Лем стратегии паразитов вирус спида и одна эволюционная гипотеза

Опубликованная в № 15 газеты "Новости медицины и фармации" статья писателя-фантаста и философа науки Станислава Лема (http://www.mif-ua.com/archive/article/36888) не включена ни в один из сборников произведений автора. Возможно, она не была бы опубликована и в советском журнале "Природа", если бы не известность автора и основное направление его творчества — научная фантастика. То, что писал Станислав Лем в 1988 г., казалось его современникам научной фантастикой, и не более. Статья была опубликована на фоне убеждения научного сообщества в возможности решения проблемы ВИЧ/СПИД-пандемии массовыми вакцинациями некой ВИЧ-вакциной, проблем в создании которой тогда никто не видел, и пропагандой безопасного секса. Сегодня, когда борьба с распространением ВИЧ зашла в тупик, а пандемия приобрела характер глобальной катастрофы, есть смысл обратить внимание на предвидения Станислава Лема, изложенные еще 25 лет назад.

Прежде всего, Лем заметил несоответствие "того, что есть" в эпидемиологии ВИЧ/СПИДа, тому, "что должно быть", если придерживаться традиционных воззрений на эпидемию (пандемию) как на циклический процесс. Цикличность эпидемий и пандемий проявляется их способностью развиваться по определенным стадиям (предэпидемическая, развития, максимального подъема и угасания) и самостоятельно прекращаться. Цикличность характерна для пандемийгриппа, натуральной оспы, чумы и других инфекций, на основе изучения которых пишутся учебники по эпидемиологии уже более 100 лет. Из-за того, что механизмы поддержания в природе вызывающих их микроорганизмов изучены плохо, причины, приводящие к развитию пандемий, остаются для ученых загадкой, а "победы" достигались в отношении лишь отдельных самостоятельно прекращающихся вспышек, их считают "контролируемыми". Лем обращает внимание читателя на то, что

1) ВИЧ — это ретровирус (семейство лентивирусов), его стратегия паразитизма отличается от той, что используют возбудители циклических инфекционных болезней, в противодействии которым достигнуты некоторые успехи (натуральная оспа, грипп, чума, корь и др.);

2) создание ВИЧ-вакцины невозможно в принципе из-за способности ВИЧ интегрироваться с геномом человека, постоянного изменения его антигенной структуры и уклонения от нейтрализации антителами;

3) половой путь передачи и медленное (в нашем ощущении времени) течение инфекционного и эпидемических процессов дают ВИЧ практически безграничные возможности к распространению в популяциях людей;

4) "разрежение" групп повышенного риска развития ВИЧ-инфекции (наркоманы, гомосексуалисты, больные гемофилией и др.) ведет к замедлению экспансии ВИЧ, но не к остановке ВИЧ/СПИД-пандемии. Посредством половой передачи и благодаря случайным событиям вирус проникает в остальные группы человеческого общества. Темп его дальнейшей экспансии зависит от психологических, социальных, а также политических факторов — если законодатели избегают энергичных профилактических мер, соответствующих стратегии паразитизма ВИЧ, то нет никаких препятствий к дальнейшему распространению пандемии. Общественная медицина и законодательство стоят перед беспрецедентными дилеммами в связи с ВИЧ/СПИД-пандемией;

5) уничтожение лентивирусами угрожает видам, живущим социально и практикующим панмиксию, и вид, называющий себя Homo sapiens, не исключение.

Сейчас, когда с момента опубликования статьи прошло уже четверть века, остается только удивляться научному предвидению человека, которого считали фантастом. ВИЧ-вакцину так и не создали, хотя и потратили на ее разработку миллиарды долларов. Не удалось затормозить пандемию пропагандой безопасного секса и заклинаниями о правах ВИЧ-инфицированных граждан. Фантастами оказались те, кто обещал быструю победу над ВИЧ/СПИД-пандемией. Поэтому будет интересно пойти вглубь гениальных догадок Лема, т.е. того, что он не сказал.

