Вирусът, който те прави по-силен
Благодарение на древен паразит мъжете придобиват мощни мускули, а жените раждат здрави деца. За това - Алексей Алексенко.
Не толкова отдавна в нашата рубрика се засмяхме на един неуспешен опит за популяризиране, което доведе до заглавието Древен вирус определя пола на дете - въпреки че учените, както се оказа, не откриха нищо подобно. Е, сега е наш ред да разтърсим въображението на читателя с древни вируси. Авторът обещава да се съсредоточи и да не повтаря грешките на другите. Нещо повече, той дори ще се опита да направи тази история забавна.
Човек има такъв важен, важен протеин, наречен "синцитин". Среща се и при мишки. Този важен, важен протеин е особено важен в ранните етапи на бременността: той участва в образуването на плацентата (как точно е най-интересно, но повече за това по-късно). Мишките имат два гена, които са отговорни за производството на два различни синцитина, А и В. Ако и двата гена са унищожени, такава мишка просто не може да се роди, а бива абортирана на ранен етап. Какво се случва, ако се унищожи само един ген? Тиери Ейдман и неговите френски колеги се заинтересуваха от този въпрос. Оказа се, че мишки се раждат, но всички мъжки мишки се оказват малки. Обикновено мъжките мишки имат по-развити мускули от женските, но тези момчета са имали 20% по-малко мускули от обикновено. Тоест, те бяха крехки и немъжествени.
Нищо чудно, каза си Тиери: синцитинът се нарича така, защото е необходим за образуването на „синцития“, тоест слети клетки. И с развитието на мускулите ключовият момент е само сливането на миобластните клетки. Няма синцитин - мускулите не растат.
И какво всъщност представлява вирусът? Тук трябва да се върнем цели 16 години назад.
Момичето, което изследва мъжките тестиси
Какво учените не изучават(а освен това често откриват нещо съвсем различно от това, което са учили). Това се случи с момиче със странно китайско име Ша Ми, което работи през 2000 г. в Кеймбридж. Тя получи задачата да изследва протеините, които се произвеждат в мъжките тестиси и не просто се произвеждат, но се отделят през клетъчната мембрана. Момичето доста лесно изолира иРНК*, кодираща един от тези протеини, и след това, както тогава беше обичайно сред молекулярните биолози, тя започна да търси в хромозомата гена, от който се чете тази иРНК.
И този ген наистина е открит на седмата човешка хромозома. Но самият ген не беше човешки.
Факт е, че човешкият геном е доста плътно натъпкан с остатъците от вируси, които някога са се вградили в него и така са останали там, разлагайки се бавно под ударите на съдбата. Остатъците от вируса в генома са лесни за разпознаване: вирусът има характерни обърнати последователности отдясно и отляво, които са му необходими (докато е жив), за да се възпроизвежда. Когато вирусът загуби способността си да се възпроизвежда, селекцията престава да действа върху неговите гени и те се влошават до неузнаваемост. Така беше и с този вирус. Така че, да, не съвсем: оказа се цял и ефективен ген на протеина, който момичето Ша се опита да улови.
Този ген (както установи д-р Мий) е работил в тестисите, които са започнали всичко, но е работил още по-мощно в плацентата по време на бременност. И в същото време беше като две капки вода подобен на обикновен вирусен ген, а именно на гена на протеина на вирусната обвивка.
Страхувам се, че сега ще трябва да направим още едно отклонение; но после как се втурваме напред!
Малко за вирусите
Ако сте запознати с ретровирусите (като ХИВ), може би сте чували, че те имат три комплекта гени. Първо, pol или полимерази: това са гените, които просто са необходимивирусът да се възпроизвежда. Второ, специфични за групата антигени (gags): това са всякакви вътрешни протеини, които могат да бъдат разпознати от нашата имунна система. И трето, гените на гликопротеина на обвивката (env). Тези злонамерени гени кодират също толкова злонамерени протеини, които предпазват деликатните части на вируса от гнева на човешката имунна система.
Те имат и друга функция: те осигуряват проникването на вирусната хромозома в клетката. Тоест, те се придържат към клетъчната мембрана и превръщат смъртоносното съдържание на вирусната частица вътре в клетката.
Именно този злонамерен ген се оказа непокътнат в руините на древен вирус на седмата човешка хромозома. Той работеше и правеше протеини. Въпреки че наблизо нямаше вирусни частици и не можеше да има.
Значи му трябваше нещо друго.
Този вирусен протеин е същият синцитин, по-точно синцитин-1. След това други изследователи откриха друго подобно нещо на шестата хромозома - остатък от вируса с активен гликопротеинов ген на обвивката - и го нарекоха синцитин-2. Оказа се, че и двата синцитина играят много важна роля в нашата съдба. Междувременно се намери отговор на въпроса „Какво общо има яйцето?“ - сливането на клетки също играе важна роля в узряването на сперматозоидите.
