31. Жизнь взаймы

В феврале 1892 года двадцатисемилетний ботаник Дмитрий Ивановский докладывал в Академии наук о болезни табака. Листья на плантациях покрывались пёстрыми пятнами, как мозаикой, и сок больного листа заражал здоровый. Ивановский пропустил этот сок через фарфоровую свечу Шамберлана, фильтр, который задерживает любую известную тогда бактерию. Фильтрат остался заразным. Под микроскопом в нём ничего не нашлось, на питательных средах ничего не выросло, и Ивановский осторожно решил, что виноват яд или бактерия, проскочившая сквозь фильтр, может быть, треснувший.

Через шесть лет Мартинус Бейеринк в голландском Делфте повторил опыт, не зная о русской работе, и заметил то, что отличает заразу от яда. Яд от разведения слабеет: капля в ведре уже не страшна. А это начало, перенесённое с листа на лист и снова на лист, не слабело. Значит, оно размножалось, но только в живой растущей ткани. Бейеринк назвал его «живым заразным началом в жидкой форме». Жидкостью оно не оказалось, как не оказалось ни ядом, ни микробом. Правдой оказалось третье, и до него было ещё далеко.

В лизате, соке растёртых клеток, остались все их молекулы до единой, но жизни в нём не было. Вирус устроен наоборот. Из того, что делает клетку живой, у него почти ничего нет: ни обмена веществ, ни рибосом, на которых собираются белки, ни своего запаса энергии. Есть только инструкция, записанная в РНК или ДНК, молекуле, которая умеет копироваться, и белковая скорлупа вокруг неё.

В 1935 году американец Уэнделл Стэнли выделил заразу табака из сока больных листьев в виде игольчатых кристаллов. Кристаллы стоят в склянке, как соль или сахар: не едят, не дышат, не меняются. Но щепотка, растворённая и втёртая в лист, делает лист пёстрым, и из больного листа снова можно получить такие же кристаллы. Стэнли считал их чистым белком, РНК внутри вскоре нашли англичане Боуден и Пири. А увидеть вирус смогли только в электронный микроскоп, почти через полвека после опыта Ивановского. Всё это время его знали лишь по тому, что он делает.

На снимке была палочка. Внутри неё одна нить РНК, записка длиной примерно в две страницы текста, снаружи чехол из одного и того же белкового кирпича, уложенного спиралью две с лишним тысячи раз. В 1955 году Хайнц Френкель-Конрат и Робли Уильямс разобрали вирус на РНК и белок, смешали части в пробирке, и частицы собрались сами и снова заражали табак. Потом Френкель-Конрат собрал гибриды, РНК одного штамма в белке другого, и потомство всегда выходило по РНК. С клеткой такое не проходит, сколько ни мешай её сок. Простой вирус ещё живёт на том этаже, где вещи складываются сами, как кристалл, а сложным вирусам при сборке уже помогают вспомогательные белки.

Новое на этом уровне не принадлежит ни вирусу, ни клетке. Вирус в одиночку ничего не копирует. Клетка без вируса не делает его копий. Вместе они умеют то, чего нет ни у одной из частей: вирусная инструкция попадает внутрь, клеточные рибосомы на клеточной энергии начинают собирать вирусные белки, из клеточного сырья копируется вирусная РНК или ДНК, и наружу выходят сотни и тысячи новых частиц. Копии иногда ошибаются, неудачные пропадают, удачные расходятся, и всё идёт по тем же правилам отбора, что у любого живого существа.

Живой ли вирус, спорят до сих пор, но это спор о словах, а не о фактах: ответ зависит от того, где провести границу жизни. Вне клетки вирус лежит, как кристаллы Стэнли в склянке, внутри участвует в эволюции. Точнее всего сказать, что он живёт взаймы, как часть чужого порядка.

Заражает он в основном не нас. Подавляющее большинство вирусов живёт в бактериях и археях, других одноклеточных без ядра, и полное имя фага, вируса бактерий, — бактериофаг, «пожиратель бактерий». В литре морской воды вирусных частиц обычно больше, чем людей на Земле. По оценкам, каждые сутки вирусы убивают примерно пятую часть всех бактерий в море, и содержимое лопнувших клеток уходит обратно в воду пищей для других.

В обычный световой микроскоп вирусы почти никогда не видны, но исключения есть. В 1992 году в английском Брэдфорде искали источник вспышки пневмонии и нашли в амёбах из воды градирни круглые тельца, которые окрашивались как бактерии. Их назвали «брэдфордским кокком» и убрали в морозильник, хотя определить эту «бактерию» по генам так и не удалось. Через десять с лишним лет группа Дидье Рауля в Марселе рассмотрела «кокк» в электронный микроскоп и увидела правильную многогранную скорлупу. Это был вирус, и он обгонял некоторые бактерии и размером, и числом генов. Его назвали мимивирусом, подражателем. Позже у его родственника нашёлся собственный паразит, вирус «Спутник»: он размножается только в амёбе, которую уже заразил гигантский вирус, и мешает тому копироваться.

Дальше этой ветви расти некуда: из вируса не вырастает новый порядок. Зато он вписывается в чужие. Некоторые вирусы встраивают копию своих генов в ДНК хозяина, и если это случилось в половой клетке, вирус передаётся детям как обычный ген. Следов таких древних заражений в нашей ДНК в несколько раз больше, чем участков, по которым строятся белки, и почти все они давно не работают. Почти.

Белок, которым древний вирус сливался с клеткой, чтобы в неё проникнуть, у человека стал синцитином. Теперь он сливает клетки плаценты в сплошную стенку между кровью матери и зародышем. У мышей без одного из своих синцитинов такая стенка не образуется, плацента выходит неполноценной, и зародыши гибнут на середине беременности. Разные ветви млекопитающих присвоили разные вирусные гены независимо друг от друга, так что отмычку для взлома пускали на строительство не один раз.

Некоторые фаги, прежде чем убить, считают. Фаг одной почвенной бациллы заставляет заражённую клетку выделять короткий белковый сигнал и по его концентрации узнаёт, много ли вокруг его собственных копий. Когда своих много, а значит, незаражённых хозяев почти не осталось, он не разрывает клетку, а затаивается в её геноме, как фаг в каплях Львова, и ждёт. Другой фаг следит за химическим сигналом, которым переговариваются сами бактерии, и переходит к убийству, когда хозяев вокруг становится густо. Язык, который он подслушивает, придумал не вирус: им бактерии пересчитывают друг друга.