Почему Лем уже тогда обращал наше внимание на природу ВИЧ? Ведь когда "светила медицины" хором утверждали, что справятся с ВИЧ, как с вирусом натуральной оспы, вакцинацией, говорить о таких мелочах, как принадлежность ВИЧ к семейству Retroviridae, было излишне вызывающим оригинальничанием. Антитела к ВИЧ в сыворотке крови человека находят, значит, иммунная система его узнает. Следовательно, все и так понятно: "Создадим вакцину и покончим со СПИДом, как с натуральной оспой". Не покончили! А дело вот в чем. Ретровирусы, в отличие от только-только признанного ВОЗ побежденным вируса натуральной оспы (1980 г.), интегрируют свою ДНК-копию (провирус) с геномом хозяина в единую молекулу ДНК. Но не для того, чтобы таким образом избежать встречи с нейтрализующими антителами, им эти антитела не страшны, каким бы "широким нейтрализующим действием" они ни обладали. Случайно инфицировав клетки зародышевой линии во время развития плода, они могут переходить в так называемые эндогенные ретровирусы (endogenous retroviruses — ERV). В работе механизма такого "перехода" много неясного, тем не менее, имеются доказательства того, что он работает уже миллиарды лет, еще с тех времен, когда жизнь на планете была представлена одноклеточными организмами. ERV имеют дефекты, по крайней мере, в одном структурном гене, и не способны образовывать вирусные частицы, инфицирующие другие клетки. Амплификация копий "предкового" провируса осуществляется путем внутриклеточной ретротранспозиции и повторной интеграции в клетки зародышевой линии.

Эндогенизация экзогенного ретровируса — событие чрезвычайно редкое. Пока не известно, имело ли оно место во время нынешней ВИЧ/СПИД-пандемии. Если ретровирус становится частью генома вида, то вид считается прошедшим через эндогенизацию. Утрата функции одного гена не отключает другие структурные и регуляторные гены ретровируса. ERV активны в геноме вида и его видов-потомков миллионы лет. Они передаются вертикально, инициируя наращивание его генетического материала своими новыми копиями; усложняют геном нового хозяина образованием новых экзонов из интронов и/или увеличивая количество генов, подвергающихся альтернативному сплайсингу. Даже мыслительная деятельность человека обусловлена функционированием в его мозге отдельных эндогенных ретровирусов человека (human endogenous retroviruses — HERV), отсутствующих в тканях мозга близкородственных ему видов среди приматов.

Одновременно с образованием новых генетических структур, эндогенные ретровирусы генерируют образование в геноме вида других ретроэлементов, играющих уже самостоятельную эволюционную роль (ретротранспозоны, ретропозоны). Общим для ретроэлементов разных типов является то, что они кодируют обратную транскриптазу и перемещаются по геному хозяина через образование РНК-транскрипта. Образовавшийся РНК-транскрипт транскрибируется "обратно" в ДНК-транскрипт и встраивается в хромосому клетки.

Этот процесс можно назвать ретровирусной эволюцией. Он создает варианты видов, подвидов, аллелей генов, из которых естественный отбор "выбирает" наиболее приспособленные к данной среде обитания, либо вид, получивший неадаптивный признак, приспосабливается к жизни в той среде, где этот признак становится нейтральным. Причем сами ретровирусы являются не только творцами этих вариантов, но и фактором естественного отбора.

Для описания инерционности процесса ретровирусной эволюции я не нашел подходящего понятия в доступной литературе, поэтому предлагаю сделать это через условный образ "маховика эволюции". Представим себе его как вращение огромного и тяжелого чугунного колеса, запущенного каким-то сильным внешним воздействием (в рассматриваемом примере — эндогенизацией экзогенных ретровирусов и пролиферацией по геному их эндогенных производных) и накопившего кинетическую энергию при ускорении (начавшиеся процессы усложнения генома). Воздействие прекратилось, но колесо (ретровирусная эволюция) продолжает вращаться, отдавая кинетическую энергию на сопротивление кинематической цепи (естественному отбору). Инерционность процесса ретровирусной эволюции приводит к созданию генетического задела на будущее вида (таксона), предопределяющего его дальнейшую эволюцию. Остановка "маховика эволюции" приводит к остановке эволюции вида (таксона) и к его персистентному существованию в узких экологических нишах до тех пор, пока они не будут заняты другими видами.

