Что такое паразит и симбионты

Симбионты и паразиты человека

Бактериальные симбионты человека составляют его нормальную микрофлору. Они живут в кишечнике, на коже, на слизистых, обеспечивая либо защиту (конкурентным способом не давая другим, зловредным, бактериям заселить эти участки), либо участвуя в переваривании пищи и синтезировании некоторых, необходимых человеку витаминов. Мы уже упоминали симбионта человека кишечную палочку . Всего к нормальной микрофлоре человека относится около 500 видов бактерий. Если убить всех бактерий на коже или в кишечнике человека, то ничего хорошего из этого не получится. Роль нормальной микрофлоры изучена на стерильных животных. В специальных условиях выращивают животных (крыс или мышей), и смотрят, что с ними происходит в отсутствии бактерий. Надо отметить, что живут они не очень хорошо. Таким образом, каждый реальный человек – это не просто представитель вида Homo sapiens , а целая коллекция различных организмов.

Кроме нормальной микрофлоры человека есть бактерии, являющиеся паразитами. От вирусных и бактериальных инфекций погибает людей больше, чем от самых кровопролитных войн. Борьба с вирусными инфекциями началась в 1796 году с открытия Дженнером вакцины против оспы. В 1885 году Луи Пастер впервые привил укушенного бешеной собакой мальчика от бешенства. Сейчас существуют вакцины, способные защитить человека от очень многих инфекций.

Рассмотрим строение и жизненный цикл паразитических бактерий на примере возбудителей заболеваний, передающихся половым путем. Заболевания, передающиеся половым путем, вызываются бактериями, вирусами (т.е. одноклеточными) или грибами. В силу анатомических особенностей женщины больше подвержены инфицированию, чем мужчины. У женщин также легче диагонстировать эти заболевания. Ниже перечислены возбудители различных болезней.

Рассмотрим строение паразитических микроорганизмов.

Возбудитель гонореи - гонококк - был открыт в 1879 году Нейсером (поэтому в честь открывателя латинское название этой бактерии - Neisseria gonorrhaea ). Гонококк относится к группе диплококков. Под микроскопом он выглядит как пара кофейных зерен, лежащих рядом. На рисунке изображена характерная картина неполного фагоцитоза: лейкоцит пытается уничтожить паразитов, но микроорганизм способен защититься от его действия, и переварить его лейкоцитам не удается. Гонококк имеет размер клетки 0.7х1.7 мкм и строение, характерное для одноклеточных.

Среди возбудителей заболеваний, передающихся половым путем, ранее других были описаны гонококк, бледная спирохета и эукариотический орагнизм трихомонада. Долгое время, ели у больного имелись признаки мочеполовой инфекции, но ни один из этих трех возбудителей не был выявлен, ему ставили диагноз "неспецифический уретрит". Однако во второй половине ХХ века были найдены возбудители "неспецифического" воспаления. К ним относятся гарднерелла, хламидия, уреаплазма, микоплазма и некоторые другие виды. Вызываемые ими заболевания отличаются тем, что часто проходят малосимптомно, остаются незамеченными носителем и переходят в хроническую форму. Хотя бы один из этих возбудителей встречаются у 30-50% людей, у части людей (имеющих несколько половых партнеров) можно обнаружить целый "букет" возбудителей. До сих пор некоторые врачи считают, что эти бактерии неопасны. Это, неверно, давно уже показано, что эти бактерии являются не только возбудителями мочеполовых инфекций, одним из самых тяжелых осложнений которых является бесплодие, но и ряда общих заболеваний, просто устоявшиеся представления меняются медленно.

Несмотря на все различия в форме и размерах, все вирусы образованы сходным образом. Все они покрыты белковой оболочкой и в их состав входит нуклеиновая кислота - РНК или ДНК. ДНК может быть кольцевой или линейной, РНК может быть одноцепочечной или двуцепочечной.

ДНК-содержащие вирусы : герпес-вирусы (вирусы простого герпеса и ветряной оспы, цитомегаловирус); вирус натуральной оспы; папилломавирус; аденовирусы; вирус гепатита В.

РНК-содержащие: вирус гриппа; вирус кори; вирус бешенства; вирусы гепатита А и С; вирус иммунодефицита человека; ретравирусы.

