Бактерии от одного корня
Двое американских специалистов по эволюционной биологии пришли к заключению, что свыше половины сухопутных бактерий имеют общего предка.
Одноклеточные микроорганизмы появились на нашей планете никак не менее трех с половиной миллиардов лет назад – а возможно, что и без малого 4 миллиарда. Общее число различных типов первых носителей земной жизни неизвестно сейчас и, возможно, не будет известно никогда – ведь скорее всего они не оставили никаких отпечатков в древних породах.
Тем не менее, генетики давно научились реконструировать происхождение ныне существующих организмов, анализируя их наследственные структуры. Однако такие исследования зачастую не дают однозначных результатов, особенно если приходится забираться в прошлое на миллиарды лет.
«Генеалогическое» (на научном языке, филогенетическое) дерево бактерий обычно восстанавливают на основе двух различных методов. Одна техника основана на анализе изменений в генах, которые кодируют РНК, входящую в состав рибосом, внутриклеточных фабрик белкового синтеза. Но можно действовать и иначе, прослеживая изменения в нескольких десятках ключевых генов, присутствующих у абсолютного большинства ныне существующих организмов. Беда, однако, в том, что эти стратегии как правило, дают разные результаты, которые никак не удается согласовать друг с другом.
Возможно, что теперь появился способ преодолеть это затруднение. Во всяком случае, на это претендуют профессор биологии университета штата Пенсильвания Блэйр Хеджес и его соавтор из Аризонского университета Фабия Баттистуцци, чья статья только что появилась в сетевом издании журнала Molecular Biology and Evolution. Они пришли к заключению, что при реконструкции филогенетического дерева бактерий на основе генов рибосомальной РНК возникает системная погрешность, которую можно исправить с помощью статистических методов современной биоинформатики. Такая коррекция, по их мнению, практически ликвидирует расхождения между обоими методами.
Хеджес и Баттистуцци применили свой подход для поиска прародителей современных бактерий, обитающих на суше. Изучив генные структуры почти десяти тысяч (для точности, 9740) представителей бактериального мира, они заявили, что 6157 микробов произошли от одного единственного сверхдревнего микроорганизма. Надо сразу сказать, что немало специалистов считают эту оценку недостаточно обоснованной. Но если выводы Хеджеса и Баттистуцци подтвердятся, придется признать, что филогенетические деревья приблизительно двух третей сухопутных бактерий имеют единый корень в лице их общего предка, обитавшего за 3 миллиарда лет до нашего времени.
Возрожденный вирус
Американские ученые изготовили синтетическую версию патогенного микроба, которому человечество обязано вспыхнувшей шесть лет назад эпидемией неизвестной болезни.
В начале 2003 года врачи, журналисты и даже политики стали бить тревогу по поводу странного и очень опасного легочного заболевания, которое незадолго до того было замечено на юге Китая и затем проникло в другие страны. К счастью, эта эпидемия продержалась всего лишь около полугода и вроде бы бесследно заглохла. За это время она поразила чуть больше восьми тысячи человек, причем уровень смертности составил около 10%.
Новую болезнь назвали атипичной азиатской пневмонией, или, на медицинском языке, тяжелым острым респираторным синдромом (в английской аббревиатуре, SARS). Весной 2003 года было доказано, что ее вызывает ранее неизвестная форма коронавируса, Происхождение этого патогена тоже удалось выяснить, хотя и с изрядным запозданием.
В октябре 2005 года две группы микробиологов (из Гонконга и из КНР, США и Австралии) одновременно сообщили, что он стал прямым наследником другого коронавируса, обитающего в организме летучих мышей. От этих исходных хозяев он перешел к человеку либо непосредственно (летучих мышей употребляют в пищу в Китае и Юго-Восточной Азии), либо через промежуточных хозяев, енотовидных собак и пальмовых куниц. Как обычно и случается, вирус в ходе миграции несколько изменился, благодаря чему и совершил агрессию против человечества.
Микроб, который инфицирует летучих мышей, назвали SARS-подобным коронавирусом. Естественно, что специалисты захотели изучить его во всех деталях, чтобы понять, как именно он совершил прыжок к человеку. Однако вирусы, как известно, очень быстро мутируют. Отсюда следует, что SARS-подобные коронавирусы, которые сегодня обитают в организме азиатских летучих мышей, в чем-то да отличаются от своего предка, давшего начало атипичной пневмонии.
Сейчас этот пробел заполнили сотрудники университета Северной Каролины и Вандербильтовского университета. Они изучили наличную информацию о геноме вируса атипичной пневмонии и о геномных структурах всех SARS-подобных коронавирусов. С ее помощью ученые теоретически воссоздали точный геном того самого коронавируса, который стал предшественником возбудителя SARS.
Однако руководители проекта, профессор эпидемиологии Северо-Каролинского университета Ральф Барик и его коллега из университета Вандербильта профессор Денисон, этим не ограничились. Вместе со своими ассистентами они синтезировали точные копии реконструированного вирусного генома, которые теперь можно изучать в лаборатории. Легко понять, что такие исследованию ускорят разработку вакцин, которые смогут защитить человечество от новых штаммов вируса SARS, если таковые когда-нибудь появятся. Отчет об этой работе опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Алексей Левин