Филогенетический анализ на вич

Цель исследования — оценить возможности и эффективность использования современных молекулярно-генетических технологий в определении источника инфицирования и установлении причинно-следственных связей в эпидемическом очаге ВИЧ-инфекции.

Материалы и методы. Проведено генотипирование 2 образцов плазмы крови от ВИЧ-позитивных лиц исследуемой группы и 18 образцов — от инфицированных пациентов группы сравнения. В работе использовано также 13 генетически близких нуклеотидных последовательностей генома ВИЧ из международной базы GenBank.

Результаты. Генетическое типирование установило, что изучаемые вирусные изоляты относятся к субтипу А (А6) ВИЧ-1. Проведенный филогенетический анализ показал, что образцы исследуемой группы не собираются в отдельный кластер, для каждого из них обнаружены генетически близкие образцы из группы сравнения. Дистанция между нуклеотидными последовательностями двух образцов исследуемой группы составила 0,050; между нуклеотидными последовательностями двух образцов исследуемой группы и образцов группы сравнения (с учетом данных базы GenBank) варьировала от 0,007 до 0,058 (в среднем — 0,032). Установлено, что дистанция, равная 0,007, между нуклеотидными последовательностями образца №1048 исследуемой группы и образца №1051 из группы сравнения свидетельствует о высокой степени их генетической близости, подтверждая наличие эпидемиологической связи между ними.

Заключение. Результаты молекулярно-генетической экспертизы не подтвердили генетического родства между образцами исследуемой группы. Полученные результаты явились основанием для отказа в постановке диагноза профессионального инфицирования ВИЧ.

Применение современных технологий в мониторинге ВИЧ-инфекции показало их практическую значимость и эффективность.

Введение

Длительный период развития эпидемического процесса ВИЧ-инфекции с высоким уровнем пораженности населения на значительной части территорий Российской Федерации, рост числа вторичных заболеваний у ВИЧ-инфицированных предопределили появление значительного количества лиц с ВИЧ, нуждающихся в амбулаторном и стационарном лечении [1].

Указанные обстоятельства, а также рост числа случаев ВИЧ-инфекции среди доноров и медицинских работников актуализируют проблему заражения ВИЧ-инфекцией пациентов при оказании им медицинской помощи в учреждениях здравоохранения, а также медицинских работников при выполнении ими профессиональных обязанностей [2].

Современные особенности течения эпидемии ВИЧ-инфекции и рост числа случаев заражения ВИЧ с неоднозначной трактовкой причин и условий инфицирования обусловили острую необходимость проведения молекулярно-генетического мониторинга ВИЧ-инфекции, который стал возможен при развитии современных лабораторных технологий [3, 4].

Генотипирование ВИЧ и последующий филогенетический анализ являются методами высокой чувствительности и специфичности, позволяющими получить корректные и в значительной степени достоверные результаты с установлением генетического сходства или различия между нуклеотидными последовательностями образцов в очагах инфицирования ВИЧ внутри одного субтипа, обеспечить доказательную базу наличия/отсутствия эпидемиологической связи между ними [5, 6].

Использование современных молекулярно-генетических технологий в системе вирусологического мониторинга ВИЧ-инфекции расширяет научные знания о биолого-генетических характеристиках возбудителя, его взаимодействии с организмом человека, раскрывает особенности развития механизма заболевания, увеличивает возможности лабораторной и эпидемиологической диагностики инфекции, вызванной ВИЧ.

Материалы и методы

Молекулярно-генетическая экспертиза проводилась в лаборатории молекулярно-генетических и серологических методов исследования Приволжского окружного центра по профилактике и борьбе со СПИД Нижегородского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора. В исследуемую группу были включены два образца плазмы крови: медицинской сестры М. (№1048) и предполагаемого источника инфекции — пациентки П. (№1049). В группу сравнения вошли 18 образцов плазмы крови ВИЧ-инфицированных пациентов из региона проживания исследуемой группы (№№1051–1058, 1060–1068, 1070). В работе также использованы 13 нуклеотидных последовательностей генома вируса из международной базы GenBank. Построение филогенетического дерева и расчет генетической дистанции проводили путем анализа 33 образцов.

Генотипирование ВИЧ проводили путем интеграции с базой данных Стэнфордского университета в режиме реального времени (https://hivdb.stanford.edu).

