Вирусы: Скорее друзья, чем враги - [95]
У РНК есть еще одна особенность: она никогда не является одним определенным «видом», но всегда представляет собой смесь различных последовательностей, своего рода скопление. Для этого явления Эйген ввел термин «квазивид» – результат высокой частоты мутаций молекул РНК, подвергающихся репликации (у вирусов), что приводит к образованию не одного вида молекул, а целой популяции большого количества связанных между собой, но все же разных молекул. Квазивид весьма выраженно обусловливает инновационный потенциал РНК-вирусов, обеспечивая их преимущества по сравнению с другими видами. Эта смесь также делает вирусы РНК, такие как ВИЧ и грипп, настолько проблематичными, что если мы лечим один из вариантов, то тут же появляется другой. Репликация ДНК в меньшей степени подвержена ошибкам, поскольку вторая цепочка в двухцепочечной спирали ограничивает изменения в первой. Клетки же разработали механизм устранения ошибок, своего рода операцию «корректировать и вставить» – у одноцепочечных РНК ничего подобного нет. Какая субпопуляция более подходит для противовирусной терапии? К счастью, некоторые вирусы более приемлемы для этого, чем другие, и могут доминировать в популяции. На них в первую очередь и направлена терапия. Однако, как только они полностью подавлены, остальные виды, менее подходящие для терапевтического воздействия, наверстывают упущенное. Зачастую они растут медленнее, гораздо медленнее. Если и они подавляются лекарственными препаратами, бывшие «фавориты» вновь возвращаются. Это может произойти очень быстро – в случае ВИЧ в течение восьми недель, что стало большой неожиданностью для многих ученых. И тогда «победителя» можно вновь атаковать первым лекарством. Как клетки могут быть источником жизни, если для репликации им нужно минимум 473 гена, синтез белков, а также рост в пробирке, как показал Крейг Вентер? Такая искусственная мини-бактерия, которая растет довольно медленно и соответствует 531 560 нуклеотидам. Естественная живая клетка, например клетка бактерии , имеет 4300 генов, что соответствует 4,6 млн нуклеотидов. Это слишком много для начала жизни. Насколько мелкими должны быть организмы? Вирусы находятся на границе жизни, несмотря на то, что гигантские вирусы могут иметь до 2500 генов и быть до пяти раз крупнее некоторых бактериальных клеток. У поксвирусов, которые почти относятся к гигантским вирусам, 500 генов, у вирусов герпеса 100 генов, у ретровирусов, вируса гриппа и полиовирусов примерно 10 генов у каждого. Еще меньший размер имеют вирусы растений, в частности вирус табачной мозаики, у которого всего четыре гена. У многих из них одна молекула выполняет две функции, что является типичным минималистичным свойством вирусов, – одной молекулы с двумя короткими разными концами достаточно для приобретения одной молекулой нескольких свойств. Существуют ли организмы, вообще не имеющие генов? Да, есть и такие. Это мои перспективные кандидаты на роль источников жизни. Они небольшие и простые. Просто невероятно, на что они способны – практически на все! Пожалуйста, продолжайте читать эту книгу (см. раздел про вироиды)!
Что появилось сначала – курица или яйцо? Ни то ни другое!
Существует РНК-молекула с очень специфическими свойствами, каталитическая РНК, которая обозначается как «рибозим» – это понятие состоит из двух частей – «рибо» и «энзим» (фермент), поскольку РНК ведет себя как фермент, несмотря на то, что она не является белком (из которых обычно состоят ферменты). Этот рибозим может расщеплять другую РНК многократно, не «истощаясь», что типично для каталитической активности ферментов в целом.
В Калифорнии совсем недавно было показано, что если поместить такие РНК-молекулы в пробирку, то там будут происходить удивительные вещи. Они могут расщеплять, соединять, реплицироваться и даже мутировать, чтобы создать условия для эволюционирования, а также защищаться от родственных РНК. Репликацию РНК в пробирке продемонстрировал Джерри Джойс в Ла-Холье, который много лет подбирал подходящие условия для такого эксперимента. Для каждого следующего круга репликации он неоднократно выбирал из пула РНК более быстро реплицирующиеся РНК, что приводило к повышению скорости репликации. Это соответствует эволюции, происходящей в пробирке, где РНК может мультиплицировать и совершенствоваться, то есть эволюционировать. Возможно, это еще не реальная жизнь, но нечто близкое к ней. Действительно мертвая частица песка не способна на такое. Таким образом, рибозим по крайней мере гораздо живее песчинки.
Каталитическую РНК открыли Том Чех и Сидни Альтман. В то время каталитическая активность считалась привилегией белков и никому не приходило в голову, что РНК может быть катализатором. В настоящее время рибозимы могут рассматриваться как самые важные строительные блоки в начале формирования жизни и, возможно, остаются в этой роли и сейчас. Каталитическая РНК даже способна к саморасщеплению, а затем восстановлению на месте разреза, что напоминает сплайсинг, о котором шла речь выше. Рибозимы, мелкие РНК-молекулы, могут делать всё: расщеплять, соединять, реплицироваться, эволюционировать, – в то время как клеткам млекопитающих для одной из таких же процедур, сплайсинга, требуется больше ста белков. Безусловно, в реальности невозможно проводить такое сравнение, поскольку мы устроены гораздо сложнее, то же касается и сплайсинга. Однако рибозимы настолько просты и универсальны, что разве они не кажутся очень древними? Ниже приводятся доводы в пользу данного утверждения.
