Вирус, который делает вас сильнее

Благодаря древнему паразиту мужчины обзаводятся мощной мускулатурой, а женщины вынашивают здоровых детей

Иллюстрация: wikipedia.org
Иллюстрация: wikipedia.org
+T -
Поделиться:

Не так давно мы в нашей рубрике смеялись над одной неудачной попыткой популяризаторства, которая породила заголовок «Древний вирус определяет пол ребенка» — хотя ученые, как выяснилось, ничего подобного не открывали. Ну что же, теперь наша очередь потрясать воображение читателя древними вирусами. Автор обещает сосредоточиться и не повторять чужих ошибок. Более того, он даже попытается сделать эту историю занимательной.

Есть у человека такой важный-преважный белок, называется «синцитин». Есть он и у мышей. Этот важный-преважный белок особенно важен на ранней стадии беременности: он участвует в формировании плаценты (как именно — это самое интересное, но об этом позже). У мышей есть два гена, которые отвечают за выработку двух разных синцитинов, А и В. Если разрушить оба гена, такая мышь просто не может родиться, а абортируется на ранней стадии. А что будет, если разрушить только один ген? Этим вопросом заинтересовался Тьери Эйдман и его французские коллеги. Оказалось, вот что: мыши рождаются, но все мышата-мальчики оказываются мелкими. Обычно мыши-самцы имеют более развитую мускулатуру, чем самки, но эти мальчики имели на 20% меньше мышц, чем обычно. То есть были они хилые и немужественные.

Ничего удивительного, сказал себе Тьери: синцитин называется так потому, что необходим для образований «синцитий», то есть слившихся клеток. А при развитии мышц ключевой момент — как раз слияние клеток-миобластов. Нет синцитина — мышцы и не растут.

А при чем тут, собственно, вирус? Тут нам придется вернуться на целых 16 лет назад.

Девушка, которая изучала мужские тестикулы

Чего только не изучают ученые (да к тому же частенько открывают совсем не то, что изучали). Так произошло и с девушкой со странным китайским именем Ша Ми, работавшей в 2000 году в Кембридже. Перед ней была поставлена задача: исследовать белки, которые производятся в мужских тестикулах, да еще и не просто производятся, а выводятся через мембрану клетки. Девушка довольно легко выделила мРНК*, кодирующую один из таких белков, а потом, как тогда было принято у молекулярных биологов, стала искать в хромосоме ген, с которого эта мРНК считывается.

И вот на седьмой человеческой хромосоме действительно нашелся этот ген. Но сам ген был не человеческий.

Дело в том, что человеческий геном довольно плотно набит остатками вирусов, которые когда-то встроились в него, да так и остались там медленно разлагаться под ударами судьбы. Вирусные остатки в геноме легко узнать: у вируса справа и слева есть характерные перевернутые последовательности, которые нужны ему (пока он жив) для размножения. Когда вирус теряет способность размножаться, отбор перестает действовать на его гены, и они портятся до неузнаваемости. Так было и с этим вирусом... Так, да не совсем: в нем оказался целехонький и работоспособный ген того белка, который пыталась поймать девушка Ша.

Этот ген (как выяснила доктор Ми) работал в тестикулах, с которых все началось, но еще мощнее он работал в плаценте во время беременности. И при этом он был как две капли воды похож на обычный вирусный ген, а именно на ген белка вирусной оболочки.

Боюсь, что сейчас нам придется сделать еще одно отступление; но зато потом как рванем вперед!

Немного о вирусах

Если вы знакомы с ретровирусами (например, ВИЧ), то могли слышать, что у них есть три группы генов. Во-первых, pol, или полимеразы: это гены, которые как раз нужны вирусу для размножения. Во-вторых, группо-специфичные антигены (gag): это всякие внутренние белки, которые могут распознаваться нашей иммунной системой. А в-третьих, гены гликопротеидов оболочки (env). Эти зловредные гены кодируют не менее зловредные белки, укрывающие нежные части вируса от гнева иммунной системы человека.

Есть у них и другая функция: они обеспечивают проникновение вирусной хромосомы в клетку. То есть прицепляются к клеточной мембране и выворачивают внутрь клетки смертельно опасное содержимое вирусной частицы.

Именно вот этот зловредный ген и оказался цел-целехонек в развалинах древнего вируса на седьмой человеческой хромосоме. Он работал и делал белок. Хотя никаких вирусных частиц поблизости не было и быть не могло.

Значит, он нужен был зачем-то еще.

Задумалась Ша Ми вместе со своим научным руководителем и коллегами и нашла ответ (а затем и опубликовала его в Nature). Смотрите: когда зародыш прикрепляется к стенке матки, внешний слой его клеток сливается с клетками маточного эпителия. Понятно? СЛИВАЕТСЯ! То есть для вирусного белка есть работа: раз уж он умеет вскрывать клеточную мембрану и вываливать туда содержимое вирусной частицы, почему бы ему точно так же не соединить две клеточных мембраны?

Этот вирусный белок и есть тот самый синцитин, точнее, синцитин-1. Потом другие исследователи нашли на шестой хромосоме еще одну похожую штуку — остаток вируса с активным геном гликопротеина оболочки — и назвали его синцитин-2. Оказалось, что оба эти синцитина играют в нашей судьбе очень важную роль. Между делом нашелся ответ и на вопрос «А при чем тут яйца?» — при созревании сперматозоидов слияние клеток также играет существенную роль.

