Знание-сила, 2009 № 02 (980) - [30]

Сам вирус, конечно, не может «по своему разумению» менять эту стратегию, приспосабливая ее к тем или иным условиям. Стратегия приспосабливается благодаря естественному отбору. Во время размножения вирусов в каких-то из них случайно происходят изменения, мутации, которые могут менять их стратегии выживания. Одни мутации порождают одну стратегию, другие другую. Вирусы с теми мутациями, которые изменили их стратегию размножения в сторону лучшей приспособленности к изменившимся условиям, дадут больше потомства, а поскольку это потомство унаследует стратегию родителей, то и оно даст больше потомства, и так, за несколько десятков поколений, во всей популяции вирусов начнут преобладать вирусы с этой, наилучшей для данных условий стратегией. Это и есть естественный отбор в действии.

В описанном эксперименте единственной переменной в условиях была подвижность личинок. В первом ящике она была высокой, во втором — низкой. Исследователи полагали — и, как оказалось, справедливо, — что эти разные условия приведут к тому, что в разных ящиках после сорока недель эволюции будут преобладать вирусы с разной стратегией выживания. И действительно — проверка вирусов после эксперимента показала, что «вирусы первого ящика» обладают высокой инфекционностью, а «вирусы второго ящика» — существенно более низкой.

Иными словами, инфекционность вирусов оказалась зависящей от подвижности их «хозяев» (личинок) в данной среде. По мере повышения подвижности естественный отбор отдавал предпочтение вирусам со все большей инфекционностью, то есть стратегия более агрессивного, более быстрого заражения всех подвернувшихся при контакте незараженных «хозяев» приносила все больший успех в размножении. И, напротив, по мере уменьшения подвижности «хозяев» все больший успех начинала приносить стратегия более медленного, не при каждом контакте, заражения еще незараженных.

Надо сказать, что экспериментаторы именно этого результата и ожидали. Уже накануне опыта Бутс в совместной теоретической статье с Сасаки, опубликованной в «Журнале Королевского общества», объяснил, почему при низкой подвижности следует ожидать преобладания вирусов с более низкой инфекционностью. В условиях низкой подвижности, писали авторы, вирус, который быстро заражает всех, с кем вступает в контакт его «хозяин», так же быстро исчерпывает все возможности для распространения своих генов — ведь в колонии, где живет их первый «хозяин», не так уж много личинок. Будучи заражены, все они в конце концов умирают, и вирусы гибнут вместе с ними. Но вот если бы вирус обладал меньшей инфекционностью, то есть медленней распространялся по данной колонии, он мог бы еще «при жизни» дождаться такого благоприятного момента, когда одна из зараженных им, но еще движущаяся личинка переползла бы в другую колонию, где ему предоставилась бы новая возможность распространиться. А если бы он и там вел себя «благоразумно», не торопился всех заражать, а ограничил бы свои аппетиты, то, глядишь, дождался бы перехода и еще в одну колонию и так далее.

Иначе говоря, в условиях малой подвижности «хозяев» выигрышная стратегия состоит в «благоразумном самоограничении» инфекционности — менее инфекционные вирусы могут дольше прожить в своей колонии и этим повышают вероятность перейти в следующую и следующую. А потому во втором ящике, где подвижность личинок была малой, те вирусы, которых случайная мутация изменила в сторону более высокой инфекционности, должны вымереть, и, напротив, те, кого другая случайная мутация наградила более низкой инфекционностью, должны стать преобладающей разновидностью. Как и показал эксперимент.

Понятно, что при изменении окружающей среды в сторону высокой подвижности тот же естественный отбор должен быстро вытеснить медлительных «благоразумных» и способствовать преобладанию тех мутантов, у которых инфекционность высока. Ведь если личинки высоко подвижны и свободно, много и часто контактируют с личинками из самых разных колоний, то вероятность контакта «хозяина» с еще не зараженной личинкой остается все время достаточно высокой, и потому будет распространять свои гены тот вирус, который быстрее переходит при таких контактах от личинки к личинке, — а это и есть признак высокой инфекционности. Вот почему в первом ящике после сорока недель естественного отбора преобладающими стали высоко инфекционные вирусы.

«Самоограничивающиеся» вирусы отказываются от сиюминутной выгоды (быстро заразить всех личинок в данной колонии с большим риском после этого погибнуть) в пользу дальних перспектив (повысить свои шансы распространиться со временем и по другим колониям). И поскольку в условиях малой подвижности личинок все вирусы в ящике со временем становятся такими же, то есть каждый идет на равные «жертвы», отказываясь слишком быстро заражать другие личинки, вся популяция вирусов в целом приобретает черты кооперации и сотрудничества, разумеется, сотрудничества бессознательного, навязанного исключительно естественным отбором. В таких «кооперативных сообществах» самым опасным врагом становится «нарушитель конвенции» — случайный высоко инфекционный мутант, который, пользуясь «самоограничением» остальных, быстро рассеивает свои гены по всем еще не зараженным личинкам.