Гонка вооружений между зоонозным вирусом и его новым хозяином является результатом давления отбора, действующего на каждый геном – на геном вируса и геном хозяина. На минуту отвлекитесь и представьте себе давление отбора, действующее в ходе совместной взаимной адаптации. Неадаптированный хозяин может в самом деле погибнуть от собственных защитных действий в результате развития неконтролируемых иммунопатологических последствий попыток сдержать вторжение и репликацию вируса. Тем не менее серьезные последствия может вызвать и неограниченная репликация вируса. Существует множество данных о том, что гонка вооружений между вирусом и хозяином приводит к давлению положительного отбора на гены врожденного противовирусного ответа, но, напротив, виды животных резервуаров часто демонстрируют бессимптомный ответ на вирусную инфекцию. Представляется, что в генетической гонке вооружений может возобладать механизм толерантности или механизм резистентности.

Представители популяционной генетики со всех сторон рассмотрели этот вопрос (Schneider, Ayres, 2008). Интересно отметить, что мутации в генах хозяев, которые делают их более резистентными к заболеванию, дают их геному высокое конкурентное преимущество. На ранних стадиях, после возникновения этого варианта, отмечается высокое давление отбора, направленное на сохранение этого полезного признака, который предупреждает и ослабляет вирусную инфекцию и облегчает тяжесть заболевания. Как это ни противоречит здравому смыслу, по мере того как этот полезный аллель распространяется по популяции и становится преобладающим, количество вирусов, циркулирующих в популяции, соответственно, уменьшится и мутантный аллель потеряет свое селективное преимущество. Более того, когда 80 % популяции становятся носителями данного аллеля, отвечающего за резистентность, влияние большинства приведет к стабилизации эпидемии, так как восприимчивыми останутся особи со старыми аллелями. Таким образом, польза этого нового признака будет уменьшаться по мере увеличения его доли в популяции, и в конечном счете этот аллель не удержится в популяции, если это не произойдет случайно. В противоположность этой ситуации гены, обеспечивающие толерантность к вирусной инфекции, могут быстро стать преобладающими в ней и фиксируются в популяции под давлением отбора. Экспрессия признака толерантности у индивида повысит его отягощенность вирусом и сделает более заразным; чем больше индивидов в популяции становятся толерантными к инфекции, тем сильнее будет давление отбора, и он будет продолжаться до тех пор, пока все индивиды популяции не станут толерантными.

Есть данные о том, что гены толерантности могут возникать в клетках хозяина в результате их эволюции. В одной из предыдущих глав я упоминал о нуклеотидных последовательностях, напоминающих последовательности в геномах филовирусов, которые были обнаружены в настоящее время в геномах летучих мышей. Ученые, обнаружившие этот феномен, задумались о том, могут ли эти фрагменты вирусной генетической информации, захваченные геномом хозяина, быть остатками развившегося в ходе эволюции механизма толерантности (или резистентности) в отношении вирусной инфекции (подробное изложение этих рассуждений будет представлено в главе 14). Если каждая клетка организма экспрессирует белки, которые по своим антигенным свойствам идентичны белкам паразитирующих в этих клетках вирусов то иммунная система хозяина будет распознавать белки вирусов, как свои, и у хозяина разовьется иммунологическая толерантность, и иммунный ответ будет попросту отсутствовать. Рассказал я и о том, как включение вирусных последовательностей в клеточный геном может стать фактором, ограничивающим инфицирование клетки-хозяина. Число примеров, когда возможно уверенно распознать этот феномен в последовательностях клеточных геномов, относительно невелико, но вполне вероятно, что эти стратегии были распространены, хотя, наверное, в далеком эволюционном прошлом. Значение этих включений со временем могло уменьшиться, а отсутствие их в большинстве последовательностей современных геномов вызвано их изменениями в результате мутационного дрейфа.

