Результаты нового исследования дают основания полагать, что древний коронавирус мог инфицировать предков людей, живущих на территории современной Юго-Восточной Азии, еще 25 тысяч лет назад, – и в течение многих последующих тысячелетий.
Пандемия коронавирусной болезни Ковид-19, которая на момент публикации данной статьи унесла уже более трех миллионов жизней, лишний раз подтвердила, насколько уязвимы мы к атакам новых вирусов. Но сколь бы новой ни выглядела эта угроза, следует учитывать, что люди борются с патогенными вирусами от начала времен.
«Вирусы, инфицирующие человеческую популяцию, существовали всегда. На самом деле это один из главных движущих факторов естественного отбора человеческих геномов».
Дэвид Энард, старший автор, доцент экологии и эволюции,медицинский факультет Университета Аризоны (США)
Действительно, те гены, которые обеспечивают лучшие шансы на выживание при различных инфекциях, с большей вероятностью передаются последующим поколениям.
«Современные инструменты и технологии позволяют обнаружить «отпечатки» древних патогенов и проследить их влияние на естественный отбор, исследуя ДНК живущих сегодня людей. Эта научная информация, в свою очередь, может быть ценной при прогнозировании пандемий будущего, – продолжает Энард. – Практически всегда подтверждается спиральность истории: то, часто случалось в прошлом, скорее всего повторится и в будущем».
Используя сведения, накопленные в общедоступных базах данных, Энард и его коллеги проанализировали геномы 2504 человек из 26 различных популяций человека по всему миру. Результаты и выводы пока находятся в стадии обязательного рецензирования перед публикацией в научной периодике, однако 13 января 2021 года они были размещены, как это часто практикуется, в «предпечатной» базе bioRxiv.
Проникая внутрь клетки в человеческом организме, коронавирусы взламывают и перестраивают ее механизмы на воспроизводство собственных копий. Это означает, что дальнейшее существование вируса зависит от того, насколько успешно он манипулирует сотнями различных белков человека. Объектом исследования стал набор из 420 протеинов человеческого организма, известных своими интеракциями с коронавирусами; 332 из этих белков взаимодействуют и с возбудителем Ковида, – мутировавшим бета-коронавирусом SARS-CoV-2. Большинство этих протеинов вирус способен использовать для собственной внутриклеточной репликации, однако некоторые из них, напротив, пытаются спасти клетку и уничтожить вирус.
Гены, кодирующие эти белки, постоянно мутируют, и если какая-либо случайная мутация оказывается эволюционно-полезной, обеспечивая гену преимущество, – например, лучшую способность контратаковать вирус, – то у нее будет больше шансов закрепиться для наследственной передачи следующим поколениям.
В самом деле, исследователи установили, что у людей восточно-азиатского происхождения отобраны и закреплены те гены, которые имеют значение при контакте с коронавирусами. Другими словами, с течением времени определенные генетические варианты повторялись чаще, чем это было бы при случайном процессе. Эта серия мутаций, по всей вероятности, увеличила количество защитных белков в клетках, чем обеспечила предкам людей из указанных популяций более высокую резистентность к древним вирусам.
Исследовательской группой было обнаружено, что генные варианты, кодирующие 42 из 420 изучаемых протеинов, начали увеличиваться в частоте около 25 тысяч лет назад. Распространение удачных мутаций продолжалось вплоть до периода, соответствующего пятому тысячелетию до нашей эры; это говорит о том, что древний коронавирус оставался угрозой для данных популяций на протяжении очень долгого времени.
Внешний независимый (т.е. не принимавший участия в исследовании) эксперт Джоэл Вертхайм, доцент медицинского факультета Калифорнийского университета, подтверждает, что коронавирусы скорее всего существовали задолго до появления человека современного. «В том, что коронавирусы могли в далеком прошлом вызвать адаптивные генетические мутации у предшественников человека, – пишет он, – нет ничего особо неожиданного; важно, что авторами проведено тщательное расследование того, когда и как это происходило. Вместе с тем, сложно сказать наверняка, был ли именно коронавирус причиной такой эволюции генома, хотя это выглядит вполне правдоподобной рабочей гипотезой».
Дэвид Энард согласен с тем, что древний патоген мог принадлежать и к другому типу вирусов, который просто взаимодействовал с человеческой клеткой подобным («коронавирусным») образом.
Интересно, что 9 февраля на том же ресурсе bioRxiv было опубликовано, независимо от отчета группы Энарда, еще одно исследование, которое принесло очень похожие результаты. Авторы, в частности, пришли к выводу о том, что сарбековирусы (подсемейство коронавирусов, к которому принадлежит и SARS-CoV-2), впервые появились 23 с половиной тысячи лет назад, т.е. примерно в то же время, когда в геноме человека стали появляться гены, которые кодируют ассоциированные с коронавирусами протеины.
Энард подчеркивает, что эта двойная находка, при всей ее интригующей эффектности, недостаточна для утверждений, будто одни популяции сегодня лучше справляются с SARS-CoV-2, чем другие. Нет оснований считать, что эти древние мутации помогают современным людям легче переносить коронавирусную болезнь. Социальные и экономические факторы, – такие, как карантинные мероприятия, вакцинация, доступность и качество медицинской помощи, – все же играют первостепенную роль в условиях нынешней пандемии.
И тем не менее, полученные результаты имеют большое значение. Отработана методика поиска и обнаружения следовых генетических изменений, реактивных по отношению к доисторическим инфекциям. По мнению Д.Энарда и других специалистов, анализ таких отпечатков, оставленных грозными и неоднократно повторяющимися эпидемиями древности, позволит, – уже с определенным пониманием патогенеза, – подготовиться к их возможному возвращению в будущем, внимательно отслеживая поведение соответствующих вирусов в дикой природе.
В заключение Дэвид Энард выразил надежду на то, что коронавирус SARS-CoV-2 попросту не успеет оставить какой-либо эволюционный след в человеческом геноме, поскольку гораздо раньше пандемия будет побеждена благодаря вакцинации и другим принимаемым сегодня мерам.
