Фрэнк Райан - Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза
9. Рак
Развертывание событий в жизненном цикле организма обнаруживает удивительную регулярность и упорядоченность, не имеющих себе равных среди всего, наблюдаемого в неживой природе. Организм контролируется великолепно упорядоченной группой атомов…
Эрвин ШрёдингерЭто цитата из знаменитой книги Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь?». Именно она вдохновила Крика и Уотсона и многих их современников на поиск структуры ДНК. Шрёдингер удивляется тому, что произошедшее от мутации перемещение всего нескольких атомов из группы упорядоченных управляющих атомов половых клеток может привести к крупномасштабным изменениям наследственности организма. Увы, мутации, в особенности действующие на онкогены либо гены, подавляющие развитие опухолей, могут привести к изменениям в тканях и органах и сделать человека предрасположенным к развитию рака этих тканей и органов. Но «перемещение всего нескольких атомов» из их прежде упорядоченного состояния хотя и очень важный, но далеко не единственный механизм генетических и геномных изменений и не единственный двигатель эволюции — равно как и не единственная причина рака.
Причина рака коренится в нас самих, ведь рак фундаментально отличается от бактериальных заболеваний, таких, как туберкулез, и от вирусных, таких, как СПИД. При раке наши собственные клетки вдруг начинают себя вести самым ужасающим образом. Вдруг группа клеток перестает взаимодействовать с остальными клетками тела и начинает агрессивно и «эгоистично» делиться, будто подчиняясь внутреннему приказу обессмертить себя. Пониманию происходящего может помочь то, что многие простейшие формы жизни, не знающие полового размножения, ведут себя подобным же образом. В некотором роде они бессмертны. Рак словно обращает вспять один из главнейших шагов эволюции живого — шаг, после которого простейшие организмы вроде амеб развились в более сложные живые образования: в животных, растения и грибы со сложным половым размножением, со специализированными органами, такими, как листья, или плодовые тела грибов, или головной мозг животных, и эти органы работают согласованно друг с другом, обеспечивая жизнь существа.
Принимая во внимание способность вирусов внедряться в геном животных и их способность вносить в этот геном изменения, неудивительно, что вирусы могу быть причиной рака. По крайней мере двадцать процентов раковых заболеваний человека вызываются вирусами, и еще многие виды рака, по мнению вирусолога и специалиста по раку Робина А. Вайса, могут оказаться связанными с вирусами[79]. Типичный пример — вирус человеческой папилломы, или HPV. В 2008 году немецкий патолог Харальд цур Хаузен был награжден Нобелевской премией в области медицины за открытие того факта, что именно вирус человеческой папилломы вызывает рак шейки матки — второй по частоте рак, встречающийся у женщин[80]. Понимание значения этого открытия пришло с запозданием, и лишь в последнее время были развернуты программы вакцинирования молодых женщин, нацеленные на предотвращение инфицирования вирусом папилломы. Этот вирус также увеличивает риск заболевания анального отверстия, пениса, рта и горла, что указывает на возможность в будущем более широкого применения вакцины. Заражение другими вирусами также может быть связано с раком. Например, вирусы гепатита В и С повышают риск рака печени, а вирус Эпштейна-Барр, причиняющий мультигландулярный аденоз, бывает связан с раком крови и носовых проходов.
Вызывающие рак вирусы называются «онковирусами». Ретровирусы также способны вызывать рак, хотя происходящие при этом процессы весьма отличаются от тех, посредством каких, например, причиняет рак вирус HPV. Надо сказать, экспериментальное изучение ретровирусов человека и животных весьма способствовало пониманию рака как явления в целом, а в частности — пониманию роли вирусов в возникновении рака.
