В наше понимание эволюции эболавирусов во время эпидемии 2013–2015 годов внесли вклад многие группы ученых. Некоторые прежние, принятые по умолчанию допущения относительно вспышек эболавирусной инфекции были подтверждены, а также были получены новые знания по эпидемиологии на основании наблюдения генетических изменений в расходящихся в ходе филогенеза вирусных линиях. Никогда прежде у ученых не было возможности секвенировать геномные последовательности вирусов после их многочисленных передач от человека к человеку. Эболавирусы располагают геномом, состоящим из отрицательной цепи РНК, которая реплицируется с помощью РНК-полимеразы, и мы ожидаем, что ошибочное включение одного или двух нуклеотидов в дочерние геномы может создать отличную популяцию вирусов, составляющую квазивид. Этот квазивид является объектом очищения или диверсификации под действием давления положительного отбора внутри организма-хозяина и, конечно, во время передачи новому хозяину, когда вирусу приходится преодолевать узкое бутылочное горлышко. Ширина горлышка определяется минимумом инфицирующей дозы. Результаты первого анализа доступных геномных последовательностей вирусов, выделенных в Гвинее и Сьерра-Леоне, появились осенью 2014 года (Gire et al., 2014; Baize et al., 2014). Несколько наблюдений позволили охарактеризовать природу вспышки заболевания. Оно возникло в результате единичной межвидовой передачи в человеческую популяцию: все полученные штаммы имели происхождение от одного вируса, который появился в начале того года в Гвинее. Этот вирус представлял отдельный самостоятельный таксон, произошедший от линий вирусов, циркулировавших в Центральной Африке на протяжении предыдущего десятилетия. Каждая из зарегистрированных вспышек эболавирусной инфекции вызывалась независимым зоонозным событием, передачей человеку вирусов, циркулирующих в природных резервуарах. Эти наблюдения научили нас, что, по всей вероятности, эболавирусы циркулировали в природном животном резервуаре в обширных регионах Африки задолго до их первого обнаружения в 1976 году. Это противоречит более раннему предположению о том, что картина последовательных вспышек отражает фронт наступления эпидемии вновь появившихся эболавирусов, распространяющихся по Африке (Wittmann et al., 2007).

Изучение геномов эболавирусов, выделенных из клеток семидесяти восьми больных в Сьерра-Леоне (Gire et al., 2014), подтвердило, что эпидемия была вызвана двумя самостоятельными штаммами, переданными из Гвинеи. Эти же ученые обнаружили разнообразные мутации этих штаммов, некоээиторые из них были несинонимическими, а значит, могли указывать на возможность адаптивных эволюционных изменений. Более того, частота нуклеотидных замен оказалась выше во время эпидемии, чем в промежутках между вспышками. Это наблюдение и побудило Остерхольма закричать: «Волки!» и предположить, что вирус мутирует быстрее, чем в норме, а значит, существует опасность его воздушно-капельной передачи. Это станет ясно, когда я перейду к обсуждению более поздних исследований, выполненных той же и другими группами ученых, которые убедительно показали, что это не так. Чтобы быть честными по отношению к авторам, необходимо добавить, что они сопроводили свое сообщение о повышении частоты мутаций во время эпидемии соответствующими оговорками. Эту частоту можно было переоценить из-за незавершенного очищающего отбора, феномена, который позволяет некоторым губительным мутациям существовать в смешанных популяциях до того, как они будут уничтожены очищающим отбором. В этом отношении научное содержание статьи было корректным и уравновешенным, если ее внимательно читать.

Эпидемия в Сьерра-Леоне была предметом более полных последующих исследований, выполненных в основном теми же авторами (Park et al., 2015), которые теперь имели доступ к последовательностям эболавирусов, взятых более чем у 300 больных, и ученые получили возможность охарактеризовать мелкие варианты вируса, которые могли встречаться в организме одного хозяина. Теперь можно было исследовать новый слой эволюционного пазла: возникновение полиморфизма, мутантов, составляющих значимое меньшинство вирусных квазивидов, циркулирующих в организме одного пациента. Вспышка заболевания в Сьерра-Леоне, действительно, была вызвана передачей двух штаммов эболавирусов – SL1 и SL2 из Гвинеи. SL2, предположительно, развился ранее из SL1 и накопил с тех пор четыре мутационных изменения. В свою очередь, очень скоро возникла третья линия – после того, как вирус проник в Сьерра-Леоне. Вначале он был идентифицирован как минорный вариант, извлеченный из крови единственного больного, но вскоре он стал доминирующим штаммом, направлявшим эпидемию в Сьерра-Леоне. Возможность выявлять минорные варианты, различающиеся по частоте у разных больных, говорит об одном интригующем аспекте передачи эболавирусов, который может иллюстрировать главное препятствие для эволюции к повышенной трансмиссивности или к возможности воздушно-капельной передачи. Авторы отметили, что в некоторых изолированных группах больных были обнаружены полиморфизмы, варианты, отличающиеся друг от друга на один нуклеотид от доминирующего в популяции генотипа. Новому хозяину иногда совместно передавались геномы с разными последовательностями, что поддерживает идею о том, что инфекционный вирусный инокулят состоит из разнообразной популяции вирусов, представленной циркулирующими в крови вариантами хозяина-донора. Это говорит о существенной ширине бутылочного горлышка и позволяет предположить, что успешное инфицирование требует переноса в организм нового хозяина большого числа вирусных частиц. Эмпирическое наблюдение, согласно которому для успешной передачи вируса от человека к человеку требуется непосредственный контакт с инфицированными телесными жидкостями, согласуется с необходимостью крупного вирусного инокулята для успешной передачи вируса. Это может быть большим препятствием на пути эволюционирования эболавирусов к возможности передачи воздушно-капельным путем, так как в капельке содержится, как правило, недостаточно много вирусов.

