Читать книгу "Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги? - Майкл Кордингли"

Неизбежно, что антропогенные факторы будут определять вероятность возникновения будущих вирусных зоонозов. Человеческая популяция непрерывно продолжает свою экспансию, расширяет свои плацдармы в самых разных ареалах, и все это происходит на фоне беспрецедентного развития путей сообщения. Постоянно изменяется социальная структура и поведение людей, интенсивное земледелие становится нормой во множестве стран, а перевозки экзотических животных – обычной практикой. Эти факторы вкупе с неумолимыми климатическими изменениями являются плодами человеческой деятельности. Наше собственное поведение создает благоприятные условия для возникновения и распространения новых болезней. Трудно поверить в то, что за последние годы произошел скачкообразный рост числа потенциально патогенных зоонозных вирусов. Они испокон веков циркулировали в животных резервуарах. Наблюдаемое в настоящее время увеличение числа вирусных зоонозов является простым следствием человеческого поведения, которое создает больше возможностей для межвидовой передачи вирусов. Вирусы, обладающие средствами и возможностями, будут занимать все новые и новые ниши и опробовать новое генетическое пространство.

Происхождение филовирусов

Только недавно была открыта способность филовирусов вызывать зоонозы. Указывает ли это на изменения, происшедшие в ходе недавней эволюционной истории? За последние пятьдесят лет ученые собрали образцы полных геномных последовательностей эболавирусов и марбургвирусов, различные генетические линии которых периодически вызывают эпидемические вспышки. Теперь исследователям доступен вирус Льовиу с самостоятельным геномом, представляющий третий род семейства филовирусов. Филогенетический анализ почти сотни геномов позволяет ныне определить дату появления самого последнего общего предка современных филовирусов. Этот предок появился около 10 тысяч лет назад (Carroll et al., 2013). Как уже было сказано в предыдущих главах, такие оценки, основанные на геномных последовательностях, собранных с молодых побегов эволюционного дерева – с концевых веточек, представляющих последние пятьдесят лет роста дерева, имеющего возраст в 10 000 лет, – ограничены в достоверности (вероятность их корректности весьма низка). Филовирусы, несомненно, не являются недавним достижением эволюции, а представляют собой современных потомков древних вирусов-предшественников, которые сами уже давно вымерли.

Летучие мыши и вирусные зоонозы

Многие другие зоонозные вирусы, заслуживающие внимания и пользующиеся дурной славой, тоже происходят из популяций летучих мышей. Летучие мыши снова и снова становятся обвиняемыми, когда речь заходит о поиске природных резервуаров человеческих зоонозных инфекций. Эти заболевания часто сопровождаются тяжелыми патологическими последствиями и могут стать глобальной угрозой. Коронавирусы тяжелого атипичного респираторного синдрома и ближневосточного респираторного синдрома вызывают в высшей степени контагиозные и тяжелые поражения дыхательных путей у человека после заражения от промежуточных хозяев, получивших вирусы от инфицированных летучих мышей. Вирулентные парамиксовирусы, такие как Nipah и Hendra, так же как вирус бешенства и родственные ему лиссавирусы – все они имеют резервуаром популяции летучих мышей. Более пятнадцати различных семейств вирусов инфицируют более двухсот разных семейств летучих мышей (O’Shea et al., 2014). Примечательно здесь не только разнообразие видов вирусов, называющих летучих мышей своими природными хозяевами, но и то обстоятельство, что у подавляющего большинства инфицированных мышей отсутствуют явные признаки какого-либо заболевания. Представляется, что летучие мыши и их вирусы долго эволюционировали совместно и достигли определенного равновесия. Отношения между летучими мышами и их вирусами имеют древние корни; с глубокой древности летучие мыши инфицированы парамиксовирусами, коронавирусами и лиссавирусами, и это далеко не полный список (Brook, Dobson, 2015). Фрагменты ДНК-последовательностей в геномах летучих мышей, напоминающих последовательности филовирусных геномов, говорят о том, что сосуществование летучих мышей и вирусов уходит корнями в глубокую эволюционную древность (Taylor, Leach, Bruenn, 2010).

Неясно, приобрели ли летучие мыши в ходе эволюции большую толерантность к вирусам, или они могут более эффективно подавлять вирусную инфекцию, чем другие млекопитающие. Несмотря на такой явный комменсализм, развившийся в отношениях между летучими мышами и вирусами, эти последние, будучи переданными человеку, часто вызывают у него клинически тяжелое заболевание. То, что летучие мыши являются источником множества зоонозов, особого удивления не вызывает: летучие мыши очень многочисленны, составляя около 20 % численности всех видов млекопитающих. Среди млекопитающих только грызуны представлены большим числом видов (хотя грызуны и уступают летучим мышам в численности особей), и именно грызуны тоже служат одним из основных источников зоонозных инфекций; тем не менее летучие мыши содержат больше вирусов на один вид, чем грызуны (Dobson, 2005). Поразительно, что симпатрия видов летучих мышей, облегчающая смену вирусами хозяев, принадлежащих к близкородственным видам и занимающих одни и те же ареалы обитания, как было показано, является значимым фактором риска для зоонозной передачи инфекции (Luis et al., 2013). Если мы расширим наши рассуждения за пределы царства вирусов и распространим их на все зоонозные человеческие патогены (вирусы составляют около половины всех человеческих зоонозных патогенов), то станет понятно, что наибольшую опасность представляют зоонозные инфекции патогенами, которые способны инфицировать множество хозяев разных биологических видов (Woolhouse, Gowtage-Sequeria, 2005).

Особые отношения

Легкость, с которой летучие мыши принимают множество разнообразных зоонозных вирусов, и опасность инфицирования этими вирусами людей представляют собой серьезную проблему для органов общественного здравоохранения и вызывают любопытство научного сообщества. Конкретного объяснения механизмов уникальных отношений между хозяином и вирусом у летучих мышей пока нет (Calisher et al., 2006). Летучие мыши появились на Земле около 50 миллионов лет назад, что подтверждается ископаемыми остатками и эволюционной дивергенцией последовательностей консервативных генов. Парамиксовирусы и лиссавирусы, как филогенетические линии, имеют приблизительно такой же возраст, что позволяет предположить их длительную совместную эволюцию. Поэтому вполне возможно, что вирусы летучих мышей в результате эволюции приобрели способность взаимодействовать с клеточными биохимическими путями, унаследованными от общего предка млекопитающих и сохранившими в ходе эволюции. Может быть, поэтому эти вирусы столь неразборчивы в отношении выбора хозяев и легко передаются млекопитающим других видов?

Летучие мыши обладают способностью к полету, и это отличает их от всех остальных млекопитающих. Несмотря на свои малые размеры, очень высокую частоту сердечных сокращений и невероятно высокий уровень обмена веществ, необходимый для длительного полета, летучие мыши отличаются, кроме того, большой продолжительностью жизни. Днем летучие мыши спят, а зимой впадают в состояние гибернации. Некоторые виды летучих мышей отличаются невероятно большой численностью популяций; некоторые популяции достигают численности в десятки и сотни тысяч особей. Это количество достаточно для того, чтобы поддерживать устойчивое существование эпидемических патогенов, даже в тех случаях, когда они не являются устойчивыми возбудителями заболеваний в результате стойкого пожизненного иммунитета у хозяев. Вирусы кори и оспы получили возможность циркулировать в крупных городских центрах, когда численность их населения превысила 500 тысяч человек (см. работу Блэка, которую мы обсуждали в главе 6).