Для определения субтипов ВИЧ-1 изучаемых образцов применяли программное обеспечение COMET HIV-1/2 and HCV (https://comet.retrovirology.lu) и REGA HIV-1 Subtyping Tool v. 3.0 (http://RegaSubtyping/stanford-hiv/typingtool).

Для выявления существующих гомологов штаммов ВИЧ в базах данных использовали программу BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast).

Филогенетический анализ и расчет генетических дистанций выполняли при помощи программы MEGA 5.2 с использованием статистического метода Maximum Likelihood analysis, двухпараметрической модели Kimura (Bootstrap level 1000).

Результаты и обсуждение

Генотипирование ВИЧ и последующий филогенетический анализ являются важным дополнением, а иногда и единственным объективным доказательством наличия или отсутствия эпидемиологической связи между исследуемыми образцами. Они позволяют разобраться в сложных случаях при установлении причин и источника инфицирования ВИЧ. В нашем исследовании эффективность использования этих методов рассмотрена на конкретном случае.

С целью лабораторного подтверждения/опровержения данного факта в лаборатории Приволжского окружного центра СПИД выполнены генотипирование и последующий филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей генома вирусов, выделенных из образцов плазмы крови исследуемой группы (медсестры М. и пациентки П.) и группы сравнения, а также образцов из базы GenBank.

Генетическое типирование установило, что все используемые вирусные изоляты, в том числе образцы исследуемой группы (№1048 и №1049), относятся к субтипу А (А6) ВИЧ-1. Данная ситуация обусловила необходимость филогенетического анализа, который показал, что образцы №1048 и №1049 не группируются в отдельный кластер, для каждого из них обнаружены генетически более близкие образцы из группы сравнения (см. рисунок). Дистанция, рассчитанная между нуклеотидными последовательностями образцов исследуемой группы, составила 0,050, а между нуклеотидными последовательностями данных образцов и образцов из группы сравнения варьировала от 0,007 до 0,058 (среднее — 0,032). Таким образом, генетическая близость между образцами исследуемой группы не выше, чем между образцами этой группы и группы сравнения. Данный факт может свидетельствовать о низкой вероятности наличия эпидемиологической связи между медицинской сестрой М. и пациенткой П.

Филогенетическое дерево образцов исследуемой группы (№№1048, 1049) и группы сравнения, построенное с использованием нуклеотидных последовательностей гена pol ВИЧ-1

Вместе с тем, согласно данным, предоставленным также сотрудниками Центра СПИД, медицинская сестра М. могла иметь эпидемически значимые контакты с ВИЧ-инфицированным пациентом Н. (№1051 из группы сравнения), ранее состоявшим на диспансерном учете в Центре. Результаты проведенного филогенетического анализа позволили установить, что дистанция, рассчитанная между нуклеотидными последовательностями образца №1048 и образца №1051 — 0,007, свидетельствует о высокой степени генетической близости данных изолятов. Они достоверно образовывали общий кластер на филогенетическом дереве (см. рисунок), что подтверждает наличие эпидемиологической связи между ними.

Таким образом, в данном конкретном случае проведенная молекулярно-генетическая экспертиза с использованием современных лабораторных технологий генотипирования и последующего филогенетического анализа позволила установить, что образец, полученный от медицинской сестры М. (№1048), генетически более близок с образцом из группы сравнения — пациентом Н. (№1051), чем с предполагаемым источником инфекции — пациенткой П. (№1049). Полученный вывод достоверно не подтверждает факта профессионального заражения ВИЧ-инфекцией.

Заключение

Генотипирование и последующий филогенетический анализ, используемые для молекулярно-генетической экспертизы, проводимой при подозрении на профессиональное инфицирование ВИЧ, не подтвердили генетического родства между образцами исследуемой группы и обнаружили генетически более близкие образцы из группы сравнения. Полученные результаты явились основанием для отказа в постановке диагноза профессионального инфицирования ВИЧ.

Применение данных современных молекулярно-генетических методов показало их практическую значимость и эффективность.

Финансирование исследования и конфликт интересов. Исследование не финансировалось какими-либо источниками, и конфликты интересов, связанные с данным исследованием, отсутствуют.