Близким родственником вируса герпеса является вирус ветрянки. Ветрянкой человек болеет один раз в жизни, обычно в детстве. Все тело ребенка покрывается герпетическими пузырьками; потом вирус ветрянки также поселяется в спинном мозге, и активация вируса вызывает воспаление нервов и высыпания на кожи, которые называются опоясывающий лишай. Процесс довольно болезненный и может лишить человека работоспособности на месяц.

- На вирусной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы (ревертазы) синтезирует на РНК копию ДНК. Ревертаза входит в состав вирусной частицы. Сначала синтезируется одна нить ДНК, потом РНК в этом комплексе разрушается РНКазой, и синтезируется вторая нить ДНК.

- ДНК-копия вирусного генома проникает в ядро и встраивается в геном клетки. После этого вирус может там существовать несколько лет, ничем себя не проявляя. Это называется латентной фазой.

- На встроенной в геном хозяина вирусной ДНК происходит транскрипция, синтезируются вирусные белки. Они запускают процессы, необходимые для обработки РНК и превращения ее в форму, которая входит в состав вирусных частиц. Затем происходит сборка инфекционных частиц.

- Новые вирусные частицы выходят из клеток. После некоторого преобразования белков, входящих в состав варионов, частица становится инфекционной ("созревает"), и цикл может повториться опять.

ЭНДОЦИТОБИОНТЫ КЛЕТОК ЖИВОТНЫХ (ГРОМОВ Б.В. , 1998), БИОЛОГИЯ

В результате эндоцитобиоза (развития микроорганизмов внутри клеток других организмов) возрастает биоразнообразие, возникают организмы с новыми свойствами, иногда способные существовать в экстремальных условиях. Известны облигатные внутриклеточные паразиты и симбионты инфузорий, насекомых, морских беспозвоночных. Симбиотические бактерии явились родоначальниками хлоропластов и митохондрий эукариотической клетки.

Санкт-Петербургский государственный университет

Под эндоцитобиозом понимают развитие клеток определенных микроорганизмов внутри клеток других организмов. К настоящему времени эндоцитобионты обнаружены только в клетках эукариот, эндоцитобионты прокариот - бактерий и архей [1] - пока неизвестны и, возможно, не существуют. Одноклеточные водоросли являются симбионтами многих простейших, пресноводной гидры, в морской среде населяют клетки многих кораллов, фораменифер. Известны грибы эндоцитобионты. Однако наиболее часто это представители прокариот. Иногда эндоцитобионты приносят хозяину более или менее значительный вред, то есть являются паразитами. В других случаях они полезны хозяину, иногда он без них не может существовать, тогда можно говорить о симбиозе.

Интересно, что внутриклеточные паразиты обитают в клетках самых разнообразных животных, в том числе и человека, тогда как внутриклеточные симбионты встречаются у многих беспозвоночных, но у позвоночных пока не обнаружены [2]. В большинстве случаев эндоцитобионты в результате их адаптации к существованию в чужой клетке уже неспособны существовать вне ее, то есть являются облигатными (обязательными) паразитами или симбионтами.

Известны бактерии, паразитирующие в амебах, многие заболевания членистоногих связаны с развитием в их клетках бактерий. Заражение клеток пауков определенными бактериями приводит к их заболеванию и гибели. Рикеттсии и хламидии - возбудители опасных болезней млекопитающих, в том числе человека. Рикеттсии циркулируют в природе, развиваясь в организме членистоногих (клещи, вши) и млекопитающих. Членистоногие получают рикеттсий при питании на зараженных млекопитающих, а потом передают их другим незараженным особям. У млекопитающих рикеттсии вызывают заболевания, так называемые рикеттсиозы, к которым относится такая опасная болезнь, как сыпной тиф. Хламидии - возбудители венерических болезней и трахомы (болезнь глаз, приводящая к слепоте) у человека. Пситтакоз - хламидийная болезнь птиц. При вдыхании человеком воздуха, содержащего частички птичьего помета, попавшие в организм хламидии вызывают воспаление дыхательных путей. Хламидийная инфекция у сумчатых медведей коала приводит к бесплодию, а следовательно, и к вымиранию. Недавно установлено, что хламидии могут развиваться в клетках амеб, что, естественно, способствует широкому распространению хламидий в природе.