ERV занимают до 8% генома современного вида человека, но производные от них ретроэлементы составляют почти половину его генома, т.е., структуры типа провируса ВИЧ и есть геном человека. ERV представлены не менее чем 31 семейством HERV. Все они попали в геном H. sapiens как и ВИЧ, т.е. как экзогенные ретровирусы, в результате ретровирусных эпизоотий среди давно вымерших и забытых наших эволюционных предков. Цена такой эндогенизации — гибель одних видов приматов и селективный отбор определенных генотипов среди других. И это отнюдь не умозрительная идея. Современный вариант антиретровирусного белка TRIM5-альфа унаследован человеком от его эволюционного предка, подвергшегося селективному давлению со стороны ретровируса PtERV1 не позже 3–4 млн. лет назад. Судя по возрасту экзогенной стадии существования вируса, он мог представлять угрозу для австралопитеков. Эпизоотии среди человекообразных приматов, вызванные ретровирусом PtERV1, привели к отбору особей — носителей гена белка TRIM5-альфа, у которого в 332-й позиции находится аминокислота аргинин. Они стали предками современного вида человека. У более ранних предков человекообразных, "выбитых" PtERV1, в этой позиции находилась аминокислота глутамин. Такое состояние PtERV1 сохранилось у гиббонов, орангутанов и горилл (ВИЧ не вызывает у них инфекционный процесс). Поэтому TRIM5-альфа человека эффективен против PtERV1, но бессилен против ВИЧ. В геноме шимпанзе и гориллы сохранились остатки провируса PtERV1. В геноме человека эндогенного варианта PtERV1 нет. Это обстоятельство свидетельствует о жесточайшей эпизоотии, вызванной экзогенным PtERV1 среди эволюционных предков H. sapiens, не сопровождавшейся эндогенизацией вируса. Возможно, селективное давление ВИЧ на популяции людей в отдаленной перспективе приведет к отбору каких-то человеческих линий с TRIM5-альфа предкового типа, как это предполагают некоторые ученые, вот только цену, которую заплатит наш вид за такую "эволюцию", трудно представить. Можно утверждать, что PtERV1 предопределил судьбу вида H. sapiens еще 3–4 млн. лет назад, т.е. тогда, когда еще самого вида не было (!).

Следовательно, через процессы, воспринимаемые нами в привычном для нас масштабе времени как ретровирусные эпизоотии и пандемии, в масштабе времени геологическом работает механизм прерывистой эволюции видов. ВИЧ/СПИД-пандемия — часть эволюционного механизма в таксоне приматов.

Утверждая, что создание ВИЧ-вакцины невозможно в принципе, Лем выступил против стереотипов в понимании роли иммунной системы человека в развитии ВИЧ/СПИД-пандемии. В действительности она не тормозит распространение ВИЧ по популяциям людей, а, наоборот, способствует этому процессу. Стереотипы о торможении любой инфекции специфическими антителами берутся исследователями из учебников для второго курса медицинских вузов. Распространенная среди врачей и ученых точка зрения на иммунитет при ВИЧ-инфекции следует от изначального смысла латинского слова immunitas — "освобождение, избавление от чего-либо". Выработка специфических к вирусу антител, согласно этому стереотипу, означает формирование иммунитета. Отсюда уже три десятилетия плодятся иллюзии о возможности создания ВИЧ-вакцины. В реальной, а не придуманной иммунологии, активность иммунной системы человека способствует размножению, дивергенции и увеличению разнообразия ВИЧ и появлению наиболее опасных Т-тропных вариантов вируса, после чего болезнь входит в стадию СПИДа. Специфические к ВИЧ антитела усиливают инфекционный процесс, а не блокируют его. Нелогично? Да! В мединституте об иммунитете нам говорили совсем другое. Но только с какой стороны на проблему иммунитета при ВИЧ-инфекции посмотреть? Если считать, что человек — венец эволюции, то, действительно, нелогично. А если его эволюция продолжается? Посмотрим на эволюцию самой иммунной системы.

Эволюционными биологами установлено, что именно активность ретровирусов лежит в основе создания иммунной системы многоклеточных организмов и ее функционирования. Суперсемейство иммуноглобулинов (Ig-SF) своим появлением обязано ретровирусам. Например, прародителем V-генов Ig-SF (кодируют вариабельные области L- и H-цепей иммуноглобулинов — от их взаимодействия между собой зависит специфичность иммуноглобулиновых белков) был ген белка Thy-1. Он образовался не менее 2 млрд. лет назад в результате дивергенции какого-то другого, более древнего гена белка, послужившего прототипом V- и С-доменов легкой цепи иммуноглобулинов. Разнообразие специфического взаимодействия иммуноглобулинов с высокомолекулярными структурами клеточной поверхности оказалось возможным благодаря фрагментации V-гена, вызванной ретровирусом, внедрившимся в единый V-ген предков позвоночных животных около 450 млн. лет назад. Это событие привело к расщеплению V-гена на собственно V-ген и D- и J-сегменты. Геномные участки, оказавшись самостоятельными, подвергались обычным генетическим процессам — в первую очередь транслокациям, тандемным дупликациям, рекомбинациям и случайным мутациям, инициируемым ретроэлементами.