Полный текст:

1. de Oliveira T., Pybus O.G., Rambaut A., Salemi M., Cassol S., Ciccozzi M., Rezza G., Gattinara G.C., DArrigo R., Amicosante M., Perrin L., Colizzi V., Perno C.F. Molecular epidemiology: HIV-1 and HCV sequences from Libyan outbreak // Nature.- 2006.- Vol. 444, № 7121.- P. 836-837.

2. Robbins K.E., Lemey P., Pybus O.G., Jaffe H.W., Youngpairoj A.S., Brown T.M., Salemi M., Vandamme A.M., Kalish M.L. (U.S.). Human immunodeficiency virus type 1 epidemic: date of origin, population history, and characterization of early strains // J. of Virology.- 2003.- Vol. 77, № 11.- P. 6359-6366.

3. Hué S., Pillay D., Clewley J.P., Pybus O.G. Genetic analysis reveals the complex structure of HIV-1 transmission within defined risk groups // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.- 2005.- Vol. 102, № 12.- P. 4425-4429.

4. Bobkov A., Cheingsong-Popov R., SelimovaL., LadnayaN., KazennovaE., Kravchenko A., Fedotov E., Saukhat S., Zverev S., Pokrovsky V., Weber J. An HIV type 1 epidemic among injecting drug users in the former Soviet Union caused by a homogeneous subtype A strain // AIDS research and human retroviruses.- 1997.- Vol. 13, № 14.- P. 1195-1201.

5. Hughes G.J., Fearnhill E., Dunn D., Lycett S.J., Rambaut A., Leigh Brown A.J. Molecular phylodynamics of the heterosexual HIV epidemic in the United Kingdom // PLoS pathogens.- 2009.- Vol. 5, № 9.- P. e1000590.

6. Dennis A.M., Hué S., Hurt C.B., Napravnik S., Sebastian J., Pillay D., Eron J.J. Phylogenetic insights into regional HIV transmission // AIDS.- 2012.- Vol. 26, № 14.- P. 1813-22.

7. de Silva T.I., van Tienen C., Onyango C., JabangA., Vincent T., Loeff M.F., Coutinho R.A., Jaye A., Rowland-Jones S., Whittle H., Cotten M., Hué S. Population dynamics of HIV-2 in rural West Africa: comparison with HIV-1 and ongoing transmission at the heart of the epidemic // AIDS (London, England).- 2013.- Vol. 27, № 1.- P. 125-134.

8. Leigh Brown A.J., Lycett S.J., Weinert L., Hughes G.J., Fearnhill E., Dunn D.T. Transmission Network Parameters Estimated From HIV Sequences for a Nationwide Epidemic // J. of Infectious Diseases. - 2011.- Vol. 204, № 9.- P. 1463-1469.

9. Daniels D., Grytdal S., Wasley A. Surveillance for acute viral hepatitis - United States, 2007 // Morbidity and Mortality Weekly Report. Surveillance Summaries (Washington, D.C.: 2002).- 2009.- Vol. 5, № 3.- P. 1-27.

10. Malhotra R., Soin D., Grover P., Galhotra S., Khutan H., Kaur N. Hepatitis B virus and hepatitis C virus co-infection in hemodialysis patients: A retrospective study from a tertiary care hospital of North India // J. of Natural Science, Biology and Medicine. - 2016.- Vol. 7, № 1.- P. 72.

11. Yerly S., Quadri R., Negro F., Barbe K.P., Cheseaux J.J., Burgisser P., Siegrist C.A., Perrin L. Nosocomial outbreak of multiple bloodborne viral infections // J. of Infectious Diseases.- 2001.- Vol. 184, № 3.- P. 369-372.

12. Mulder-Kampinga G.A., Simonon A., Kuiken C.L., Dekker J., Scherpbier H.J., van de Perre P., Boer K., Goudsmit J. Similarity in envand gag genes between genomic RNAs of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) from mother and infant is unrelated to time of HIV-1 RNA positivity in the child // J. of Virology.- 1995.- Vol. 69, № 4.- P. 2285-2296.

13. Hasselhorn H.M., Hofmann F. Transmission of HBV, HCV and HIV by infectious medical personnel-presentation of an overview // Der Chirurg; Zeitschrift Fur Alle Gebiete Der Operativen Medizen.- 2000.- Vol. 71, № 4.- P. 389-395.