Хламидии потеряли способность к синтезу многих необходимых им соединений, которые они забирают у хозяина. В частности, они неспособны образовывать универсальный клеточный энергоноситель АТФ (аденозинтрифосфат), но в их мембране функционирует эффективная транспортная система, накачивающая АТФ из клетки хозяина в бактерию. У хламидий наблюдается смена стадий жизненного цикла: сравнительно крупные вегетативные клетки, как обычно, растут и делятся, находясь в вакуолях в клетке хозяина, но затем они превращаются в очень мелкие и плотные "элементарные тельца" (рис. 1). В вегетативной стадии бактерии неустойчивы к воздействию внешней среды и вне клетки хозяина сразу погибают, они не могут способствовать заражению новых клеток. "Элементарные тельца" неспособны к делению, но являются инфекционными. После гибели и разрушения зараженной клетки они сохраняются во внешней среде и обеспечивают заражение новых клеток и новых хозяев. В отличие от рикеттсий хламидии не нуждаются в членистоногих переносчиках.

Бактерий обнаруживали в клетках разнообразных простейших, однако наиболее изучены бактерии - симбионты инфузорий. Эти бактерии традиционно называют симбионтами, хотя говорить здесь о симбиозе можно только условно, поскольку польза для животного неочевидна, а иногда бактерии наносят хозяину несомненный вред. Бактерии, заселяющие ядра инфузории туфельки, изучены и описаны еще в 1890 году учеником И.И. Мечникова - доктором В.В. Хавкиным. Они были названы Хавкиным голоспорами (Holospora). Голоспоры в ядрах проходят цикл развития, включающий вегетативные клетки. Это обычные бактерии, размножающиеся бинарным делением, и длинные плотные клетки, неспособные к делению, но выходящие в среду и заражающие инфузорий, еще не имеющих симбионтов (рис. 2). Подобный цикл развития ни у каких других бактерий не обнаружен.

Существуют различные бактерии, способные развиваться в цитоплазме инфузории туфельки. Бактерии рода Caedobacter, что в переводе означает бактерия-убийца, придают инфузории-хозяину свойства киллера. Если встретятся инфузория с такими симбионтами и инфузория, их лишенная, то последняя этими симбионтами либо будет заражена, либо убита. Это зависит от состояния клеток бактерий, вышедших в среду и заглоченных незараженной инфузорией. Если это обычные вегетативные клетки бактерии, инфузория будет заражена, но она погибнет, если в этих бактериях активировались гены находящегося в них вирусного генома. Тогда бактерии перестают делиться, в них обнаруживаются вирусные частицы и крупные, преломляющие свет R-тела (рис. 3). Эти R-тела образованы скрученной белковой лентой, которая в вакуолях инфузории, заглотившей бактерий, может раскручиваться, разрушая окружающую вакуоль мембрану. Видимо, R-тело - одно из возможных орудий убийства лишенных симбионта туфелек. Животные, содержащие симбионтов, к R-телам нечувствительны. Очевидно, в популяции инфузорий в результате описанного эффекта должно возрастать число туфелек, содержащих симбионтов. Это скорее способствует процветанию бактерий, но едва ли полезно для инфузорий. Этот пример свидетельствует о том, что эндоцитобиоз может влиять на характер взаимоотношений между организмами.

Эндоцитобионтами инфузорий могут быть метанобразующие археи [1]. Подобный симбиоз наблюдается у инфузорий, обитающих при отсутствии молекулярного кислорода, в кишечнике животных, илах и т.п. В таких условиях кислородное дыхание невозможно и энергетический обмен приводит к освобождению молекулярного водорода. У этих животных отсутствуют митохондрии, но в клетках имеются специальные органеллы - гидрогеносомы, которые и ответственны за образование водорода. Археи, которые могут присутствовать в клетках таких инфузорий в качестве симбионтов, окисляют водород углекислотой, накапливающейся в процессе жизнедеятельности инфузории, при этом образуется метан. Археи в результате такого сожительства получают очевидную выгоду. Для инфузории тоже полезно удаление конечного продукта энергетического метаболизма.