Сначала многообразие таких структур увеличивалось за счет транслокаций (например, члены Ig-SF, имеющие V2-C2- и V1-C1-комбинации доменов) и тандемных дупликаций, включающих не только отдельные С- и V-гены, но и генные блоки V-C, в том числе те, которые усложнены включением D- и J-сегментов (V-D-J-C или V-J-C). В результате сформировался кластерный тип контроля над специфичностью антиген-распознающих молекул. Однако подобный тип формирования Ig-SF имел пределы, обусловленные величиной генома и невозможностью бесконечного наращивания кластерного типа организации генов.

Очередная ретровирусная атака предкового вида первых позвоночных привела к интродукции в их геном генов рекомбиназ ретровирусов RAG-1 и RAG-2, после чего процесс реорганизации V-, D-, J-генных сегментов иммуноглобулинов и Т-клеточных рецепторов ускорился. Случайность объединения V-, D-, J-генных сегментов определила множественность синтезируемых V-доменов и возможность дальнейшей эволюции системы специфического иммунитета.

Возникло множество V-генов. С закреплением естественным отбором механизма V(D)J-рекомбинации стало возрастать количество структур, способных к специфическому узнаванию "своего" (гомофильное узнавание) и "чужого" (гетерофильное узнавание). Дупликации и перестановки экзонов генов Ig-SF дали естественному отбору больше альтернатив в выборе конкурентоспособных многоклеточных структур. Эволюция живых существ теперь могла идти не только по пути наращивания структур, устроенных по одному образцу, но и по пути их дифференциации.

Ну, а как же иммунная система человека борется с ВИЧ, на что возлагают такие надежды разработчики бюджетов стран, все еще создающих ВИЧ-вакцины? Она никак не борется ни с ВИЧ, ни с другими ретровирусами и не может бороться в принципе с теми, кто ее создал и продолжает работать над ее совершенствованием. Весьма показательные результаты были получены в 2008 г. в ходе экспериментов на людях по изучению протективного эффекта ВИЧ-вакцины, проведенных в Африке фармацевтическим гигантом "Мерком". Из 741 вакцинированного добровольца 24 впоследствии заразились ВИЧ. В другой группе добровольцев, получивших плацебо, 21 из 762 участников также был инфицирован. Эксперимент был досрочно прекращен — уж слишком его результаты были похожи на последствия преступления.

Эволюционное прошлое иммунной системы многоклеточных организмов свидетельствует о закреплении за ней естественным отбором резервуарной роли по отношению к ретровирусам. Благодаря клеткам иммунной системы происходят размножение и накопление в популяции вида экзогенных ретровирусов до какой-то критической массы, которая позволяет некоторым из них эндогенизироваться в зародышевой линии отдельных особей инфицированного вида и в дальнейшем передаваться вертикально, меняя его эволюционную траекторию в течение миллионов лет. Этот процесс приобрел глобальный характер среди нашего вида под маской ВИЧ/СПИД-пандемии.

ВИЧ/СПИД-пандемия — не единственный неконтролируемый человеческим разумом пандемический процесс. Параллельно развиваются пандемии сывороточных гепатитов В, С и др., "на подходе" Т-клеточный лейкоз, и, возможно, в эпидемические цепочки среди людей вовлечены возбудители других инфекций, которые пока не распознаны, но имеют ту же стратегию паразитизма, что и ВИЧ. Вызываемые ими инфекционные процессы не являются привычными для эпидемиологов циклическими монопроцессами, они не предполагают периода угасания клинических проявлений болезни и выздоровления больного, как это имеет место при натуральной оспе, гриппе, чуме и кори. Стерильный иммунитет не формируется. Передача паразита от человека к человеку происходит растянутым во времени, но всегда реализуемым путем — половым, без которого вид не может размножаться. Поэтому все идеи насчет безопасного секса выглядят наивными. Время, в тех масштабах, в которых мы его осознаем, не играет никакой роли в распространении ВИЧ. Пандемия может притормозиться в нашем ощущении времени, но не прекратиться в геологических временных рамках, т.е., в тех, в которых происходят эволюционные изменения. Продолжительность такой инфекционной болезни соответствует продолжительности жизни человека, а продолжительность пандемического процесса — продолжительности существования его как вида.

Для борьбы с нециклическими пандемическими процессами, в том числе и с ВИЧ/СПИД-пандемией, не могут быть применены противоэпидемические мероприятия, предназначенные для противодействия самоограничивающимся циклическим моноэпидемиям и монопандемиям. Разработка стратегии борьбы с ними — уникальная, не имеющая аналогов в истории медицины задача. Да и сами ретровирусы дали нам как биологическому виду важный, но и последний шанс на выживание — способность мыслить.