А сега също стана ясно, че синцитинът е необходим за развитието на мъжките мускули. За тези, които обичат и ценят репродуктивната функция в човека, повтаряме още веднъж: този протеин е необходим а) за плодовитостта на мъжа, б) за ефектни и сексуални мускули и в) за раждане на деца, за да не абортират веднага. Почти всички най-важни неща, които имаме в живота.
И всичко това е наследство от някакъв отвратителен вирус, който нашият маймуноподобен прародител е прихванал преди около 40 милиона години.
Мистерията на синцитина
Ясно е защо статията на Ша Ми беше приета без съмнение в най-доброто научно списание: за първи път момчетата показаха, че човек в хода на еволюцията дори е поставил на служба гените на такива кошмарни същества като ретровирусите. Този пример е включен в много популярни книги за генетика и еволюция.
Ако вземете присърце проблемите на еволюцията, трябва да имате един въпрос.
Вие и аз (както и крава, котка, кит и слон) сме наречени плацентарни бозайници с причина: плацентата, която свързва плода с майката, е основното нещо, което ни отличава от птицечовката или крокодила. Нашият общ прародител със слона е живял преди поне 100 милиона години. Но съдбовно събитие - среща със същия ретровирус - се случи преди максимум 40 милиона години, вече при маймуни. Как са живели плацентите дотогава? Как си направи плацентата?
И ето как: и котките, и кравите имат синцитини, и - започнахме с това - мишките. Но всичко това са останки от напълно различни ретровируси. Нещо повече, друг остатък от вируса е открит при хора, също с гена синцитин, само че този ген е загубил своята функция. Но при маймуните резус същият ген е доста работещ и те отчаяно се нуждаят от него за образуването на плацентата.
Оказва се, че нашите предци (и предците на нашите сестри крави) са присвоили вирусни гени много пъти. И всеки път те имаха възможност да избират: да запазят стария синцитин или да адаптират нов, по-усъвършенстван. И защо да ги спасяваме: тези ретровируси, като ХИВ, не се помнят до свечеряване, винаги е имало изобилие наоколо. Ако не сте доволни от вашия синцитин, просто вземете нов от друг вирус. Можете да оставите стария във фермата (както направихме ние и мишките в наше време, след като получихме два подобни протеина) или да спрете да се разлагате без използване. Можете дори да ги използвате поотделно: един, донапример предимно в тестисите, а другият в плацентата. Или някъде другаде, в мозъка или в сърцето, където също има сливащи се клетки - учените все още не са стигнали дотук.
Ужас, колко грозно изглежда еволюцията на короната на творението в светлината на тези факти: превърнаха генома си в бунище, взеха каквото извадят оттам, без дори да го измият под чешмата. Отвратителни паразити, гадни болести - всичко тръгна на работа. Между другото, веднъж споменахме ролята на паразитите в нашия живот по друг повод. За какъв „интелигентен дизайн“ продължават да мърморят всички тези хора?!
На тази песимистична нотка ще завършим нашата история. Можете да прочетете за работата на Thierry Aidman, с която започнахме, на английски тук. Остава да направя буквално две забележки.
Второ, най-важното. Историята на синцитина е много готина история според мен. Бих искал сам да открия нещо подобно. Д-р Ша Ми го откри. Тя обаче не стана известна. Може би това се дължи на нейния китайски акцент: не й е лесно да говори на конференции с искрящи шеги и не е лесно да преподава. Но наистина исках да призная нейните постижения. Проследих единственото видео, в което тя говори за напълно различната си работа. Дори не съм сигурен дали това е същата Ша Ми, или две от тях - подобни китайски ученички, които движат молекулярната биология не заради световната слава, а просто защото татко и мама също са били учени. Ако всички гледат видеото, Ша Ми ще бъде малко по-известна. Как иначе можем да помогнем на всички тези учени? Е, освен да говорят за всякакви техни открития, без да бъркат нищо.
* Забележка. За чистосърдечни, позволете ми да ви напомня, че гените кодират протеини и ако един ген кодира протеин, тогава иРНК първо се чете от гена и след това самият протеин се изгражда с помощта на тази иРНК. Ако знаете нещо за протеин, можете да уловите съответната иРНК и след товавече върху него – самият ген. Когато нямаше проект за човешкия геном, това беше общоприетият ред на работа: първо извличаме желаната иРНК и след това гледаме какво й съответства на хромозомата. С годините всичко се влошава, включително молекулярната биология: сега, след първия етап, те веднага се качват в компютъра.