ЭНДОЦИТОБИОЗ В ГЛУБИНАХ ОКЕАНА

Бактерии обладают огромными биосинтетическими возможностями, в том числе способностью к использованию необычных субстратов, способностью к синтезу разнообразных компонентов клетки за счет простых соединений. При этом они могут использовать разнообразные источники энергии. Таких возможностей часто лишены эукариоты, поэтому взаимодействие с определенными прокариотами в симбиотических системах может оказаться для них крайне полезным. Иногда симбиотические ассоциации бывают приурочены к определенным экологическим условиям. Так, в морской среде широко распространен симбиоз различных беспозвоночных с бактериями, способными к синтезу органических веществ за счет энергии окисления молекулярным кислородом соединений серы, прежде всего сероводорода. Соединения восстановленной серы содержатся в воде глубоководных холодных или горячих источников, они также образуются в результате деятельности микроорганизмов при отсутствии молекулярного кислорода. В среде, содержащей кислород, происходит микробиологическое окисление этих соединений. Окисляющие серу бактерии могут населять клетки моллюсков, губок, нематод, погонофор и других беспозвоночных, они снабжают хозяина органическими веществами, что-то получая взамен, и находят в его клетках место для жизни и защиту от неблагоприятных влияний окружающей среды.

Иногда, например у погонофор, синтезированные бактериями вещества составляют единственный источник пищи животного. Так, в различных районах Мирового океана на глубинах 1500-6000 м вблизи выходов горячих вод обитают своеобразные бескишечные беспозвоночные - вестиментиферы (их относят к типу погонофор). Самые крупные вестиментиферы из рода Riftia достигают длины 1,5 м при диаметре около 4 см. Питание животного обеспечивается процессами, проходящими в трофосоме - особом органе, включающем клетки - бактериоциты, содержащие плотно упакованные клетки бактерий, концентрация которых достигает 3,7 " 109 на 1 г ткани. В воде источника содержится сероводород, который и окисляют находящиеся в бактериоцитах бактерии. Трофосома имеет развитую систему сосудов. Через кровь осуществляется снабжение бактерий сероводородом, кислородом, необходимым для окисления сероводорода, и углекислотой, из углерода которой бактерии синтезируют органическое вещество, служащее единственным источником питания как бактерий, так и животного. В местах выхода метана обитают представители другой группы погонофор, в трофосоме которых поселяются метанокисляющие бактерии (рис. 4).

У 10-20% насекомых, относящихся к различным группам, в клетках можно обнаружить палочковидные бактерии из рода вольбахия (Wolbachia). У представителей одного вида вольбахии могут быть или отсутствовать, и они, видимо, могут передаваться от одного насекомого другому. Иногда вольбахии не оказывают на насекомое заметного влияния, но в некоторых случаях заражение приводит к определенным последствиям. Особенно часто вольбахии с выгодой для себя вмешиваются в процессы размножения насекомых, например: долгоносиков, божьих коровок, паразитических перепончатокрылых. Потомству вольбахии передаются с яйцами, то есть по материнской линии. Потомство зараженных самок содержит вольбахий и жизнеспособно независимо от того, был ли заражен самец. Потомство незараженных самок и зараженных самцов вольбахий не содержит, но нежизнеспособно. Не содержащее вольбахий потомство появляется только тогда, если оба родителя их не содержат. В результате в популяции увеличивается содержание зараженных особей, что выгодно для бактерий. Кроме того, зараженные вольбахиями насекомые способны к партеногенезу, при котором самки без оплодотворения рождают самок, содержащих вольбахий. Это тоже приводит к накоплению в популяции зараженных насекомых. Выгода для бактерий здесь очевидна, а у насекомых так или иначе происходит нарушение нормальных процессов размножения, что едва ли может способствовать их процветанию. В научной литературе также содержатся сообщения о вызванных вольбахиями заболеваниях насекомых и других членистоногих.

Во многих случаях эндоцитобионты полезны или даже совершенно необходимы насекомому. Тогда можно говорить об истинном симбиозе. В некоторых группах насекомых симбионты обычны у форм, питающихся древесиной, соком растений или кровью. Это многие представители равнокрылых (тли, цикады, белокрылки, червецы, листоблошки), некоторые жуки, клопы. У таракановых симбионты присутствуют всегда и у всех видов независимо от характера питания. Видимо, эти насекомые с пищей не получают некоторых необходимых им соединений и эндобионты снабжают их этими соединениями.

