Все записи
06:55  /  20.02.20

1304просмотра

Создан ли коронавирус китайцами?

+T -
Поделиться:

Тут внезапно (на самом деле нет) опять активизировались разговоры о том, что новый коронавирус, мол, создан искусственно в секретных уханьских лабораториях. Это нормально, теории заговора намного привлекательней – и не в пример понятнее – скучных научных исследований. Но я все же попробую с исследованиями – тем более, что только что вышла статья от весьма компетентных товарищей, в которой на основе анализа коронавирусного генома предполагается, откуда же он мог свалиться на нашу голову.

Чтобы узнать родословную нового вируса (его теперь называют SARS-CoV-2, так как он похож на вирус атипичной пневмонии SARS, но все же отличается), ученые сконцентрировались на нескольких фрагментах его генома – а именно тех, которые быстрее всего изменяются. Ну потому что по консервативным участкам, в которых замены «букв» случаются редко, можно проследить только давнюю эволюцию. Чтобы вычислить, с кем согрешил вирус SARS, дабы породить SARS-CoV-2, нужно смотреть на нестабильные фрагменты. Один из них – кусочек, кодирующий небольшой участок белка, при помощи которого вирус цепляется к клеточному рецептору ACE2. Связывание вируса с ACE2 – ключевой процесс, необходимый для того, чтобы коронавирус проник в клетку хозяина. Если ему не удастся зацепиться, клетка проплывет мимо, и SARS-CoV-2 останется ни с чем. Вирусы не могут размножаться вне клеток, у них слишком мало генов, чтобы вести автономную жизнь. Это паразиты, почти все гены которых нужны исключительно для того, чтобы хакнуть геном клетки хозяина и заставить его считывать записанную в вирусном геноме информацию и при помощи клеточной машинерии синтезировать новые вирусные частицы.

Чем крепче SARS-CoV-2 цепляется за рецептор ACE2, тем выше вероятность, что он попадет внутрь клетки – соответственно, выше заразность. Но у разных видов животных рецептор ACE2 немного отличается, поэтому участки, ответственные непосредственно за связывание, у разных коронавирусов тоже варьируют. Сравнивая эти отличия, можно предположить, как шла недавняя эволюция вируса. Ближайший родственник уханьского коронавируса – это коронавирус летучих мышей (их геномы идентичны на 96%). Белковый участок, который отвечает за связывание с ACE2, состоит из шести аминокислот, и пять из них у SARS-CoV-2 отличаются от мышиных. Благодаря этим отличиям уханьский вирус цепляется за человеческий ACE2 лучше, чем «чисто» мышиный.

Но самое интересное, что все эти пять измененных остатков – вовсе не те, которые являются оптимальными с точки зрения биоинформатиков.

Другими словами, если бы уханьский коронавирус был создан в лаборатории при помощи программ, рассчитывающих прочность связывания вирусного белка с клеточным рецептором ACE2 на основании аминокислотной последовательности (такие программы есть), его «хватательная» часть выглядела бы совсем по-другому. Тот факт, что сейчас она неоптимальна, указывает на естественную эволюцию вируса. Потому что программа рассчитывает идеальную конструкцию, так сказать, с нуля, а эволюция всегда работает с тем, что уже есть. А есть вирус, чей «хватательный» белок хорошо приспособлен для связывания мышиного рецептора ACE2 и плохо – для контакта с человеческим. И вот такой вирус случайно попадает в организм человека (скажем, из непрожаренного летучемышьего стейка). Он плохо цепляет ACE2 непривычного хозяина – но как-то все же цепляет. В результате часть клеток оказываются заражены и начинают производить вирусные частицы. 

И тут начинается самое интересное: «фишка» вирусов в том, что их геном считывается и копируется очень неряшливо по сравнению с другими живыми существами (хотя вирусы не являются живыми в полном смысле этого слова). Поэтому среди новосозданных вирусов очень много таких, у которых в разных местах генома записаны не те буквы, что у исходного вируса. Часть таких ошибочных вирусов оказываются нежизнеспособны – но не у всех. Более того, у некоторых из этих не всех замена случайно возникает как раз во фрагменте, кодирующем «хватательный» фрагмент. Иногда она ухудшает связывание – и тогда такой вирус не оставляет потомков, но порой белок с другой аминокислотой оказывается более липучим к ACE2. Вирус, несущий такой измененный белок, и его потомки получают преимущество в организме нового хозяина и радостно заражают много новых клеток – и некоторое количество новых людей. В них процесс повторяется, и у части вирусят случайно меняется еще одна аминокислота, ответственная за связывание с ACE2. И так далее, пока не выведется поколение вирусов, достаточно липучих, чтобы эффективно передаваться от человека к человеку. Они-то и вызовут эпидемию.

Авторы новой работы предполагают, что наиболее вероятный сценарий появления высокозаразного SARS-CoV-2 – многократные «перепрыгивания» не очень хорошо приспособленного, но все же способного размножаться в человеке вируса от мышей к людям. То есть человек цеплял такой вирус, заражал им несколько соседей, которые вновь передавали его животному, где вирус некоторое время тусовался, пока снова не попадал в организм человека. Такие многократные прыжки называют прерванными цепочками, и постепенно они могут дать вирус, который не захочет обратно в животного хозяина, так как будет лучше всего приспособлен к размножению именно в людях. В пользу этой гипотезы говорит тот факт, что у 13% китайских торговцев всякой живностью находят антитела к коронавирусам – правда, непонятно, к каким именно. К сожалению, таких исследований пока мало – но теперь, может быть, станет больше.

«Но ведь точно так же можно вывести высокозаразный вирус в лаборатории, пересаживая его от одной клеточной культуры к другой», – возразят мне продвинутые читатели. Это действительно делают (пересаживают вирусы) во многих лабораториях по всему миру – именно так ученые работают с ними, сохраняя популяцию. То есть теоретически вывести, а потом выпустить (или случайно вылить в раковину) заразный вирус можно, но у SARS-CoV-2 есть другие изменения, которые при лабораторных пересадках (их называют пассажами) не появляются. Интересующиеся могут почитать оригинальную статью, там все объясняется.

Итак, ни намеренные правки, ни длительные пассажи в лаборатории, скорее всего, не проходят как возможные источники SARS-CoV-2. Но это, скорее, плохая новость. Потому что она означает, что в природе в летучих мышах (или, возможно, другом промежуточном хозяине) сохраняется этакий вирусный полуфабрикат: частично оптимизированные для заражения людей коронавирусы, которым ничто не мешает продолжать перепрыгивать на нас. И однажды в ком-то из зараженных таким неоптимальным вирусом может вновь вывестись особо приставучая дрянь. Вот только совсем необязательно, что ее смертность будет такой же небольшой, как у нынешнего коронавируса.

 

PS Напомню, что по случаю эпидемии статьи о новом коронавирусе публикуются без стандартной процедуры рецензирования. Поэтому их выводы могут при дальнейшей проверке оказаться нерелевантными.

PPS У кого-то из читателей может возникнуть путаницы с генами и белками. Коротко напомню: живые существа (и вирусы) несут геномы, состоящие из ДНК или РНК. В геномах содержатся гены, они кодируют белки – длинные молекулы, состоящие уже из аминокислот. Одна аминокислота кодируется тремя «буквами» генома. Клеточные ферменты считывают записанную в геноме информацию и на ее основе строят белки.

Оригинал