В попытке подчеркнуть разницу между двумя альтернативными стратегиями адаптации я постараюсь упростить возможные траектории адаптации клеток-хозяев в ответ на зоонозную вирусную инфекцию. В этом участвуют многочисленные полиморфные аллели. Более того, для людей характерны половое размножение и диплоидность, поэтому в обсуждении надо учитывать гомо- и гетерозиготные фенотипы наряду с рекомбинациями, которые смешивают генетическую информацию, поступающую из мужских и женских гамет. Толерантность, определенно, не единственный механизмом совместной эволюции вируса и хозяина, ибо в этом случае не было бы никакой гонки вооружений, отсутствовало бы давление отбора на вирус, а мы знаем, что это не так. Адаптивная эволюция вируса к новому виду хозяев является свидетельством того, что вирус находится под давлением отбора, направленным на избегание врожденного и адаптивного иммунного ответа (этот вопрос мы подробно обсуждали в предыдущих главах). Процесс, посредством которого хозяин должен выбирать варианты из своего генетического разнообразия под сложным давлением отбора, долог и тернист; этот процесс требует создания устойчивых совокупностей аллелей (эквивалента команды мечты вируса гриппа), некоторые из них остаются полиморфными и подвергаются уравновешивающему отбору в популяции. Элементы толерантности и усиления контроля (с частичным ослаблением иммунопатологических реакций) можно включить в сложное уравнение естественного отбора. Если в ходе совместной эволюции достигается разрядка напряженности, как это, например, произошло в отношениях между африканскими зелеными мартышками и SIVagm, то достигается она за чрезвычайно долгий период времени. С другой стороны, мы можем с полным основанием предположить, что иногда эволюционная подвижность вирусов (на фоне медленной одновременной эволюции хозяина) не может предотвратить вымирание хозяев, и вирусы не могут беспрепятственно инфицировать большой спектр хозяев разных биологических видов.

Итак, летучие мыши – особенные существа. Но они еще более уникальны в своей способности выступать в роли природного резервуара вирусов. Птицы, грызуны и приматы – все они удачно эволюционировали совместно с некоторыми вирусами и служат источниками поражающих человека зоонозных инфекций. Птицы являются опасным резервуаром, из которого может возникнуть пандемия гриппа, а, кроме того, из него недавно распространилась эпидемия западно-нильского вируса, поразившая США. Крысы – резервуам гантавирусов, вызывающих гантавирусные легочные синдромы, которые в последнее время возникают все чаще и чаще, а приматы стали источником самого тяжкого испытания для современного человечества – пандемии ВИЧ-инфекции. Однако летучие мыши, кажется, лучше других оснащены для того, чтобы быть неиссякаемым резервуаром для многих видов вирусов, способных стать источниками человеческих зоонозных инфекций. Некоторые ученые считают, что очень велико давление отбора, действующее на совместную эволюцию летучих мышей и вирусов. Упомянутое выше утверждение о том, что «полет есть барометр приспособленности», предполагает, что высокий уровень расхода энергии, необходимой для полета, обеспечивает и высокий уровень приспособленности летучих мышей. Другими словами, летучие мыши даже с частично ослабленной адаптивностью будут вычищены из популяции естественным отбором. Точно так же вирусы, снижающие приспособленность летучих мышей в степени, достаточной для ограничения способности к полету, будут подвергаться отрицательному естественному отбору. Те же принципы можно приложить и к птицам, у которых энергетические траты обусловлены способностью к полету (этот принцип можно распространить и на мелких грызунов, у которых очень высока скорость обмена веществ, требующая постоянной активности для обеспечения достаточного поступления пищевых калорий). Если небольшое снижение приспособленности приведет к всплеску давления отбора, то будет создан строгий селективный фильтр, который увеличит скорость, с которой будет достигнута максимальная приспособленность популяции. Отбор будет равным образом действовать и на летучую мышь, и на вирус, что лишь ускорит гонку вооружений. Гипотеза полета как барометра приспособленности представляется пока верной, но едва ли с ее помощью можно объяснить все особенности, присущие летучим мышам. Этот принцип может нормально функционировать и приводить к совершенной взаимной адаптации вируса и хозяина, если доступно достаточное генетическое пространство и если его можно беспрепятственно испытывать при жизнеспособном ландшафте приспособленности. Генетическое расстояние до взаимной адаптации генотипов должно быть более узким и более проходимым у летучих мышей и их вирусов.