Об авторе : Михаил Васильевич Супотницкий - кандидат биологических наук.

Вышла моя книга:

[*] Лем С. Стратегии паразитов, вирус СПИДа и одна эволюционная гипотеза // Природа. — 1989. — № 5. — С. 96–104. Выделения в тексте сделаны С. Лемом. Введение и редакционные комментарии к статье [обозначены квадратными скобками] написаны кандидатом биологических наук М.В. Супотницким.

СТРАТЕГИИ ПАРАЗИТОВ, ВИРУС СПИДа И ОДНА ЭВОЛЮЦИОННАЯ ГИПОТЕЗА

У людей, подвергшихся заражению разновидностью паразита, с которой ранее им не приходилось встречаться (обычно — из-за географической изоляции), реакция на прибывших издалека паразитов может оказаться гораздо более резкой, чем у тех, кто с давних пор подвержен инфекции подобного типа. Говорят, что насморк, который испанские конкистадоры завезли в Америку, оказался сущим бедствием для туземцев.

Лет тридцать назад была выдвинута гипотеза, согласно которой старение и смерть вызываются разновидностью лентивирусов, которые активизируются лишь после прекращения родительских потенций организма, когда все, происходящее в нем, уже не регулируется естественным отбором. Медицине и биологии известно множество опасных и даже смертельных заболеваний, появляющихся как раз в последний период жизни. Недавно удалось обнаружить ген старческого слабоумия, так называемой болезни Альцгеймера. Однако сведение всех процессов старения к активизации затаившихся лентивирусов представляется сомнительным. И дело не только в том, что старение и гибель вызываются множеством разных факторов, но и в том, что смерть очередных поколений многоклеточных организмов необходима для продолжения прогрессирующей эволюции. Если бы уже прабактерии и водоросли обладали способностью безошибочной репликации, то ничто, кроме них, не смогло бы заселить океаны, континенты и атмосферу Земли.

Зато, к сожалению, не подлежит сомнению, что виновником пандемии, обнаруженной около 1981 г. (которая, как следует из экстраполяции кривых роста заболеваемости, началась где-то между 1950 и 1960 гг.), был первый известный науке ретровирус человека из группы лентивирусов. Он получил название вирус иммунодефицита человека, ВИЧ . Это был возбудитель СПИДа.

Немецкий психолог Дитрих Дернер составил перечень медико-биологических проблем, решать которые труднее всего. Вот их характерные признаки, в несколько модифицированном мною виде:

1. Большое абсолютное число случаев.

2. Экспоненциальный рост.

3. Особенно длительный скрытый, латентный период, при котором целые годы отделяют причину от следствий.

4. Крайне трудно поддающиеся выявлению побудительные причины.

5. Особое место в эмоциональной жизни человека при отсутствии альтернативного поведения, которое гарантировало бы полную безопасность (в случае СПИДа: человечество не может существовать без сексуальных отношений, а вирус передается преимущественно этим путем).

6. Абсолютная новизна проблемы.

8. Вероятностная неопределенность последовательности неблагоприятных событий; в результате эта последовательность необратима.

10. Неэффективность ранее испробованных методов решения подобного рода проблем.

Эти десять пунктов показывают, перед сколь серьезными проблемами ставит нас ВИЧ; можно было бы подумать, что его породило чье-то необычайно изощренное коварство.

Считается, что впервые этот вирус появился в Африке, в организмах зеленых макак, для которых он, кстати говоря, не опасен. При своем размере в 1000 ангстрем он проникает в организм вместе с кровью, спермой или молоком матери, а его гены (благодаря обратной транскриптазе) проникают в геном человеческого организма и остаются там как бы в сокрытии. Ибо с того момента, когда геном вируса проникает в геном человека, он уже не распознаваем и не может быть уничтожен какими-либо медицинскими средствами [5].

Согласно Роберту Галло, вирус активизируется, когда лимфоцит, в котором он пребывает, начинает реагировать на какую бы то ни было инфекцию. Это все равно, как если бы кто-нибудь перекрыл все пожарные краны и опорожнил все цистерны с водой возле дома. В таком случае даже тлеющий окурок может вызвать пожар, в котором сгорит весь дом до самого фундамента, — ведь пожарная команда совершенно беспомощна.

Факторы, позволяющие вирусу проникать в организм, а особенно то, что происходит в латентный период, составляющий пять лет (плюс-минус три года), известны еще недостаточно.

Новизна стратегии ВИЧ как раз и заключается прежде всего в необычайной длительности латентного периода. Появление вирусов в крови приводит к образованию антител, которые, однако, неспособны успешно справиться с незваным гостем.

