Геномика ослабленного провируса
В лабораториях Феннера и его современников не было возможности исследовать полевые штаммы вируса миксомы на уровне полных нуклеотидных последовательностей их геномов сегодня она есть. Коллеги из Австралии и Соединенных Штатов занялись именно этим, для того чтобы выявить генетические изменения, лежащие в основе ослабления вирулентности циркулирующих в популяциях кроликов вирусов (Kerr et al., 2012). Находка оказалась поразительной и отчасти послужила отражением сложности геномов поксвирусов и очень сильного давления отбора со стороны нового хозяина. Керр и его коллеги определили полную геномную последовательность первого вируса миксомы, использованного для инфицирования кроликов в Австралии, а также последовательности геномов вирусов с различной вирулентностью, определенных Феннером и выделенных за сорок лет эпидемии. Главным наблюдением стало то, что за изучаемый период в геноме вируса происходили нуклеотидные замены со скоростью 10-5 на один сайт за один год. Эта скорость выше скорости нуклеотидных замен, когда-либо зарегистрированной у ДНК-содержащего вируса; несинонимических изменений было очень много, что указывает на сильное положительное давление естественного отбора. Вероятно, более значимым для нашего понимания эволюции поксвируса стало наблюдение, согласно которому мутации в ослабленных вирусах происходили во множестве разных генов и часто сопровождались утратой функций. Геном вируса миксомы, что характерно для поксвирусов, содержит ядро из относительно консервативных генов, окруженных более вариабельными генами, которые отвечают за спектр возможных хозяев и за способность к избеганию иммунного ответа. Вирус миксомы располагает 20–40 генами с такими функциями (Cameron et al., 1999; Stanford, Werden, McFadden, 2007). Большая часть мутаций, наблюдаемых за сорок девять лет эволюции вируса миксомы, происходила в этих фланкирующих областях, как и ожидалось. Но и при этом ослабление вирусов с вирулентностью I класса нельзя увязать с одним общим мутационным изменением. В то время как тенденция эволюции была направлена в сторону общего фенотипа со сходной, но умеренной вирулентностью (класса III), генетические пути достижения этой цели отличались чрезвычайным разнообразием.
Скорость эволюции, превышающую скорость эволюции других ДНК-содержащих вирусов, в прошлом находили у вируса оспы, и, вероятно, этот признак, дающий поксвирусам способность легко переключаться с одного хозяина на другого, сближает его с РНК-содержащими вирусами. Результаты, полученные Керром и его сотрудниками, подчеркивают ключевую разницу между поксвирусами с их геномной гибкостью в размерах и составе и РНК-содержащими вирусами, чьи геномы ограничены в размерах и плотно заполнены кодирующей информацией. Сложность генома вируса миксомы очевидно обеспечивает множество возможных путей повышения приспособленности к новому хозяину. С другой стороны, как мы убедились на примере зоонозного ВИЧ, единичная адаптивная мутация обеспечила «ключевое» начальное генетическое изменение, которое открыло клетку, в которой была заперта успешная инфекция шимпанзе. РНК-содержащие вирусы порождают генетическое разнообразие с большей скоростью, что позволяет им исследовать более ограниченное генетическое пространство, что позволяет им успешно адаптироваться к хозяевам новых видов.