А вот теперь еще и выяснилось, что синцитин необходим для развития мужской мускулатуры. Для тех, кто любит и ценит в человеке его репродуктивную функцию, повторим еще раз: этот белок необходим а) для мужской плодовитости, б) для эффектной и сексуальной мускулатуры и в) для вынашивания деточек, чтобы не абортировались сразу же. Практически все самое важное, что у нас есть в жизни.

И все это — наследие какого-то мерзкого вируса, который наш обезьяноподобный предок подцепил примерно 40 млн лет назад.

Загадка синцитина

Понятно, почему статью Ша Ми без разговоров приняли в лучший научный журнал: ребята впервые продемонстрировали, что человек в ходе эволюции поставил себе на службу даже гены таких кошмарных тварей, как ретровирусы. Этот пример вошел во множество популярных книжек по генетике и эволюции.

Если вы принимаете проблемы эволюции близко к сердцу, у вас должен возникнуть один вопрос.

Мы с вами (а также корова, кошка, кит и слон) неспроста называемся плацентарными млекопитающими: плацента, которая связывает зародыш с матерью, — главное, что отличает нас от утконоса или крокодила. Наш общий со слоном предок жил минимум 100 млн лет назад. А вот судьбоносное событие — встреча с тем самым ретровирусом — произошло максимум 40 млн лет назад, уже у обезьян. Как же плацентарные жили до тех пор? Как делали свою плаценту?

А вот как: синцитины есть и у кошки, и у коровы, и — мы с этого начали — у мышей. Но все это остатки совершенно разных ретровирусов. Более того, у человека нашли еще один остаток вируса, тоже с геном синцитина, только ген этот утратил свою функцию. Зато у макак-резусов тот же самый ген вполне рабочий и позарез нужен им для образования плаценты.

Получается, что наши предки (и предки наших сестер-коров) присваивали себе вирусные гены множество раз. И каждый раз имели возможность выбирать: оставить себе прежний синцитин или приспособить новый, более продвинутый. А что их экономить: этих ретровирусов, вроде ВИЧ, не к ночи будь помянут, вокруг всегда было в изобилии. Если вы недовольны своим синцитином — просто возьмите новый из другого вируса. Старый можете оставить в хозяйстве (как сделали в свое время мы и мыши, заведя себе по два подобных белка) или бросить разлагаться без употребления. Можете даже использовать их раздельно: один, к примеру, преимущественно в тестикулах, другой в плаценте. Или еще где-то, в мозгу или в сердце, где тоже есть сливающиеся клетки — до этого ученые пока не добрались.

Ужас до чего неприглядно выглядит в свете этих фактов эволюция венца творения: превратили свой геном в помойку, брали оттуда что попало, даже не помыв под краном. Отвратительные паразиты, скверные болезни — все шло в дело. О роли паразитов в нашей жизни, кстати, мы как-то упоминали по другому поводу. О каком вообще «разумном замысле» продолжают бубнить все эти люди?!

На этой пессимистичной ноте мы завершим наш рассказ. О самой работе Тьери Эйдмана, с которой мы начали, вы сможете прочитать по-английски здесь. Остается сделать буквально два замечания.

Во-первых: удалось ли нам рассказать эту фантастическую историю, не сделав из нее желтенькую уточку? Надеюсь, что да. Можно было бы рассказать ее и по-другому. Вот пример. Заголовок там такой: «Ученые рассказали, как предотвратить выкидыш». При этом вышедшая в 2016 году заметка повествует, в сущности, о том, что открыла доктор Ша Ми еще в 2000-м — все остальное как-то не впечатлило авторов. Что-то надо делать с научно-популярной журналистикой, а то ведь совсем же ничего не понятно, что там эти ученые делают. То есть если бы не мы, совсем бы непонятно было.

Второе, самое важное. История синцитина — очень крутая, на мой взгляд, история. Я бы сам хотел открыть что-то такое. Доктор Ша Ми это открыла. Однако знаменитой не стала. Возможно, виной тому ее китайский акцент: нелегко ей выступать на конференциях с искрометными шутками, да и преподавать непросто. Но мне очень захотелось отметить ее заслуги. Я разыскал единственный ролик, где она рассказывает о совсем другой своей работе. Не уверен даже, та ли это самая Ша Ми, или их двое — похожих китайских ученых дам, двигающих молекулярную биологию не ради мировой славы, а просто потому, что папа и мама тоже были ученые. Если все посмотрят ролик, Ша Ми будет чуть более знаменитой. Чем мы еще можем помочь всем этим ученым? Ну разве что рассказывать про всякие их открытия, ничего не перепутав.

* Примечание. Для чистых сердцем напомню, что гены кодируют белки, и если ген кодирует белок, то сперва с гена считывается мРНК, а потом уже по этой мРНК строится сам белок. Если вы знаете что-то про белок, вы можете поймать соответствующую мРНК, а потом уже по ней — сам ген. Когда не было никакого проекта «Геном человека», именно такой порядок работы был общепринятым: сперва выуживаем нужную мРНК, а потом смотрим, что там соответствует ей на хромосоме. С годами все портится, в том числе и молекулярная биология: сейчас после первой стадии сразу лезут в компьютер.