ВИЧ отличается высокой способностью к мутациям: в организме одного больного можно обнаружить два или даже три разных мутанта вируса. Подобная мутабильность свойственна многим вирусам, например вирусам обычной простуды (риновирусам) и гриппа. Изменчивость вируса простуды так велика, что делает невозможным создание защитных вакцин. С гриппом дело обстоит несколько лучше.

При гриппе или простуде мы имеем дело с вирусами, мутации которых в конечном счете носят кругообразный характер: различные разновидности вируса повторяются, а значит, его мутационная изменчивость имеет свои пределы. Зная, с каким именно вирусом гриппа мы имеем дело в данном году и в данной популяции людей, нельзя предсказать, какой тип мутантов появится в следующем году: в соответствии с главной идеей Дарвина, изменчивость носит случайный характер, а, следовательно, непредсказуема.

Почему латентный период вируса СПИДа столь продолжителен, почему этот вирус способен так быстро мутировать, не утрачивая при этом своей вирулентности, почему он нацелен прежде всего на клетки, в мембране которых содержится белок Т4, почему его латентный период составляет в среднем именно пять лет, — всего этого мы не знаем. Были открыты многочисленные разновидности ретровирусов, атакующих домашних животных, а раньше медицина их не замечала — ибо находят обычно лишь то, что ищут.

Информационные кампании, сексуальная сдержанность и т. п. могут замедлить экспансию вируса, т. е. удлинить период удвоения числа зараженных. В ФРГ он составлял сначала восемь месяцев, теперь же — больше года. Но это по-прежнему экспоненциальный рост, только с меньшим показателем. А так как область сексуальных отношений — наиболее интимная из всех и так как отказаться от них человечество не может, общественная медицина и законодательство стоят перед беспрецедентными дилеммами.

Стратегия этого вируса и в самом деле кажется совершенно новой. Но я рискну усомниться в том, что она встречается в природной эволюции впервые. Гипотезу, которую я хочу изложить, нельзя пока что проверить путем моделирования на ЭВМ; нельзя также найти хотя бы косвенного ее подтверждения в данных палеонтологии. Тем не менее, я хочу предложить определенную версию событий геологического прошлого Земли в качестве возможной и допустимой. В самом ли деле никогда еще не было вируса, у которого продолжительный латентный период сочетался бы с максимальной вирулентностью? И можно ли представить себе условия, в которых появление вирусов подобного типа становится более вероятным? При помощи какой контрстратегии эволюция может защитить от их вторжения виды, которым угрожает наибольшая опасность?

Сначала замечу (в скобках и предварительно), что у многих млекопитающих, живущих стадно, настоящая панмиксия обычно не наблюдается. Иначе говоря, там нет такого положения, при котором каждый самец копулирует поочередно с каждой самкой: этому мешает иерархическая организация стада, регулирующая, в частности, спаривание животных.

Если несколько игроков или несколько их десятков пробуют наудачу отгадать последовательность из шести цифр в лотерее, вероятность выигрыша будет ничтожной. Если, однако, в игре участвует значительная часть популяции — несколько миллионов или десятков миллионов, то почти всегда кто-нибудь угадает выигрышную последовательность. Так действует закон больших чисел при совершенно случайном распределении выигрышей. Но мутационное распределение эволюционирующих вирусов в конечном счете не является совершенно случайным. Разумеется, конкретных мутаций, т. е. ошибок в ходе саморепликации, предвидеть нельзя. Естественный отбор всегда поощряет выживание нейтральных мутантов, близких к доминирующей разновидности, причем сумма всех этих мутантов, как показали исследования (в частности, вируса бактерии, названного фагом Q,бета), превышает численность исходной, доминантной разновидности.

Когда мы имеем дело не с количественно скромными моделями и не с простейшими паразитами бактерий, наподобие фагов, сложность происходящих мутаций и процессов отбора возрастает настолько, что ни рассмотреть их в целом, ни моделировать их математически, при помощи ЭВМ, мы еще не в состоянии.

Тут следовало бы поставить вопрос: почему живущие социально насекомые — муравьи, пчелы, термиты, осы — в массе бесполые? Хотя филогенетически термиты не родственны ни муравьям (за которых их иногда ошибочно принимают), ни пчелам, и термиты, и пчелы, и муравьи образуют совокупности бесполых, неспособных к копуляции особей. В каждом пчелином рое, в каждом термитнике и муравейнике (а этих насекомых тысячи видов) родительские функции осуществляет одна-единственная особь, самка, один-единственный раз в году, во время брачного полета, оплодотворяемая самцом, а потом оплодотворяющая яички его семенем, содержащимся в специальном receptaculum seminis. Разве в такой анатомии, физиологии и таком поведении не проявляется стратегия минимизации числа актов копуляции?

