Следы этой пандемии до сих пор скрыты внутри каждого из нас
Примерно 33 миллиона лет назад появился новый вирус.
Как и многие вирусы, он проник в организм млекопитающего. Казалось бы, ничего необычного — такие случаи происходят постоянно. Но этот оказался исключением. Он не исчез через несколько месяцев или лет. Напротив, он вызвал глобальную пандемию, которая длилась более 15 миллионов лет и навсегда изменила ход эволюции.
«История в деталях» — телеграм канал для тех, кто любит видеть прошлое без прикрас, через неожиданные факты и забытые мелочи. Погружайтесь в историю так, как будто вы там были. Подписывайтесь!
Эта древняя эпидемия, известная как пандемия ERV-Fc, оставила свой след не в костях или окаменелостях, а прямо внутри нашего генома. В 2001 году учёные обнаружили в ДНК человека молекулярный "фоссилий" — остаток древнего вируса, названный ERV-Fc.
Он стал свидетелем невидимой войны, которая происходила миллионы лет назад, и хранит историю эволюции почти всех современных млекопитающих.
Вирусные «ископаемые», скрытые в нашей ДНК
Во всех живых организмах — будь то животные, растения или грибы — есть нечто общее: их ДНК наполнена следами древних вирусов.
Человек не исключение. Эти генетические обломки называются эндогенными ретровирусами (Endogenous Retroviruses, или ERV).
Когда-то эти вирусы заражали яйцеклетки или сперматозоиды древних млекопитающих.
Особенность ретровирусов в том, что они встраивают свой генетический код прямо в ДНК хозяина.
Если вирус попадает в обычную клетку, инфекция временная. Но если он проникает в клетку, участвующую в размножении, его ДНК может быть унаследована потомками.
Так вирус становится частью генома вида — навсегда.
Это крайне редкое событие.
Вирус должен внедриться так, чтобы не убить клетку и не нарушить её функцию.
Затем именно эта клетка должна участвовать в создании потомства, а вирус внутри — быть безвредным или неактивным, чтобы сохраняться миллионы лет.
Тем не менее, подобное происходило достаточно часто, чтобы оставить целую «вирусную летопись» внутри нас.
Сегодня около 8% человеческого генома состоит из таких вирусных фрагментов.
Для сравнения: гены, которые действительно кодируют белки, занимают всего 1–2% ДНК.
Иными словами, в нас больше вирусных генов, чем человеческих.
История 15-миллионной пандемии
Многие ERV-фрагменты настолько повреждены временем, что их трудно расшифровать. Но ERV-Fc оказался относительно «читаемым».
В 2016 году биологи из Бостонского колледжа восстановили его историю, проанализировав геномы более 50 видов современных млекопитающих.
Они нашли следы ERV-Fc у половины из них, включая человека.
Более того, одни и те же вирусные последовательности обнаружились у настолько разных видов, как люди и зебры.
Сначала учёные предположили, что вирус распространился от общего предка.
Но данные показали иное: вирус заражал разные виды неоднократно, переходя от одного к другому.
Так, например, у людей, панд и собак было найдено несколько различных версий ERV-Fc, что указывает на цепочку отдельных вспышек с разными штаммами вируса.
У человека обнаружены два разных «вирусных ископаемых»:
- более древнее — от общего предка всех человекообразных обезьян (20–16 млн лет назад);
- более молодое — от предка африканских приматов (16–9 млн лет назад).
Пандемия действительно была глобальной: она охватила почти все континенты, кроме Антарктиды и Австралии, которые тогда были изолированы.
Поэтому австралийские сумчатые — кенгуру, валлаби, тасманские дьяволы — не несут следов этого вируса.
Используя метод «молекулярных часов», учёные реконструировали «семейное древо» вируса и выяснили, что пандемия началась около 33 миллионов лет назад и длилась не менее 15 миллионов лет.
За это время вирус переходил между видами не менее 26 раз.
Иногда эти «прыжки» выглядели странно: например, вирус в дельфинах оказался ближе всего к вирусу грызунов и кроликов.
Это не значит, что дельфины когда-либо контактировали с кроликами — скорее, существовали промежуточные виды, давно вымершие, через которых и происходила передача.
Как вирус распространялся и что он мог делать
Одной из причин, почему вирус ERV-Fc смог заражать столь разных животных, была возможность обмена генами с другими вирусами — процесс, известный как вирусная рекомбинация.
Когда два разных вируса заражают одну клетку, их геномы могут перемешиваться.
Так появляются новые комбинации, что повышает заразность и адаптивность вируса.
Современный пример — SARS-CoV-2, вызвавший COVID-19.
Он тоже, по всей видимости, приобрёл способность эффективно заражать человека именно через рекомбинацию — между вирусами летучих мышей и панголинов.
Анализ ERV-Fc показал, что и он неоднократно подвергался рекомбинации, обмениваясь генами с другими вирусами и штаммами.
Так он совершенствовался и осваивал всё новых хозяев.
К какому типу вирусов относился ERV-Fc?
По строению генома — к древней ветви гаммаретровирусов (Gammaretrovirus).
Современные их потомки — вирус лейкемии мышей и вирус лейкемии кошек.
Многие из них вызывают рак.
Мы уже не узнаем точно, какие болезни вызывал ERV-Fc — неизвестно, какие клетки он поражал и как проявлялась инфекция.
Но можно предположить, что этот вирус сыграл огромную роль в эволюции млекопитающих, возможно, даже стимулировал развитие иммунной системы и механизмов защиты от онкозаболеваний.
Заключение
История ERV-Fc напоминает: пандемии — не изобретение современности, а часть естественной истории Земли.
Вирусы переходили между видами миллионы лет назад — и продолжают делать это сегодня.
Изучая эти молекулярные «ископаемые», учёные узнают, как возникают и распространяются новые вирусы, что помогает предсказывать и предотвращать будущие вспышки.
От одного заражённого млекопитающего 33 миллиона лет назад до нашего собственного генома сегодня — история ERV-Fc показывает, что наша ДНК — это живая библиотека, хранящая древнюю летопись борьбы за выживание, эволюции и адаптации жизни на Земле.