У тараканов бактерии, относимые к роду Blattabacterium, населяют клетки-бактериоциты, расположенные в жировом теле на брюшке животного (рис. 5). Они проникают в яйца в процессе их формирования и таким образом передаются потомству. Если таракана лишить симбионтов, обработав его антибиотиками, он становится малоактивным и в конце концов дегенерирует.

Описано более 50 различных симбионтов цикад. У цикад бактерии населяют клетки-бактериоциты, находящиеся в довольно сложно устроенных органах - бактериомах. Интенсивность размножения бактерий контролируется гормонами хозяина. Специальные мигрирующие клетки насекомого обеспечивают перенос бактерий в формирующееся яйцо, где они образуют характерные округлые скопления. Без симбионтов насекомые не могут нормально развиваться.

Симбионты насекомых, как правило, неспособны существовать вне клеток хозяина, поэтому до недавнего времени не было возможности исследовать особенности их физиологии и механизмы взаимодействия с организмом хозяина. Успехи, достигнутые в разработке методов молекулярной биологии в течение последних лет, позволяют получать и исследовать не только клетки симбионтов, но и их нуклеиновые кислоты, отдельные гены и группы генов, включенные и сохраняемые в геноме кишечной палочки. Таким образом, можно выяснить последовательность оснований в ДНК этих генов и их возможную функциональную роль. К настоящему времени молекулярно-генетическими методами исследованы симбионты тлей [3]. Тли питаются соком растений, который сосут при помощи трубочки-стилета, внедряемого в ткани флоемы растения. Кроме вреда, наносимого непосредственно растению насекомым, тли являются переносчиками многочисленных вирусов растений. Тли проходят сложный жизненный цикл, в котором сменяются периоды полового и бесполого размножения. Одна самка за месяц может дать 50-60 потомков. Внутри тела большинства видов тлей имеется специальный двулопастной орган - бактериом, состоящий из 60-90 полиплоидных клеток, называемых бактериоцитами. В вакуолях этих клеток находятся округлые или овальные бактерии, относимые к роду бухнера (Buchnera). Размножение бактерий находится под контролем со стороны хозяина, и их число в бактериоме определяется его размерами. Бактерий насекомое получает от матери, вне организма хозяина они не могут существовать, так же как не могут быть переданы от одного насекомого другому. Если бактерии убить, обработав насекомое антибиотиками, оно перестает размножаться, так как бактерии снабжают насекомое незаменимыми аминокислотами. Результаты сравнительного исследования последовательностей оснований в рибосомальных генах симбионтов свидетельствуют о том, что эволюция этих бактерий шла быстрыми темпами. Симбиоз бактерий и тлей начал формироваться 200-250 млн лет тому назад. Несколько неожиданной оказалась очевидная родственная связь симбионтов с кишечной палочкой, обитающей в кишечнике человека и животных. Предполагают, что предками эндобионтов были бактерии, близкие к кишечной палочке и развивавшиеся в кишечнике древних тлей.

В растительном соке, которым питаются тли, содержится много углеводов, но мало аминокислот. Между тем тли должны получать с пищей около 10 различных аминокислот, которые они сами синтезировать не могут. Бактерии-симбионты способны синтезировать все аминокислоты, и они снабжают этими аминокислотами хозяина. Установлено, что в число этих аминокислот входят триптофан, метионин, лейцин, изолейцин, валин и фенилаланин. Активность генов бактерии, определяющих синтез этих аминокислот, регулируется таким образом, что бактерия синтезирует их гораздо больше, чем это ей необходимо, и их избыток достается насекомому.

ЭНДОЦИТОБИОЗ И ЭВОЛЮЦИЯ КЛЕТКИ

В конце прошлого - начале нашего столетия русские биологи Ф.С. Фаминцин, К.С. Мережковский, Б.М. Козо-Полянский выдвинули гипотезу о симбиотическом происхождении сложной эукариотической клетки. В соответствии с этой гипотезой клеточные органеллы в действительности являются более или менее измененными самостоятельными организмами. Эти идеи не получили признания, были осмеяны и почти забыты. В 60-е годы нашего столетия американская исследовательница Линн Маргелис [4] имела смелость возродить и развить идею симбиотического происхождения эукариотической клетки исходя уже из данных, полученных современными молекулярно-генетическими и цитологическими методами. К настоящему времени в подобных представлениях остается еще много неясного и спорного, однако то, что митохондрии и хлоропласты произошли от прокариот-симбионтов, сомнений, кажется, уже не вызывает, то есть идея симбиогенеза себя полностью оправдала.