14. Еремин В.Ф., Лазовская Н.В., Боровко С.Р. Применение метода молекулярно-генетических методов для расследования случаев заражения через кровь // Здравоохранение.- Минск, 2009.- № 10.- C. 39-45.

15. Vun M.C., Galang R.R., Fujita M., Killam W., Gokhale R., Pitman J., Selenic D., Mam S., Mom C., Fontenille D., Rouet F., Vonthanak S. Cluster of HIV Infections Attributed to Unsafe Injection Practices - Cambodia, December 1, 2014-February 28, 2015 // MMWR. Morbidity and Mortality Weekly Report.- 2016.- Vol. 65, № 6.- P. 142-145.

16. Alter M.J. Epidemiology of viral hepatitis and HIV co-infection // J. of Hepatology.- 2006.- Vol. 44.- P. S6-S9.

17. Lukashov V.V., Lazovskaia N.V., Karamov E.V., Adema K.W., Gasich E.L., Baan E., Titov L.P., Goudsmit J., Eremin V.F. The molecular epidemiology of HIV-1 in Belarus in (1996-2004): a predominance of subtype A variants and circulation of subtype B variants // Voprosy Virusologii.- 2006.- Vol. 51, № 6.- P. 22-26.

18. Сосинович С.В., Еремин В.Ф., Гасич Е.Л. Рекомбинантные формы ВИЧ, выявленные в Беларуси // Здравоохранение.- 2016.- № 7.- P. 74-80.

19. Еремин В.Ф., Гасич Е.Л., Сосинович С.В. Новая уникальная рекомбинантная форма ВИЧ-1, выявленная в Беларуси // Вопросы вирусологии.- 2012.- Vol. 57, № 3.- P. 9-13.

21. Riva C., Romano L., Saladini F., Lai A., Carr J.K., Francisci D., Balotta C., Zazzi M. Identification of a Possible Ancestor of the Subtype A1 HIV Type 1 Variant Circulating in the Former Soviet Union // AIDS Research and Human Retroviruses.- 2008.- Vol. 24, № 10.- P. 1319-1325.

22. Гасич Е.Л., Еремин В.Ф. Генетическое разнообразие вируса гепатита С в Республике Беларусь // Здравоохранение.- Минск, 2016. - № 10.- С. 24-29.

23. Бобкова М.Р., Самохвалов Е.И., Кравченко А.В., Саламов Г.Г., Зверев С.Я, Покровский В.В., Львов ДК. Генетические варианты вируса гепатита С среди ВИЧ-инфицированных потребителей наркотических препаратов в России // Вопросы вирусологии.- 2002.- № 3.- С. 15-20.

24. Жукова Н.П., Глинская, И.Н., Юровский П.Н., Згрунд О.С., Бортко Ю.М., Солодухо В.В. Характеристика эпидемического процесса ВИЧ-инфекции на территории г. Минска в современных условиях // Материалы Пятой международной конференции по ВИЧ/СПИДу в Восточной Европе и Центральной Азии.- М., 2016.- С. 190.

25. Bobkova M. Current status of HIV-1 diversity and drug resistance monitoring in the former USSR // AIDS reviews.- 2013.- Vol. 15, № 4.- P. 204-212.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Главная ≫ Инфотека ≫ Биология ≫ Происхождение жизни ≫ Молекулярная эволюция // Ратнер В. А.

Теория эволюции является одним из краеугольных камней биологии и естествознания в целом. В последние годы теория эволюции испытывала ускоренное изменение и развитие в связи с появлением в естественнонаучной практике нового мощного пласта экспериментальных данных и теоретических методов. В поле зрения теории эволюции попали кодирующие макромолекулы: ДНК, РНК и белки, составляющие костяк организации клеток и организмов. Теперь уже широко известна роль ДНК и РНК как материальных носителей генов, как переносчика генетической информации от генов к белкам и белков как исполнителей самых разнообразных биологических функций: ферментов — катализаторов процессов обмена, антител — иммунных защитников организма, структурных элементов, регуляторных и транспортных

Первые последовательности аминокислот в белках были расшифрованы нуклеотидов в генах и РНК — но массовое секвенирование началось только став к настоящему времени рутинной технологической операцией. Результаты секвенирования с тех пор накапливаются в компьютерных банках данных. К осени 1997 года крупнейшие международные банки данных содержали сведения примерно об одном миллиарде секвенированных нуклеотидов генов и других и о более

