Вирусы, сформировавшие человечество

Вирусы, сформировавшие человечество
Интересно обо всём
15:41, 10 апрель 2020
156
1
О вирусах принято говорить в негативном контексте, вспоминая обычно вирус гриппа или Эбола. Разумеется, многие вирусы действительно способны доставить человеку немало неприятностей, и даже убить его, как например коронавирус, который в наше время стал причиной глобальной пандемии. Но есть и другие, которые помогли человеку подняться на нынешнюю ступень эволюционной лестницы, получив необходимые генетические преимущества. Говоря о генетике и геноме важно помнить, что геном включает в себя всё, что делает человека непосредственно человеком, включая информацию о наших самых далёких предках, которые принадлежали к совершенно иным видам.

Именно поэтому наш геном так похож на геномы многих животных, но всё же в нём есть и значительные отличия – за миллионы лет эволюции наборы хромосом менялись, их части исчезали, или наоборот, на их месте появлялись новые. Как раз в результате этих изменений в конце концов и появился современный человек. Очевидно, что наборы хромосом являются неотъемлемой частью истории всего мира и человека в частности, и по этой причине они представляют огромный интерес для учёных. Было установлено, что геномы могут меняться благодаря самым разнообразным мутациям ДНК, зачастую вызванным вирусами, и в частности ретровирусами.

Как и остальные вирусы, ретровирусы не могут размножаться самостоятельно – для этого им необходим живой организм. Они внедряются в геном живого существа и выжидают, пока оно воспроизведёт уже поражённый геном. В конце концов носитель воспроизводит всё новые копии вируса, и процесс повторяется до бесконечности. Обычно целью исследований являются сами вирусы, так как они могут являться причиной смертельных заболеваний, но важно помнить, что ретровирусы не просто попадают в наш организм, а затем бесследно исчезают из него – наоборот, они внедряются в наш ДНК, оставаясь в нём навсегда.


Иногда у этого нет серьёзных последствий – возможно, иммунная система сама избавится от вируса, или же он поразит лишь клетки кожного покрова и не передастся по наследству. Однако нередко в организмы наших предков попадали вирусы, проникавшие в яйцеклетки или сперматозоиды, и благодаря этому передававшиеся в следующие поколения. В определённый момент круг замыкался, и на всей Земле не оставалось ни единого человека, в чьём ДНК не содержалось бы этого вируса. Такие вирусы, которые окончательно внедрились в геном человека, называются эндогенными ретровирусами, и составляют почти 8% всего нашего генетического кода.

Они влияют на всё наше существование, и некоторые из них делают это на самых ранних стадиях. Например, группа вирусов «HERV-H» встречается только у приматов, и вирусы этой группы начинают влиять ещё на плод в утробе, буквально через несколько дней после зачатия. Некоторое время клетки эмбриона являются плюрипотентными – они могут стать чем угодно, от нейронных клеток до мышечных. Разумеется, организм не сможет развиваться, если органы или ткани окажутся не на своих местах, поэтому каждая клетка должна занять своё правильное место. Однако вирусы «HERV-H» начинают свою работу ещё до того, как это произойдёт.

Именно эти вирусы удерживают клетки в состоянии плюрипотентности – это помогает самому вирусу проникнуть во все клетки, но также этот процесс может оказывать влияние на развитие эмбриона. В 2015-ом году учёные сравнили геном человека с геномом макаки и обнаружили немало схожих отдельных генов, однако в человеке эти гены присутствовали лишь до тех пор, пока клетки эмбриона были плюрипотентными. Значит, чем дольше вирус удерживает клетки в этом состоянии, тем дольше данные гены будут проявляться. Сам факт того, что вирус способен удержать клетки эмбриона в определённом состоянии, удивителен и важен сам по себе, не говоря уже о том, что вирусы «HERV-H» также могут оказывать влияние на заболевания.


Пока что у нас недостаточно данных, но одно из исследований 2018-го наводит на мысль о том, что ретровирусы влияют на формирование клеток будущего сердца, и в том числе на сердечные заболевания. Таким образом, без эндогенных ретровирусов группы «HERV-H» тело человека выглядело бы совершенно иначе. Когда клетки эмбриона уже получили своё будущее назначение, но ещё не выполнили его, они также могут быть подвержены инфекциям, от которых, возможно, их защищает другой эндогенный ретровирус, «HERV-K». Именно он помогает эмбриону развить собственную иммунную систему, защищая зародыш от вирусов до тех пор, пока тот не научится самостоятельно воспроизводить антитела для вирусов из внешней среды.