Эндоцитобиоз способствует увеличению биоразнообразия, так как в результате тесного взаимодействия двух организмов образуется по существу новый организм с новыми свойствами. В то же время внутриклеточные симбионты или паразиты нередко приобретают свойства, для свободноживущих форм нехарактерные. Иногда в результате симбиоза жизнь животного становится возможной в условиях, непригодных для его самостоятельного существования (например, погонофоры). В большинстве случаев эндоцитобионты уже не могут существовать самостоятельно, в этом отношении они напоминают клеточные органеллы. Некоторые ученые считают, что их и следует рассматривать в качестве клеточных органелл, тем более что, как было сказано, митохондрии и хлоропласты, скорее всего, действительно возникли в результате эндоцитобиоза. Однако между органеллами и эндобионтами, по всей видимости, есть одна весьма существенная разница. Развитие и функционирование клеточных органелл контролируются в том числе и генами, находящимися в ядерных хромосомах (возможно, в процессе эволюции происходил переход некоторых генов из генома симбионта в геном хозяина), тогда как для эндобионтов такого явления пока не было отмечено.

1. Громов Б.В. Удивительный мир архей // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. ╧ 4. С. 23-26.

2. Громов Б.В. Бактерии - внутриклеточные симбионты животных // Успехи микробиологии. 1978. Т. 13. С. 50-71.

3. Baumann P., Baumann L., Lai C.-Y. et al. Genetics, Physiology, and Evolutionary Relationships of the Genus Buchnera: Intracellular Symbionts of Aphids // Annu. Rev. Microbiol. 1995. Vol. 49. P. 55-94.

4. Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки. М.: Мир, 1983. 352 с.

Борис Васильевич Громов, доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН, зав. кафедрой микробиологии Санкт-Петербургского государственного университета. Область научных интересов - общая и экологическая микробиология. Опубликовал 220 печатных работ в отечественных и международных изданиях, в том числе две монографии и учебные руководства "Строение бактерий" и "Экология бактерий".

СТАТЬИ	КНИГИ	ФОРУМ	ГОСТЕВАЯ КНИГА	ССЫЛКИ	ОБ АВТОРЕ

Об авторе : Михаил Васильевич Супотницкий - кандидат биологических наук.

РНК неустойчива в агрессивной химической среде. Поэтому с момента появления первых таких молекул, параллельно шел процесс стабилизации их свойств через переход в ДНК посредством примитивной обратной транскрипции. Роль обратных транскриптаз играли сами молекулы РНК. А так как такие ферменты неспецифичны, копии ДНК делались и с других молекул РНК — так формировались устойчивые полимерные агломераты — предтечи будущих хромосом. Обладая выраженной полярностью и значительным электрическим зарядом за счет поляризованных фосфатных групп, крупные молекулы ДНК в слабосолевых растворах формировали вокруг себя упорядоченные двухслойные оболочки из амфипатических органических соединений — деструктивное влияние внешней среды на новые макромолекулярные структуры снижалось. Естественный отбор сохранял только наиболее прочные из них. Для удержания оболочки такой протоклетке требовалось увеличить электрический заряд ДНК, что самым простым способом можно было достичь, наращивая ее массу. Преимущества в этом процессе получили РНК, протяженностью 80 – 130 пар нуклеотидов, ДНК-копии которых были способны образовывать устойчивые структуры за счет водородных связей и гидрофобных взаимодействий — это и были первые ретротранспозоны .

Процесс усложнения протоклеток в клетки, способные формировать уже многоклеточные организмы, занял не менее 3 млрд. лет. Разрастание генома за счет ретротранспозонов послужило толчком к эволюции многоклеточных организмов. На этом этапе их эволюции появились ретровирусы.