Вероятно, нет необходимости привлекать концепцию ускоренной гонки вооружений между летучими мышами и их вирусами, для того чтобы объяснить, почему летучие мыши мирно уживаются со своими вирусами, с которыми они прошли совместную эволюцию. Вероятно, объяснение кроется в длительной совместной эволюции с предковыми вирусами. В конце концов, виды обезьян очень хорошо адаптировались к своим соответствующим природным лентивирусам, и даже люди в результате длительной совместной эволюции вступили в отношения комменсализма с различными вирусами нашего вирома – от вируса полиомиелита до вируса герпеса. Думаю, будет разумно предположить, что определенные характеристики возникшей в результате эволюции иммунофизиологии летучих мышей могут позволить им легко приспособиться к разнообразным вирусным патогенам. Вероятно, у летучих мышей есть необходимый инструментарий для быстрой адаптации к различным вирусам. В понятиях эволюции можно сказать, что летучие мыши легко приспосабливаются к сосуществованию со многими вирусами, потому что генетическое расстояние, которое они должны преодолеть, и генетическое пространство, которое они должны испытать для максимизации толерантности и оптимизации контроля за вирусной инфекцией, меньше, чем у других млекопитающих.

По иронии судьбы, вероятно, наша плохая приспособленность к таким патогенам, как филовирусы и коронавирусы, снижает риск того, что эти вирусы смогут когда-либо стать эндемическими для человеческой популяции. Пол Эвальд, эволюционный биолог из университета Луисвилля, – сторонник теории о том, что в ходе эволюции в результате взаимных уступок достигается некоторое равновесие между вирулентностью и устойчивостью передачи. По поводу способности эболавируса лихорадки Макона вызвать пандемию Эвальд сказал в интервью журналу «Esquire» в 2014 году: «Нет худа без добра. Чем тяжелее протекают индивидуальные случаи заболевания, тем менее вероятно, что заболевание приведет к большим проблемам для популяции в целом. Чем тяжелее болезнь для индивида, тем менее вероятна устойчивая передача вируса» (Junod, 2014). Зоонозные вирусы, отличающиеся высокой патогенностью в человеческих популяциях, плохо адаптированы к человеку, а их генотипы находятся от генотипа хозяев на слишком большом расстоянии, для того чтобы возникли успешные вирусные линии. Мы, однако, не можем утверждать, что эволюция вирусов не сумеет преодолеть эту пропасть каким-либо неожиданным способом.

Глядя в будущее, мы должны быть бдительными в предвидении непрерывного потока разнообразных вирусных генетических линий, поступающих из популяций, циркулирующих среди летучих мышей. Фруктовые и насекомоядные летучие мыши являются, таким образом, главными персонажами нашей истории. По мере сближения с популяциями летучих мышей возрастает возможность зоонозной передачи вирусов. Крупные фруктовые летучие мыши, называемые летающими лисицами, – естественные хозяева вируса Nipah, парамиксовируса, инфицировавшего свиней в Малайзии в 1999 году. Свиньи стали промежуточными хозяевами, и, когда число заболевших животных перевалило за миллион, зооноз вызвал эпидемию среди людей. 250 человек заболели вирусным энцефалитом, 100 из них умерли. ВОЗ сообщает о спорадических случаях заболевания в Бангладеш и в Индии, где более половины индийских летающих лисиц из рода Pteropus оказались серопозитивными по антителам к вирусу Nipah (Calisher et al., 2006). ВОЗ считает, что причиной может стать употребление в пищу сырых фруктов или сока финиковых пальм, зараженных вирусом (WHO, 2015a). Летучие мыши питаются возле пальм и пьют из ведер, в которые собирают пальмовый сок. Считают, что слюна летучих мышей, их моча или кал загрязняют сок, который затем продают в окрестных деревнях. Давление, оказываемое на популяции летающих лисиц, вытесняет их в более урбанизированные местности, где они живут бок о бок со скотом и фермерами. Мы снова возвращаемся к тому же принципу: ускорение зоонозной передачи новых вирусов человеку определяется антропогенными эпидемиологическими факторами. Только модификация человеческого поведения или медицинское лечение этих заболеваний поможет снизить риск будущих зоонозов для человеческих популяций.