Типичная картина жизни вируса такова: он проникает в геном клетки-носителя, добивается контроля над ним и заставляет производить вирусы. Как и прочие вирусы, ретровирусы вторгаются в хромосомы некоторых клеток, внедряя в геном провирусы, служащие для производства дочерних ретровирусов. Иногда при проникновении в геном вирус внедряется слишком близко от ключевых участков генома, контролирующих процесс нормального деления и размножения клеток. Эти влиятельные гены обычно под строжайшим генетическим и эпигенетическим контролем, но вирус перехватывает контроль, и гены эти становятся «протоонкогенами». Они могут быть «включены» контролирующей вирусной LTR и заставить клетку делиться и размножаться неконтролируемым бесконечным образом. Это самый частый случай причинения ретровирусом рака у животных. Другой подобный механизм срабатывает, когда провирус подхватывает группу генов клетки, контролирующих процесс ее деления, и вставляет в геном самого вируса. Провирус при этом повреждается, поскольку целостность его генома нарушена, но тем не менее он остается способным включать онкогены и вызывать неконтролируемое деление клетки. Есть и третий механизм причинения ретровирусом рака. У клетки есть гены, называемые «генами-супрессорами», в нормальной ситуации не допускающие чрезмерного деления клетки, но, если провирус внедрился близко к гену-супрессору, вирусная LTR может взять контроль над ним и отключить его в то время, когда ему следовало бы включиться.
Теперь известно: вирусы — весьма частая причина рака во всем царстве животных. Они вызывают рак и у моллюсков церастодерм, и у бирманских питонов (вероятно), и у лососей, домашних кур, мышей, коал, кошек, крупного рогатого скота, лошадей, овец, мартышек, человекообразных обезьян и, конечно, у человека. Вирусы действуют жестоким и беспощадным образом, вызывая эпидемии и эндемии, со всеми ужасающими последствиями, какие влечет за собой уже обсуждавшийся в этой книге агрессивный симбиоз.
Чрезвычайно интересный вирус с уникальными и необычными свойствами был изучен профессором Массимо Пальмарини из Института сравнительной медицины при университете в Глазго. Я давно знал о выдающихся исследованиях Пальмарини в области ретровирусологии, а узнав, насколько удивителен исследуемый им вирус и коэволюция этого вируса со своими носителями овцами[81], я нанес визит в лабораторию профессора.
Вирус этот, известный под названием «джакзикте», или JSRV, вызывает бронхиально-альвеолярную аденокарциному у овец. На африкаанас «джакзикте» (Jaagsietke) означает «болезнь погони», поскольку при аденокарциноме овцы дышат так, будто их только что загнала собака. Существуют две почти идентичные разновидности вируса (их так и подмывает назвать «эго» и «альтер эго» разновидностями). «Эго»-разновидность — это эндогенный, одомашненный вирус, обозначаемый как enJSRV, а «альтер эго»-разновидность — это собственно JSRV, свирепый заразный экзогенный вирус, вызывающий рак легких у овец и распространенный во всех странах с развитым овцеводством. В особенности большие проблемы с ним в Великобритании[82].
«Эго» и «альтер эго» очень схожи, более девяноста процентов их генетических последовательностей совпадают. В далеком прошлом экзогенная форма вируса заражала общего предка нынешних овец и коз. Заражение происходило через половой контакт, как это обычно для ретровирусов, после чего вирус эндогенизировался в геноме. Дальнейшая его эволюция чрезвычайно интересна и сложна.
Во время моего визита в марте 2009 года среди сотрудников профессора Пальмарини царило здоровое оживление. Результаты их работ были приняты в печать в престижнейший американский журнал «Сайнс». Они выяснили, каким образом эндогенный вирус внедрялся в хромосомы, картографировали эти включения и использовали их в качестве генетического маркера, позволяющего получить информацию о том, как распространялись по миру домашние овцы в процессе истории. Люди первыми одомашнили именно овец и коз, поначалу — лишь как источник мяса. Приблизительно в пятом тысячелетии до нашей эры их стали использовать и как источник шерсти. Исследование Пальмарини с коллегами оказалось первым, в котором эндогенные ретровирусы использовались для получения исторических сведений и изучения культуры скотоводческих обществ древности.
Результаты оказались замечательными во многих отношениях. Но меня в особенности заинтересовал временной фактор, и я спросил профессора, когда же «джакзикте» впервые заразил овец.
— Думаю, до эволюционного расхождения овец и коз, что случилось от семи до пяти миллионов лет назад, — ответил профессор.
— Так вы находите эти вирусы и у коз?
— Только старейшие провирусы. Только они общие у овец и коз. И овцы, и козы носят сейчас различные вирусы.