Легко понять, что расшифровка нуклеотидных последовательностей генов , РНК и аминокислотных последовательностей белков создаёт новую ситуацию, позволяющую взглянуть на процесс эволюции с молекулярного уровня организации жизни. Действительно, в классической генетике аллели генов принято обозначать однородными буквами или индексами: B и b, Если в процессе эволюции один аллель вытесняет другого , то кажется, что происходят как бы утрата предыдущего и распространение . В то же время в молекулярной генетике известно, что многие мутации состоят в замене лишь одного или нескольких нуклеотидов:

Поэтому замена аллеля может сводиться фактически к замене и фиксации единственного нуклеотида, а остальная, большая часть гена остаётся неизменной. Сходство последовательностей аллельных генов остаётся максимальным. Чем больше накапливается различий, тем меньше сходство последовательностей. Чем раньше дивергировали два гена, тем больше фиксированных различий они накопят.

Таким образом, сходство последовательностей макромолекул можно положить в основу построений. Число различий мономеров к нему может быть мерой эволюционной дивергенции. Обилие секвенированных последовательностей в банках данных делает применимость этого подхода практически неограниченной.

В течение последних 30 лет были разработаны несколько десятков компьютерных методов и пакетов программ для построения филогенетических деревьев макромолекул и филогенетического анализа, при помощи которых были построены многие сотни филогенетических деревьев макромолекул. В результате их анализа получены многочисленные интереснейшие данные, причём некоторые из них имели фундаментальное значение. Многие макромолекулы эволюционировали гораздо медленнее, чем морфологические признаки живых форм, поэтому их филогенетический анализ позволяет заглянуть в очень ранние периоды эволюционного процесса млн лет тому .

Кодирующие макромолекулы эволюционируют с разными скоростями. Наиболее консервативными обычно являются гены и белки некоторых очень глубоких и рано возникших генетических процессов, которые представлены у многих форм жизни. Таковы, например, гены рибосомных РНК в молекулярный механизм синтеза , некоторых гистонов — белков компактизации ДНК хромосом. Менее консервативны гены и белки систем, которые встречаются у определённых широких групп видов , глобины . Наконец, наиболее изменчивыми являются гены и белки вирусов, которые стремительно изменяются в борьбе с иммунной системой их хозяев гриппа, , онкогенные .

Этот важный результат сразу привлёк внимание к изучению архебактерий, причём вскоре было показано, что по многим другим свойствам они действительно существенно удалены как от эукариот, так и от эубактерий. Многие архебактерии существуют в природе в весьма экзотических условиях: при высокой температуре вблизи подводных вулканов; в среде, насыщенной метаном, соединениями Время разделения надцарств Bacteria и Archaea оценивается примерно в 3,5 млрд лет назад.

Дерево Вууза включает в себя фракции кодируемых не только ядерными генами, но и генами клеточных органелл — митохондрий и хлоропластов. Легко заметить, что ядерная фракция кукурузы попадает в ветвь эукариот, как и ожидается, а фракции из митохондрий и хлоропластов этой же кукурузы mitochondrion, в ветвь эубактерий. Этот факт считается самым веским аргументом в пользу симбиотической гипотезы эволюционного возникновения эукариот, согласно которой митохондрии происходят от симбиотических предковых пурпурных бактерий, а хлоропласты — от цианобактерий , а вовсе не от ядерных структур эукариотических клеток.

Белки-глобины (гемоглобины крови, миоглобины и их гены распространены в живой природе не столь широко. Они найдены в основном у животных, некоторые удалённые их представители найдены также у растений, а у прокариот они пока не обнаружены. Поэтому глобины образуют молекулярное надсемейство, охватывающее лишь часть таксономического дерева жизни. Деревья эволюции глобинов и их генов были построены многими исследователями. На рис. 2 приведено филогенетическое дерево глобинов, построенное А. Жарких в нашей лаборатории. В целом оно достаточно хорошо соответствует принятой таксономии животных.

Из независимых палеонтологических данных можно почерпнуть датировки эпох существования общих предков многих ныне живущих биологических форм. Так, в дереве глобинов датированы шесть точек ветвления. Поскольку методы реконструкции деревьев позволяют определить длины рёбер дерева фиксированных замен, на различных маршрутах, то с учётом датировок это даёт возможность подсчитать скорости эволюции на разных этапах и в разных ветвях дерева. Нами получены очень любопытные .