Ретровирус «HERV-K» вырабатывает небольшой протеин «rec», который, в свою очередь, помогает ретровирусу размножаться и создавать новые протеины. Может показаться, что размножение клеток ретровируса – последняя вещь, необходимая эмбриону на ранних стадиях развития, однако это не так. Именно этот процесс побуждает клетки эмбриона воспроизводить антивирусные протеины, создавая тем самым одну из первых противовирусных защит. Разумеется, до полноценной иммунной системы такой защите далеко, но и она может стать преградой для потенциально очень опасной инфекции.

Но эндогенные ретровирусы не только влияют на плюрипотентность клеток эмбриона и помогают формировать иммунную систему – они также способствуют образованию полноценного плода. Примерно через неделю после зачатия будущий плод представляет из себя полый шарик из клеток, которому только предстоит прикрепиться к матке. За этим следует важнейший этап формирования плаценты, которая будет как питать плод, так и избавлять его от собственных отходов. Для выполнения этих функций плацента, разумеется, должна быть соединена с самим плодом – конечно, это очевидный факт, но на определённом этапе пуповина должна было развиться, и есть вероятность, что в её развитии далеко не последнюю роль играет эндогенный ретровирус.


Исследователи установили, что плацента выделяет особый протеин, который и формирует пуповину. И здесь начинается самое интересное – элемент ДНК, отвечающий за выработку данного протеина, практически идентичен элементу ретровируса, который отвечает за его присоединение к клетке организма-носителя. Разумеется, мы не сравниваем плод с вирусом, но вполне возможно, что без данного ретровируса сама плацента выглядела и функционировала бы несколько иначе. Однако и здесь влияние ретровирусов на организм человека не заканчивается – они также формируют и тело взрослого человека.

Например, эндогенные ретровирусы помогают защищать от других патогенов не только эмбрион, но и уже сформировавшееся тело. Более того, согласно некоторым исследованиям вся иммунная система человека основывается на особых протеинах, энзимах, созданных ретровирусами. Звучит, конечно, забавно – отголоски древних вирусов защищают человека от других микробов и вирусов. Но действие ретровирусов не ограничивается лишь на иммунитете человека – кроме этого они влияют на работу всего тела. Например, в поджелудочной железе всех млекопитающих содержится особый энзим, амилаза, отвечающий за разложение сложных сахаров на простые.

Однако у некоторых млекопитающих, в том числе у людей, амилаза также вырабатывается слюнными железами. Учёные предполагают, что за формирование такой «слюнной» версии поджелудочной железы ответственен ещё один ретровирус, «HERV-E». И это не просто мелкая деталь – возможно, именно амилаза в слюне помогает человеку лучше ощущать сладость и определять более питательную пищу. Важно понимать, что сегодня изучение ретровирусов помогает учёным не только лучше понять этапы и детали формирования и функционирования человеческого тела, но и разобраться в некоторых заболеваниях.


Например, ретровирус «HERV-W» может принимать участие в развитии множественных склерозов, а «HERV-K» - в развитии бокового амиотрофического склероза. Исследования только начались, но учёные надеются, что в конце концов им удастся найти лекарство от всех подобных неврологических заболеваний. И главное – всё это лишь верхушка айсберга, торчащая на поверхности. Под водной гладью скрывается огромное количество неизведанной информации касательно наших генов. Но зато теперь вы знаете, кого можно благодарить за рождение здорового ребёнка или ваше собственное выздоровление от простуды – благодарите древние вирусы.
Ctrl
Enter
Заметили ошЫбку
Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
  1. Виталий
    Виталий 10 апреля 2020
    Спасибо, довольно интересно было почитать

Топ из этой категории
Почему наушники постоянно запутываются? Почему наушники постоянно запутываются?
Согласитесь, иногда наушники просто раздражают! Такое ощущение, будто каждый раз, как я собираюсь на пробежку, мои...
12.04.20
202
Почему хлопок так популярен? Почему хлопок так популярен?
Всем привет! Много веков тому назад инки придумали хитрые доспехи, способные изгибаться от ударов острых копий и булав,...
10.04.20
148