Поиск мутационных изменений, указывающих на адаптивную эволюцию вирусов во время эпидемии, привел к осуществлению обширного геномного анализа несинонимических и синонимических нуклеотидных замен. Эти исследования дали большой материал, указывающий на то, что положительный отбор оказывает действие на многие генные последовательности эболавирусов, которые обогащаются несинонимическими мутациями. Как и ожидалось, наблюдаемая частота несинонимических нуклеотидных замен снижается по мере течения вспышки, что согласуется с текущим воздействием очищающего отбора, как это было предсказано Джиром и его коллегами, когда они изучали геномы более ранних штаммов (Gire et al., 2014). Положительный или диверсифицирующий отбор является менее ограниченным во время вспышки 2013–2015 годов, чем в периоды между вспышками, что говорит о том, что степень давления отбора выше тогда, когда вирус адаптируется к новому хозяину. Особенно это видно в том, что положительный отбор в домене муцина вирусного гликопротеина действует сильнее, чем в других областях генома, как во время вспышек, так и между ними. Представляется весьма вероятным, что распознавание наружных гликопротеинов вириона антителами хозяина приводит к отбору вариантов, способных ускользать от иммунного ответа; если это так, то отсюда следует, что в резервуаре природных хозяев тоже присутствуют антитела, которыми хозяева реагируют на вторжение вируса. Ученые смогли экспериментально подтвердить это подозрение. В своей работе они использовали знания об антительном иммунном ответе у человека для того, чтобы вывести, какие пептидные последовательности белков эболавирусов должны с наибольшей вероятностью распознаваться человеческими B-клетками. Эти B-клеточные эпитопы были обогащены несинонимическими мутациями, которые являются избегающими мутациями, позволяющие вирусам уходить от ударов антител. Этот феномен иммунного избегания напоминает об адаптивной эволюции ВИЧ и вируса гриппа, которые быстро осуществляют генотипические изменения в своих антигенных белках, чтобы избежать целенаправленного адаптивного иммунного ответа.

Знания о геномных вариациях во время эпидемии эболавирусов, накопленные к настоящему времени, говорят о том, что нуклеотидные замены фиксируются в популяции положительным отбором и что вариантные линии могут расходиться и эволюционировать независимо друг от друга (Gire et al., 2014; Park et al., 2015; Olabode et al., 2015; Simon-Loriere et al., 2015). Тем не менее наблюдаемые мутационные изменения не связаны ни с какими изменениями в болезнетворных свойствах или в путях передачи, а тщательное изучение изменений в аминокислотных последовательностях белков эболавирусов, возникших во время эпидемии, показало полное отсутствие изменений в их функциях (Olabode et al., 2015). Наша неспособность понять суть адаптивных фенотипических изменений в линиях эболавирусов может ввести в заблуждение. До сих пор не были проведены исследования поведения вирусов в модельных системах. Такие исследования могли бы выявить тонкие фенотипические различия и адаптивные преимущества разных вирусных генотипов. Остается неясным, является ли адаптивным изменение, которое может возникнуть во время эпидемии вируса Эбола, даже такой продолжительной, как только что нами рассмотренная, и может ли это изменение быть достаточным для того, чтобы повлиять на исход будущих эпидемий. Несомненно, что так же, как другие РНК-содержащие вирусы, эболавирусы обладают замечательной способностью к генетической пластичности и быстрым адаптивным эволюционным изменениям, которые позволяют осуществлять межвидовую передачу вирусов. Есть представители вида эболавирусов с совершенно иными фенотипами вирулентности у человека, а также, вероятно, обладающие потенциалом воздушно-капельного распространения, как респираторные вирусы. Эболавирус Рестона является сигнальным экземпляром; он беспощадно патогенен для приматов, но не вызывает явного заболевания у человека. Было также показано, что он вызывает эпидемии среди низших обезьян, и передается между обезьянами и свиньями воздушно-капельным путем. Такие наблюдение и наше невежество относительно генетических различий, которые обусловливают отличие эболавируса Рестона от вирусов лихорадки Эбола, предупреждают об опасности недооценки способности вируса Эбола удивить нас каким-нибудь сюрпризом, если он получит возможность распространяться в человеческой популяции или претерпит адаптивные изменения в таких промежуточных хозяевах, как приматы. Вероятно, самое важное – это то, что эболавирусы создали и испытали такое генетическое разнообразие, которое никогда прежде не встречалось в вирусах, поражавших человеческие популяции. Возможно, Остерхольм был неправ в своих алармистских высказываниях, но он прав, подчеркивая, что «каждая новая инфекция представляет собой несколько бросков генетических костей». При исследовании новой генетической территории мутационные изменения фиксируются в вирусных линиях, и это успешно сохраняет их приспособленность и вирулентность для человека. Тем не менее нет никаких намеков на то, что эболавирусы приобретают в результате более угрожающую патогенность. Здравый смысл подсказывает, что теперь, когда вспышка осталась позади, все разнообразие, исследованное вирусами, будет утрачено и следующая зоонозная инфекция начнется с другой вирусной линии, которая в настоящее время циркулирует среди животных, в своем природном резервуаре. Эта линия никогда прежде не имела дела с людьми. Так будет, если вирус не нашел укромное убежище в качестве персистирующей инфекции в клетках некоторых новых хозяев.