Быть может, если бы все особи данного вида имели пол и могли копулировать и размножаться, в результате такой панмиксии вероятность появления вирусов, вирулентность которых проявляется с большой задержкой и влечет за собой 100%-ную смертность, приближалась бы к единице , что равнозначно гибели вида. Поэтому под давлением естественного отбора шел процесс устранения способных к размножению особей однако без снижения численности популяции (ведь рой из пятидесяти пчел или муравейник из ста муравьев были бы нежизнеспособны).

Насекомые тоже имеют иммунную систему, хотя и отличающуюся от иммунной системы высших животных. Среди них также встречаются болезни, вызываемые паразитами, причем здоровые особи устраняют мертвых из улья или муравейника. Лентивирус, который существовал бы в латентном состоянии на протяжении значительного отрезка жизни муравьев, термитов или пчел, убил бы их всех — такая инфекция охватила бы все сообщество как пожар. Поэтому социальные двуполые пранасекомые вымерли [8].

Будущее принадлежит либо соединениям, которые блокируют или уничтожают обратную транскриптазу (разумеется, без уничтожения клеток хозяина), либо веществам, которые инактивируют вирус на раннем этапе, непосредственно перед его проникновением в организм (обычно с кровью). По-видимому, эта вторая задача не по силам вакцине, производимой уже известными методами. Такая вакцина должна быть n-ценностной, т. е. противодействовать всем существующим мутационным разновидностям вируса (его собственным гликопротеинам). Это необычайно трудно, а значит, маловероятно.

Еще немного о СПИДе и гипотезе С. Лема

В первой части своей статьи С. Лем с присущим ему энциклопедизмом рисует столь полную картину биологических и иммунно-генетических особенностей вируса СПИДа, что дальнейшие экскурсы в эту область здесь были бы излишни. Можно лишь дополнительно отметить, что уникальность каждого из свойств этого вируса часто сильно преувеличивается. Так, иммунный ответ может быть полностью или частично подавлен при целом ряде вирусных инфекций, поражающих человека и животных. Этим отличается инфекционный процесс, вызываемый некоторыми иридовирусами, герпесвирусами, аренавирусами, лейкозными лентивирусами.

Очень высокая летальность, достигающая 70–80%, характерна для некоторых экзотических аренавирусов (вирусы Лассо, Мачупа и т. п.). Для вируса СПИДа 100% летальность связана с разрушением защитной гуморальной системы лимфоцитов. В результате организм погибает от любой другой вирусной или микробной инфекции — это ярко описано у Лема. Однако хотелось бы подчеркнуть, что сам факт репликации вируса в лимфоцитах не ведет автоматически к их гибели. Родственные вирусу СПИДа лейкозные лентивирусы человека HTLV-I и HTLV-II, реплицирующиеся в Т-лимфоцитах, наоборот, вызывают размножение лейкоцитов, а близкородственные лентивирусы обезьян STLV-III и STLV-IV, также размножающиеся в Т-лимфоцитах, оказываются нелетальными для их хозяев, хотя точный молекулярный механизм этих различий пока не установлен.

Наконец, последняя особенность СПИДа состоит в том, что он относится к числу медленно развивающихся инфекций с длительным латентным периодом и огромным числом носителей вируса, которые представляют большую угрозу для окружения (хотя среди самих носителей заболевает в среднем 10–20%).

Однако латентность вирусной инфекции и большое число клинически здоровых вирусоносителей — широко распространенные качества многих вирусных инфекций и характерны, в частности, для герпесвирусов, вируса гепатита В и т. п.

Если говорить о собственно эволюционной концепции С. Лема, то коротко она сводится к гипотезе о том, что у социально живущих насекомых (пчел, муравьев, термитов) в незапамятные времена возник сильно патогенный латентный вирус, передающийся половым путем и не вызывающий образования иммунитета (так сказать, возбудитель муравьиного СПИДа), который в условиях промискуитета, беспорядочного спаривания с разными партнерами, мог вызвать исчезновение двуполых особей, закрепив репродуктивную функцию за одной-единственной маткой.

В этом случае следует говорить не только и не столько об эволюции вирусов, сколько об их эволюционной роли в развитии биосферы в целом и отдельных ее ветвей. Соображения о серьезном влиянии вирусов на эволюции биосферы высказывались и ранее как автором данного комментария, так и рядом других ученых. Однако до сих пор вирусам отводилась роль посредников в передаче генов. Поэтому в целом мысль о вирусе, способном вызывать глубокие изменения генотипа хозяина в процессе их обоюдной эволюции, кажется и новой, и плодотворной.