Отдельные протоклеточные конгломераты приобрели селективные преимущества перед другими. Давление естественного отбора установило свои правила и ограничения для их для размеров, структуры и функции. Здесь мы должны снова вспомнить про то, что мир РНК самостоятелен и хаотичен. Естественный отбор дал преимущества проторетровирусам, включающим две и более цепей РНК, тем самым, увеличивая стабильность передаваемой между клетками информации. Впоследствии такая система поддержания целостности генетической информации закрепилась у организмов, размножающихся половым путем, и стала еще более консервативной исключив любые этапы, на которых могло иметь место копирование РНК для сохранения наследственной информации в последующих поколениях.

Для самих же ретровирусов естественный отбор сохранил только две цепи РНК, являющиеся производными от одного родительского провируса. После вытеснения клетками, способными к автономной репликации других протоклеточных структур, часть из них либо исчезла, либо вошла в состав этих клеток на правах органел-симбионтов (митохондрии, пластиды и др.). Естественный отбор избавил протореторетровирусы от крупных нуклеотидных последовательностей уже не дававших им никаких селективных преимуществ в самостоятельно реплицирующихся клетках; и из симбионтов они превратились в паразитов ими же созданных геномов .

Ретротранспозоны поддерживались миллиарды лет естественным отбором и остались как составная часть генома всех эукариотических видов. Процесс эволюции генома человека не закончился. Число Alu-последовательностей в геноме человека достигло уже 1,4 млн. копий и продолжает расти. Они встраиваются в новые сайты с частотой примерно одно новое встраивание на каждые 100—200 новорожденных, повышая кодирующий потенциал генов вида Homo sapiens 6 . Следовательно, такие ретроэлементы можно рассматривать как симбионты генома человека . Их роль в эволюции жизни, закрепленная естественным отбором, по меньшей мере, заключается: а) в постепенном наращивании генома вида-хозяина путем образования новых собственных копий; б) в образовании новых экзонов из интронов вследствие точковых мутаций в собственном геноме; в) и вызванном обоими процессами увеличении количества генов, подвергающихся альтернативному сплайсингу .

Роль же ретровирусов в эволюции жизни заключается в увеличении биологического разнообразия в природе через терминацию эволюции отдельных видов. Иными словами, если ретротранспозоны способствуют видообразованию посредством обогащения генетического материала исходного вида, когда ведущим фактором видообразования является естественный отбор, а эволюция идет по пути трансформации вида, либо его расщепления на дочерние виды; то ретровирусы сами являются фактором естественного отбора, способствуя инадаптивной эволюции в природе. В этом случае увеличение темпов видообразования происходит уже после массовых вымираний видов и снижения степени заполненности ими экологических ниш. Несомненно и то, что ретровирусы и ретротранспозоны первичны по отношению к одно- и многоклеточным организмам, фактически бессмертны, а вызываемые ими процессы происходят вне нашего ощущения времени 7 .

Из этих общих положений следует и частный вывод для эпидемиологов — ВИЧ/СПИД-пандемия это эволюционный процесс, проявляющийся в форме инфекционного. Отсюда нам и нужно строить свои противоэпидемические мероприятия, не ожидая легкого успеха от простых и понятных мер, выработанных наукой совсем против других эпидемических процессов.

Супотницкий М.В. Возможные механизмы формирования генома, генетических паразитов и симбионтов // Универсум. — 2006. — № 2 – 3. — С. 43 – 48.

1 Универсум. – 2006. № 1., С. 18 – 25.

2 Тарантул В.З. Геном человека. Энциклопедия, написанная четырьмя буквами. — М., 2003.

3 Стил Э., Линдли Р., Бланден Р. Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция. — М., 2002.; Гладилин К.Л., Суворов А. Н. Проблема происхождения жизни: теоретическое о практическое значение // Прикладная биохимия и микробиология. — 1995. — Т. 31, № 1. — С. 60 — 69.

4 Пашутин С. Возможные механизмы перехода химической эволюции в биологическую// Универсум. – 2006. - № 1. – С. 18 – 25; Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. — М., 1998.

5 Пашутин С. Возможные механизмы перехода химической эволюции в биологическую// Универсум. – 2006. - № 1. – С. 18 – 25.

6 Аст Г. Альтернативный геном // В мире науки. — 2005. — № 7. — С. 37 — 43.

7 Супотницкий М.В. ВИЧ/СПИД- пандемия как природное явление // Универсум. — 2005. — № 6. — С. 23-27.