Мир внутри мира — вирусы, у которых есть свои вирусы

В бесконечно малом мире микробиологии скрывается целая вселенная, полная неожиданных отношений и сложных иерархий. Долгое время вирусы считались вершиной паразитизма — сущностями, находящимися на самой грани живого, чье существование полностью зависит от захвата механизмов клетки-хозяина.

Но природа, как часто бывает, превзошла самое смелое воображение ученых. Оказалось, что даже эти ультимативные нахлебники не застрахованы от собственных паразитов. Открытие вирусов, которые заражают другие вирусы, не только перевернуло представления о вирусологии, но и заставило задуматься о самых фундаментальных вопросах жизни и эволюции.

От бактерии-обманщицы к вирусу-жертве

История этого удивительного открытия началась в 1992 году в Великобритании, где ученые, исследующие вспышку пневмонии, обнаружили внутри амебы Acanthamoeba polyphaga необычный микроорганизм. Приняв его за крупную паразитическую бактерию, исследователи отложили находку в архив, где она пролежала целое десятилетие.

Только в 2003 году французские ученые пересмотрели эти образцы и совершили революцию в микробиологии. То, что считалось бактерией, оказалось гигантским вирусом. Этот вирус, названный мимивирусом (от слова «мимикрирующий под микроб»), поражал своими размерами: его диаметр составлял 500 нанометров, что больше некоторых бактерий, а геном в виде линейной двуцепочечной ДНК насчитывал около 1,2 миллиона пар оснований, превосходя по сложности геномы многих бактериальных клеток.

Пять лет спустя, в 2008 году, ученые обнаружили близкого родственника мимивируса — еще более крупный мамавирус. Но настоящей сенсацией стало то, что рядом с ним существовал другой, гораздо меньший вирус-компаньон. Тщательное изучение показало, что этот крошечный «спутник» заражал не саму амебу, а гигантский мамавирус. Его назвали «Спутник» (Sputnik), и он стал первым известным представителем нового класса — вирофагов.

Принцип работы вирофага демонстрирует паразитизм в его самой утонченной форме. Когда мимивирус или мамавирус заражает амебу, он создает внутри нее специальную структуру — «вирусную фабрику». Эта фабрика, используя ресурсы клетки-хозяина, начинает штамповать новые копии гигантского вируса. Вирофаг «Спутник» проникает в уже зараженную амебу и нападает на эту фабрику, перехватывая контроль над ее механизмами. Вместо того чтобы производить мамавирусы, фабрика начинает создавать копии самого «Спутника». Это наносит прямой вред гигантскому вирусу: процесс его репликации нарушается, образуются уродливые капсиды, и в итоге он производит меньше собственного потомства, снижая шансы на заражение новых хозяев.

Интересные факты

• Геномный гигантизм. Мимивирус бросил вызов самим определениям жизни. Его геном не только огромен, но и содержит гены, которые раньше считались исключительной прерогативой клеточных организмов, например, гены, участвующие в репарации (починке) ДНК и синтезе белков.
• Зависимый паразит. Геном вирофага «Спутник» крайне мал — всего 18 343 пар оснований. В нем отсутствуют гены, необходимые для самостоятельного размножения, что делает его абсолютно зависимым от «инфраструктуры» своего гигантского вируса-хозяина.
• Океанские владения. После открытия «Спутника» выяснилось, что вирофаги — не редкая аномалия, а широко распространенное явление. Особенно много их в океанах, где они заражают гигантские вирусы, которые, в свою очередь, контролируют популяции морского планктона, играя ключевую роль в экосистеме.
• Семейство соседей. Вирофаги были классифицированы в семейство Lavidaviridae. В это семейство входит, например, вирофаг Zamilon (с арабского — «сосед»), что подчеркивает их паразитический образ жизни по соседству с гигантскими вирусами.
• Иммунный ответ человека. В 2012 году у двух французских туристов, вернувшихся из Лаоса, в крови обнаружили антитела к вирофагам. Это означает, что иммунная система человека может сталкиваться с этими вирусами и реагировать на них, хотя пока неизвестно, могут ли они вызывать какие-либо заболевания.

Загадка на грани жизни

Открытие вирофагов углубило одну из самых старых научных загадок: являются ли вирусы живыми?

Они существуют в серой зоне, будучи неспособными к самостоятельной репликации, но при этом эволюционируя и оказывая огромное влияние на биосферу. Вирофаги добавили в эту головоломку новый уровень сложности, создав паразитическую цепочку: вирус, паразитирующий на вирусе, паразитирующем на клетке.

Изучение этой троицы открывает фантастические перспективы — от понимания горизонтального переноса генов между разными формами жизни до потенциального создания новых противовирусных терапий, где вирофаги могли бы стать оружием против патогенных вирусов. Исследования в этой области только начинаются, и можно быть уверенным, что вирусы преподнесут нам еще немало сюрпризов, раскрывая тайны жизни на Земле.