Вирус, полный генов осы, – это точно вирус?
Мой любимый вирус – поли-ДНК-вирус (PDV), вирус насекомых, поскольку, похоже, в нем нет ничего «правильного». Он никак не вписывается в известные схемы классификации вирусов. Во-первых, у него нет генома. Он не пустой, но находящиеся в нем ДНК – ДНК хозяина, и таких ДНК много – 30 плазмидных кольцевых ДНК. Поэтому этот вирус становится исключением, вирусом с большим количеством инородных ДНК, что и дало ему название «поли-ДНК-вирус». Кроме того, за счет собственной репликации он не инфицирует клетки, а скорее помогает хозяину продуцировать потомство, но может действовать и без хозяина. Это напоминает совместную работу или субподряд, что хорошо для потомства хозяина и в конечном счете дает преимущество самому вирусу. Безусловно, у вируса есть своя генетическая информация, но она находится не в его частицах, а передается в геном хозяина, можно сказать, путем «аутсорсинга». Вирусная ДНК интегрируется в геном хозяина в осе-матке, обеспечивая производство новых вирусных частиц в ее яичниках. Оса-матка секретирует яйца, а вместе с ними и вирус, и вводит их в полость тела гусеницы. Затем вирусы высвобождают 30 плазмидных ДНК с генетической информацией, кодирующей токсины, которые они продуцируют, и уничтожают гусениц. В результате образуется заранее переваренная пища для молодых ос. Это идеальная смена ролей: вирусы теперь с генами хозяина, а хозяин – с вирусными генами.
Возникает вопрос: какое определение можно дать вирусу, который отдает все свои гены хозяину, а потом забирает их? Как таким вирусам вообще удалось получить потомство? Ответ прост: все рождающиеся осы имеют в геномах вирусные гены, унаследованные от осы-матки, и однажды этот цикл повторится. Таков механизм репликации PDV. Это «вертикальная» репродукция от поколения к поколению, аналогичная репродукции эндогенных вирусов. Однако это не настоящие эндогенные вирусы, потому что реальные экзогенные частицы покидают своего хозяина. Я хотела бы включить странные вирусы, в частности PDV, в общее определение вирусов как носителей генов для передачи генов. Такие вирусы, как PDV, совсем не редкость, их десятки тысяч. Похоже, это взаимовыгодно, чего не скажешь о гусеницах, которые ведут себя довольно странно. Вирусы и молодые осы смертельно опасны для них, но они защищают их коконы от внешних захватчиков. Таким образом, они помогают своим будущим убийцам. Иногда такое поведение называется материнским. Возможно, гусеница может отложить свою гибель. В 2015 г. было доказано, что захват гусеницами генов является защитой от других вирусов. Таким образом, принцип мутуализма и понятие «выгоды» в определенной степени применимы и к гусенице. Столь необычное взаимодействие хозяина и вируса, когда вирус наполовину эндогенный и наполовину экзогенный, может иметь очень древние эволюционные корни. Даже при более коротком жизненном цикле вирус никогда не смог бы покинуть клетку и стать полностью эндогенным, а может быть, все было наоборот – «запертые» вирусы стали мобильными?
Жизненные циклы, подобные тем, что наблюдаются при взаимодействии ос и вирусов, по-видимому, существуют и у гусениц, и у бабочек монархов, и у мотыльков.
Похоже, это пример очень эффективного природного механизма, которым следовало бы воспользоваться, и вирусы как переносчики генов, причем не своих, а чужих, – настоящий эксперимент в области генной терапии, проведенный природой. Вирус опустошается, а потом наполняется болезнетворными или «целительными» генами для проведения генной терапии. Ученые разрабатывают способы генной терапии точно так же. Генная терапия с использованием PDV – нечто особенное, поскольку она предназначена для местной терапии. Подход, аналогичный применяемому в генной терапии с использованием PDV, используется и в генной терапии для местного применения у человека. Следовательно, такой подход появился задолго до того, как о нем задумались ученые, но пока наши достижения на этом поприще не столь впечатляющие, как у PDV.