Поэтому распространение вируса строго половым путем в условиях социально живущих групп насекомых вряд ли обеспечило бы ему роль мощного фактора селекции, способного повлиять на эволюцию этих таксономических групп. Таким фактором, закрепившим репродуктивную функцию за одной-единственной маткой, стала возможность получения генетически однородной популяции, поскольку этот способ репродукции по существу близок к клонированию, дающему идентичные копии организмов.

Как уже говорилось, в разрабатывавшихся до сих пор эволюционных построениях вирусы рассматривались лишь как возможные посредники в обмене генетической информацией в биосфере. Поэтому идея патогенного вируса как мощного фактора эволюции представляет несомненный интерес. И хотя сам по себе пример со спидоподобным вирусом насекомых кажется не вполне убедительным, хочется поблагодарить С. Лема за то новое направление мысли, которое он щедро подарил вирусологам и эволюционистам.

Т.И. Тихоненко, доктор биологических наук, Москва

Еще любопытное наблюдение сделано французскими учеными из института Gustav Roussy Institute, работающими под руководством Тьерри Хайдманна (Thierry Heidmann). Им удалось возродить к жизни ретровирус, возраст которого в геноме человека составляет около пяти миллионов лет. Его фрагменты разбросаны по геному человека . С помощью метода сплайсинга они объединили фрагменты трех HERV (эндогенный ретровирус человека) и обнаружили, что при этом формируются жизнеспособные ретровирусы. Следовательно, человеческий геном содержит неизвестные и не утратившие инфекционности варианты эндогенных ретровирусов. К этой мысли еще надо привыкнуть.

Отсюда можно прийти к выводу и о существовании стратегий паразитизма, при которых продолжительность болезни хозяина будет ограничена продолжительностью его жизни ( вторая стратегия ) , Вызываемый таким паразитом инфекционный процесс не ограничивается ответами на него иммунной системы, поэтому он не носит циклический характер, не предполагает периода угасания клинических проявлений болезни и выздоровления больного (реконвалесценции). Передача паразита между хозяевами происходит всегда реализуемым путем — половым, без которого вид не может размножаться. Такая стратегия дает преимущества паразиту среди особей малочисленных популяций хозяев, к тому же обитающих на обширных территориях. Эту стратегию и использует ВИЧ и другие ретровирусы; видимо ее и имеет в виду в своей работе С. Лем.

[7] В последние годы выяснилось, что этот процесс значительно более сложен, что бы его приравнивать к оппортунистическим инфекциям. Возбудители СПИД-ассоциируемых инфекций таксономически крайне неоднородны, отсутствуют видимые признаки сходства в жизненных циклах и экологии. В своих работах я приводил примеры специфичности их подбора и самоорганизации паразитоценоза хозяина (Супотницкий М.В. Микроорганизмы, токсины и эпидемии. — М., 2000, 2005; Супотницкий М.В. К вопросу о месте ВИЧ/СПИД-пандемии среди других инфекционных, эпидемических и пандемических процессов // Эпидемия ВИЧ/СПИД в Украине. — 2006. — № 2. — С. 163 — 196).

Поэтому С. Лем, может быть единственная знаковая фигура того времени, о ком мы можем сказать, что он нам не лгал и нынешнюю катастрофу он предвидел.

В 1953 г. Лем женился на Барбаре Лесьняк, тогда еще студентке медицинского факультета. В 1968 г. у них родился сын Томаш.

Ясное понимание ситуации в советской биологии, которая рикошетом била и по польским ученым, заставило Лема тогда же отказаться от возникшей мысли перейти на биологический факультет.

В 1977 г. Станислав Лем стал почетным жителем Кракова.

В 1980 г. писатель переехал в Западный Берлин, в 1983 г. — в Вену. Вернулся в Краков только в 1988 г.

В 1981 г. Лем получил почетную ученую степень Вроцлавского Технологического Университета ( Politechnika Wrocławska ), а позднее — Опольского Университета, Львовского Университета и Ягеллонского университета.

В 1991 г. ему присуждена литературная премия им Ф. Кафки (Австрия).

Экранизации произведений:

Читайте также:

• Какой иммунитет против гриппа
• Распоряжение о гриппе по московской области
• Если собака привита от бешенства опасен ли укус
• Сибирская язва возбудитель вирус или бактерия
• Симптомы гриппа с осложнением на живот

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