Ящик Пандоры

В 2000 году Международный комитет по таксономии вирусов официально объявил, что вирусы не относятся к живым организмам, поставив, казалось бы, жирную точку в вековом споре: что есть вирус - живое или неживое? Но сегодня биологи готовятся к пересмотру данного положения, и причина тому - открытие гигантских вирусов, которые уже прозвали "ящиком Пандоры" современной биологии.

Началось все с изучения легионеллеза: исследуя воду из градирни ТЭЦ в Бредфорде на наличие легионелл, ученые обнаружили неизвестные бактерии, которые, однако, не удалось культивировать на питательных средах, как и определить их биохимические свойства и идентифицировать с помощью ПЦР. Единственной зацепкой было то, что объект окрашивался по Граму положительно. Полюбовавшись на диковинку в микроскоп, ученые назвали её Bradfordcoccus и поместили в холодильник до лучших времен.

И вот, спустя десятилетие, образцы Bradfordcoccus были переданы во Францию скандально известному Дидье Раулю, который определил, что загадочная бактерия - не бактерия вовсе, а вирус - гигантский вирус, о чем было объявлено в журнале «Science» в 2003 году. Новый вид вирусов получил название Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV), так как поражал в лабораторных условиях амебу Acanthamoeba polyphaga и стал родоначальником нового рода - мимивирусов (является сокращением от mimicking microbe virus - «мимикрирующий под микроб»).

Мимивирус

На тот период времени мимивирусы обладали самым крупным капсидом среди всех известных вирусов — около 500 нм в диаметре, что позволяло наблюдать их в световой микроскоп. Более того, геном мимивируса представлен около 1,2 млн пар нуклеотидов, что даже больше, чем у некоторых бактерий. При этом для половины генов мимивируса не обнаружены гомологи в современных базах данных, что позволило ряду ученых (т.н. членов"клуба четырех доменов") считать их тем самым недостающим звеном между вирусами и клеточной формой жизни.

Открытие гигантских вирусов заинтересовало многих ученых, и активное их изучение привело в 2008 году к новому, двойному открытию. Та же команда Дидье Рауля, изучая амеб Acanthamoeba polyphaga из воды градирни парижской ТЭЦ, обнаружила вирусы еще большего размера, которых они назвали мамавирус. Изучая мамавирусы с помощью электронного микроскопа, Рауль обнаружил второй, прикрепленный к ним, вирус. Первоначально решив, что это вирус-спутник, Рауль начал изучать его свойства, и оказалось, что этот малыш обитает только в тех амебах, которые поражены мамавирусом (а в последствии - и мимивирусом) и является паразитом этих вирусов - вирофагом! Рауль назвал его "Спутник", и это был первый описанный паразит вирусов. Это добавило козырей членам "клуба четырех доменов": Жан-Мишель Клавери, коллега Рауля, заявил, что теперь нет сомнений считать вирусы формой жизни.

На сегодняшний день известно уже 4 вирофага: Спутник и Замилон, поражающие семейство Mimiviridae, вирофаг Мавирус, поражающий Cafeteria roenbergensis virus и вирофаг Organic Lake, обитающий в одноименном море в Антарктиде, поражающий Phycodnaviridae - вирусы водорослей.

В апреле 2010 года в образце морской воды, взятом неподалёку от научной станции Лас Круцес в Чили, обнаружили новый гигантский вирус, ставший новым рекордсменом по размеру капсида и генома. Его окрестили Мегавирусом, определили, что он поражает пресноводных акантамеб, и до 2011 года его геном, содержащий 1 259 197 пар нуклеотидов, был самым крупным из отсеквенированных вирусных геномов.

В 2013 году, изучая донные отложения в окрестностях Чили в поисках новых амеб, которые могут быть заражены мегавирусами, ученые обнаружили очередного нового гиганта, которого назвали Пандоравирусом. Вскоре аналогичный Пандоравирус был изолирован из грязи, собранной со дна пресного пруда рядом с австрийским Мельбурном. Проведя секвенирование генома этих новичков, ученые неожиданно нашли третий пандоравирус, который с 2008 года,неопознанным хранился в культуре амеб, выделенных у пациента, страдавшего от кератита.

Пандоравирус

В 2014 году неутомимые французы, добыв в вечной мерзлоте Сибири образец грунта возрастом 30 тысяч лет, внесли в него амеб Acanthamoeba castellanii и обнаружили у них новый гигантский вирус - Pithovirus sibericum. А проводя микроскопическое исследование того же образца вечной мерзлоты, описали в 2015 году ещё один вирус-гигант — Mollivirus sibericum.

Питовирус

На сегодняшний день гигантские вирусы еще не внесены в таксономический реестр вирусов и временно объединены учеными в единую группу т.н. "гирусов" - гигантских цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов.

Открытие гигантских вирусов уже породило массу вопросов в современной биологии, дав огромный толчок новой теории эволюции, которую сейчас активно развивают такие выдающиеся биологи, как Евгений Кунин, Дидье Рауль и Жан-Мишель Клавери. Несомненно, это приведет к очередному пересмотру положения вирусов в биологии, а открытие их паразитов - вирофагов - дает генетикам новый инструмент для работы с генами.

На сегодняшний день еще не обнаружены гигантские вирусы, вызывающие заболевания у млекопитающих. Однако ученые из Швейцарии предположили, что мимивирусы возможно связаны с возникновением у человека аутоиммунных заболеваний, т.к. белки, составляющие оболочку вируса, оказались схожи с коллагеном человека. Таким образом, ученые предпологают, что в случае контакта иммунной системы (например при поражении мимивирусом акантамеб при кератите) с мимивирусами и выработке против него антител, возможно поражение соединительной ткани и развитие, например, симптомов, характерных для ревматоидного артрита. Так же существует предположение, что мимивирусы могут вызывать пневмонию. Экспериментально было показано, что мимивирус способен заражать человеческие макрофаги, проникая в клетки в процессе фагоцитоза, и реплицироваться в них. А у небольшого количества пациентов, страдающих пневмонией, были обнаружены антитела против мимивируса. Но клинического подтверждения эти гипотезы пока не получили.

Источники:

1) http://science.sciencemag.org/content/341/6143/281
2) http://jvi.asm.org/content/88/2/838;
3) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2398789/