме хозяина, причиняя пожизненную, так называемую латентную инфекцию. Очень часто носитель вирусной инфекции живет с ней до самой смерти, не подозревая о своем носительстве (как любил говорить мой учитель, человек умирает с вирусом, а не от него). Как профаги бактериальных лизогенов, эти вирусы периодически активируются, производя инфекционные вирусные частицы. Независимо от особенности и различий передачи вирусов герпеса от хозяина к хозяину, их способность к латентной инфекции является хорошо подогнанной стратегией, позволяющей поддерживать непрерывность вирусных линий. Первичное инфицирование делает пациента заразным, то есть пациент служит источником передачи вируса другим хозяевам. После клинического выздоровления хозяин периодически становится заразным, что дает вирусам возможность поддерживать непрерывность цепи передачи вирусов в популяции. Сохранение стратегии латентной инфекции в течение эволюции (с полной определенностью у наиболее изученных членов семейства вирусов герпеса) говорит о том, что она в прошлом предоставила генетической информации вируса дополнительное селективное преимущество. Это преимущество должно было возникнуть в результате случайных генетических изменений, которые сохранились благодаря давлению положительного отбора. Мы можем утверждать, что латентное инфицирование и периодическая активация вирусов герпеса являются главными факторами их эволюционной успешности в качестве передающихся инфекционных агентов. Механизмы, отвечающие за эту часть жизненного цикла, настолько сложны, что невозможно предполагать, что они стали случайным результатом эволюции. Это очень сложный и совершенный механизм, который хорошо служит вирусам герпеса.
Прежде чем перейти к разбору некоторых хитростей инфицирования вирусом герпеса, мы рассмотрим недавние работы Фрэнсиса Блэка, служащие убедительной иллюстрацией преимуществ такого способа существования вируса для сохранения вирусных линий в человеческих популяциях. Статья Блэка в журнале «Science» (1975) касалась изучения первобытных культур на периферии бассейна Амазонки. Блэк рассудил, что эти изолированные друг от друга постоянные поселения, численность населения которых колебалась от 100 до 300 человек, практически полностью повторяли условия проживания древних первобытных сообществ охотников и собирателей. Блэк собрал демографические данные и серологические пробы в нескольких таких популяциях в поисках антител, реагирующих на распространенные человеческие вирусы. Для некоторых из наиболее распространенных современных заболеваний нашего общества – кори, свинки, краснухи, парагриппа и полиомиелита – он не обнаружил сывороточной реактивности у представителей либо большинства, либо всех племен. Если обнаруживались признаки какого-то заболевания, то его находили среди людей определенного возраста или старше, но оно полностью отсутствовало у более молодых представителей племени. Это было доказательством эпидемий вирусных заболеваний, поразивших данное племя в определенный период времени. Эпидемия быстро угасала после выздоровления или смерти заболевших, не оставляя людей, восприимчивых к вирусу. Дети, родившиеся после окончания эпидемии, были свободны от этой болезни. Противоположная ситуация наблюдается в случаях заболевания герпесом или гепатитом B. Постоянно высокий уровень антител, независимо от возраста, был обнаружен во всех племенах. Эти заболевания проявлялись едва заметной симптоматикой и не представляли угрозы для выживания племен. Каждый из этих вирусов – вирус простого герпеса, опоясывающего лишая, заболевания, вызванного вирусом Эпштейна – Барр (все эти вирусы являются вирусами герпеса), и вирус гепатита B – вызывают постоянную инфекцию хозяина после первичного инфицирования и, таким образом, хорошо адаптированы к эндемическому выживанию в малых по численности популяциях. В то время как эти вирусы быстро распространялись по племенам в стародавние времена и сохранялись в поколениях, несмотря на малую численность хозяев, вирусы, придерживавшиеся стратегии «бей и беги», вызывали спорадические эпидемии и исчезали. Повторные эпидемии были возможны только после того, как проходило достаточно времени, чтобы количество восприимчивых индивидов достигло уровня, при котором возможна эпидемическая передача вируса между восприимчивыми хозяевами. Такие болезни представляли небольшую угрозу выживанию древних людей, но явились порождением обществ нового времени.