оказалось, что средняя скорость эволюции по всему белку была непостоянна и имела максимум примерно лет назад, в эпоху выхода позвоночных животных из Мирового океана на сушу . эта особенность выявилась ещё ярче для тех участков глобинов, которые отвечают за образование их четвертичной , структуры. Дело в том, что миоглобины и гемоглобины некоторых примитивных животных до сих пор представляют собой протомеры субъединицы . Круглоротые рыбы , имеют димерные агрегаты гемоглобинов, а большинство других позвоночных — тетрамерные агрегаты, состоящие из двух и двух . Субъединицы соединяются при помощи так называемых центров контакта, которые обозначаются Для современных гемоглобинов известны аминокислоты, входящие в центры контакта. Поэтому можно подсчитать скорости эволюции непосредственно для центров контакта. Максимум скорости чётко выявляется для центра контакта и регуляторного центра связывания дифосфоглицерата . Таким образом, при выходе позвоночных животных на сушу их гемоглобин приобрёл тетрамерную структуру, когда разные связаны между собой центрами и регуляторным центром ДФГ. Прежде всего в эту эпоху ген общего предка гемоглобинов был дуплицирован, а его копии в ходе дивергенции дали начало двум родственным . Именно в ту эпоху мы видим максимальную скорость эволюции центров их контакта и регуляции, а затем в течение сотен миллионов лет скорость резко падала, часто до нуля, когда возникшие центры были просто неизменны. Иначе говоря, мы как бы видим события эпохи формирования новых функциональных структур молекул гемоглобина, которые в дальнейшем сохраняются у всех наземных форм позвоночных. Следует учесть, что выход позвоночных на сушу и переход к дыханию свободным кислородом воздуха сопровождались резкой перестройкой всей системы дыхания, и в том числе структуры гемоглобинов. Ускорение эволюции в эту эпоху означает, что указанные приобретения были высоко адаптивными, то есть обеспечивали существенное преимущество их обладателям.

Примером дерева наиболее быстрой молекулярной эволюции является дерево генов, кодирующих гемагглютинины H3 вируса , построенное Л.В. Омельянчуком и сотрудниками. Это белок вирусного капсида, некоторые выпуклые участки которого узнаются специфическими антителами хозяина . В результате иммунное сопротивление хозяина препятствует размножению вируса. Вирус гриппа имеет в котором мутации происходят с наибольшей известной частотой — на позицию, за репликацию. В XX веке изучены несколько локальных эпидемий и пандемий гриппа. Одной из первых изученных была пандемия испанки . В дальнейшем были зафиксированы пандемии гонконгского В большинстве случаев образцы эпидемических штаммов вируса гриппа были собраны и сохранены в коллекциях. После 1978 года РНК этих эпидемических штаммов были секвенированы, а позже теоретиками построены филогенетические деревья.

Поскольку все эпидемии были датированы , оказалось возможным определить скорости эволюции. В эпидемических ветвях они оказались выше, чем в неэпидемических, причём особенно большое ускорение было выявлено именно в позициях, кодирующих антигенные детерминанты белка. Иммунное сопротивление хозяина размножению вируса является главным селективным фактором, действующим на вирус. Поэтому выплеск эпидемического штамма, не встречающего иммунного сопротивления хозяина, сопровождается ускорением эволюции. Это размножение высоко адаптивно для вируса и неадаптивно Напротив, после выработки иммунного ответа спокойное размножение вируса становится для него и хозяина нейтральным — в ожидании новых адаптивных мутаций и рекомбинаций. В целом можно говорить о коэволюции вируса и иммунного ответа системы хозяина. Вирус стремится как бы мутационно выскользнуть готового иммунного ответа хозяина, а хозяин стремится догнать новые варианты вируса путём выработки нового специфичного иммунного ответа.

Ещё один пример — эволюция вируса ВИЧ иммунодефицита человека, HIV в английской , вызывающего заболевание СПИД приобретённого иммунодефицита, в английской транскрипции . Вирус ВИЧ передаётся половым путём, а также нередко при переливании крови, нестерильных инъекциях и хирургических вмешательствах, при родах от матери к ребёнку и в других подобных ситуациях. Он был обнаружен в начале в крови больных, погибавших от различных тяжёлых заболеваний. Эти заболевания имели одно общее свойство — иммунная система больного была неспособна противостоять как этому вирусу, так и сопровождавшим возбудителям других заболеваний, от которых, собственно, больные и погибали. Были обследованы образцы из банков переливания крови, которые созданы во многих странах для медицинских целей. Оказалось, что многие образцы содержали вирус ВИЧ.

