"Изучение вирусных "окаменелостей" может помочь нам узнать много нового о том, что происходило в далеком прошлом. К примеру, в данном случае мы выяснили, как вирусы зачастую дают животным, которых они заражают, инструменты для борьбы с ними самими, что часто ведет к вымиранию таких вирусов", — рассказывает Пол Беняш (Paul Bieniasz) из университета Рокфеллеров в Нью-Йорке (США).
"Мусор" эволюции
Геном человека и фактически всех остальных животных и растений содержит в себе не только "свои" гены и мусорную ДНК, но и также фрагменты различных ретровирусов, с которыми наши предки боролись миллионы и десятки миллионов лет назад. Многие из этих вирусов были столь опасны, что успевали уничтожить до 99% особей до того, как тем удавалось приспособиться к ним и научиться нейтрализовывать патогены.
Часто попадание фрагментов таких вирусов в ДНК животных кардинальным образом меняло их облик и эволюцию. К примеру, несколько лет назад ученые выяснили, что ретровирусы были "виноваты" в том, что млекопитающие перешли к внутриутробному вынашиванию детенышей, а в дальнейшем отказались от сумки и "изобрели" плаценту.
Следы таких вирусов в геноме можно использовать для изучения эволюции их носителей, так как фрагменты вирусной ДНК постепенно накапливают в себе мутации, а их число постепенно увеличивается благодаря наличию у них способности к самокопированию. Этим пользуются ученые, узнавая, когда наши предки боролись с каким-то конкретным патогеном, испытывали резкие сокращения в численности или отделялись от родственных видов.
Беняш и его коллеги открыли еще один необычный пример того, как вирусы "дирижировали" эволюцией человека, сравнивая фрагменты ретровирусов, обнаруженных недавно в геномах человека, высших приматов и различных обезьян, живущих в Африке.
Их внимание привлек вирус HERV-T, присутствующий в ДНК всех обезьян и приматов, вызывавший массовые эпидемии среди наших предков как минимум 25 миллионов лет назад. Этот патоген, судя по структуре его фрагментов, полностью "вымер" примерно 8-11 миллионов лет назад, причина чего была загадкой для ученых.
Бей вирус его же оружием
Сравнив структуру фрагментов этого вируса в геномах людей, обезьян и приматов, Беняш и его коллеги смогли восстановить часть его генов и узнать, как он проникал в организм первых сухоносых обезьян, наших общих предков с современными приматами Африки.
Как оказалось, он заражал клетки, действуя аналогично вирусу иммунодефицита, цепляясь за определенный белковый вырост на их поверхности, MCT1, который организм использует для очистки клеток от молочной кислоты.
Анализируя структуру гена env, который отвечает за эту функцию вируса, ученые натолкнулись на неожиданную вещь — этот участок сохранился в человеческом геноме почти в первозданном виде, с крайне небольшими изменениями. Аналогичная картина наблюдалась у всех приматов и обезьян, чьи предки отщепились от общего древа эволюции с человеком примерно 8 миллионов лет назад.
Это было удивительно по той причине, что вирусная ДНК обычно является "мусором" с точки зрения эволюции, и поэтому в ней постепенно накапливаются ошибки. С геном env вируса HERV-T этого не происходило, что означает, что он был важен для выживания предков людей, горилл, шимпанзе и других относительно новых видов приматов.
Проанализировав различия в структуре оригинальной версии env и его текущей "человеческой" вариации, ученые поняли, что с ним произошло. Оказалось, что организм приматов приспособил env для борьбы с HERV-T, используя этот ген для удаления выростов MCT1 с поверхности клеток. Благодаря этому вирус просто не может проникнуть в клетки, и они избегают заражения.
"Похоже, что этот ген попал в ДНК приматов около 13-19 миллионов лет назад, и примерно в это же время его функция была изменена. Древние обезьяны смогли выработать иммунитет к HERV-T, используя его же собственный генетический код", — заключает Даниель Бланко-Мело (Daniel Blanco-Melo), коллега Беняша.