Различные штаммы вируса ВИЧ, выделенные в разных районах Африки, Карибского бассейна и США, были секвенированы, для них теми же методами, что и выше, построены филогенетические деревья из них показано . Это дерево указывает, что вирус ВИЧ существовал в Центральной Африке до 1960 года, был занесён на Гаити до середины и в США до 1978 года. Иначе говоря, его истоки лежат в Африке, где в некоторых странах вирусоносители составляют до половины населения, хотя заболевание СПИД проявляется далеко не у всех. Видимо, размножение вируса всё же сдерживается их иммунной системой. Вирус ВИЧ сходен с некоторыми вирусами обезьян, поэтому многие учёные предполагают, что он возник в результате изменчивости этих вирусов и был занесён в популяцию человека извне относительно недавно.

Интересно, что изменчивость вируса ВИЧ столь велика, что он успевает измениться в сторону усиления своей агрессивности непосредственно в ходе развития болезни СПИД у некоторых больных в течение и менее. Оценки изменчивости показывают, что она превышает верхний допустимый предел, в результате чего иммунная система больного не успевает справиться с выработкой новых вариантов антител и фактически распадается, открывая путь процессу заболевания СПИД и других болезней. Именно в этом, состоит источник агрессивности заболевания СПИД.

Есть биологические проблемы, которые в большой степени и всегда интересуют человека и человечество. Среди них особое место занимает проблема происхождения эволюции самого человечества. В последние годы в этой области прогресс связан в основном с филогенетическим анализом макромолекул. Американский учёный М. Гудмен и сотрудники построили филогенетические деревья для некоторых генов и белков от высших приматов и человека. На рис. 6 приведено одно из них. Из него следует, что порядок последовательного ответвления видов от эволюционного ствола человека таков: макак резус — орангутан — горилла — шимпанзе — человек. Иначе говоря, наиболее близким к человеку является шимпанзе.

Следует отметить, что до этих работ в таксономии высших приматов выделяли два семейства: Hominidae, включавшее только вид Homo sapiens, и Pongidae, включавшее гориллу, шимпанзе и орангутана. анализ существенно изменил эту классификацию. Гудмен и его сотрудники предложили новую таксономию высших приматов:

Homininae

Gorilla

Homo

Pan

Ponginae

Pongo

Близость человека и шимпанзе дала основание Дж. Дайамонду назвать человека третьим шимпанзе. По его оценкам, геномы человека и шимпанзе различаются примерно одиночных замен , то есть на каждый сотый нуклеотид, но остальные 99 из 100 нуклеотидов у них одинаковы. Время их молекулярной дивергенции оценивается лет назад. Эти факты являются очень веским аргументом в пользу естественного происхождения человека в процессе филогенетического развития жизни на Земле в противовес различным религиозным мифам о разовом творении тому назад.

В заключение можно отметить, что молекулярный филогенетический анализ становится сейчас одним из весомых методов таксономии живых форм. Таксономия высших приматов сейчас больше базируется на молекулярных данных, чем других. В систематике наивысших таксонов, систематике высших растений решающую роль играют деревья рибосомных РНК. Таксономию бактерий вообще невозможно построить без молекулярных данных. Можно надеяться, что в дальнейшем роль этого подхода только возрастёт.

Айала Ф.

Айала Ф., Кайгер Дж.

Кимура М.

Ратнер В.А., Жарких А.А., Колчанов И.А. и др.

Ратнер В.А.

Ratner V.A., Zharkikh A.A., Kolchanov N.A. et al.

Об авторе:
Вадим Александрович Ратнер, доктор биологических наук, профессор Новосибирского государственного университета, зав. теоретическим отделом Института цитологии и генетики СО РАН, действительный член РАЕН. Область научных интересов: математическая генетика, теория молекулярной эволюции, теория систем. Автор более 300 научных публикаций, в том числе 14 монографий.

Читайте также:

Пожалуйста, не занимайтесь самолечением!
При симпотмах заболевания - обратитесь к врачу.