Что такое к-стратегия у паразитов

опубликовано 17.10.2005 (Московское время 20:15) -->

М.В. Супотницкий,
кандидат биологических наук

Следовательно, критическому разбору должны подвергаться не его взгляды на причины распространения СПИДа, а те фундаментальные представлениях об инфекционном и эпидемическом процессах, на которых он их основывает.

В защиту ДюЙсберга

Сохранились и средневековые представления о болезни, вызываемой таким контагием, как о развивающемся в течение нескольких дней процессе с выраженной клинической картиной, и обязательно заканчивающимся опять же в течение нескольких дней или недель выздоровлением или смертью.

Инфекция и иммунитет (последний понимался исключительно в дословном толковании латинского термина immunitas - невосприимчивость организма по отношению к заразным болезням и их возбудителям) стали неразрывными понятиями (где инфекция, там и иммунитет, и наоборот), а инфекционный и эпидемический процессы, как и в Средние века, воспринимались как циклические, а, следовательно, самоограничивающиеся.

Только теперь в понимании ученых первый останавливался из-за противодействия системы иммунитета, второй заканчивался после образования иммунной прослойки в восприимчивой популяции людей. Как правило, эти представления фигурируют в уже цитированном нами труде Б.Л. Черкасского и в массе других руководств, менее обстоятельных.

И именно эти представления стали той тесной площадкой на эпидемиологическом фундаменте, на которой развернулась борьба Дюйсберга с мировым научным ВИЧ-эстаблишментом. Причем обе стороны стараются не замечать трещин в этом фундаменте.

1) новизну стратегии паразитизма ВИЧ, заключающуюся в необычайной длительности латентного периода болезни;
2) на высокую способность вирусов, использующих такую стратегию паразитизма к распространению среди социально организованных видов;
3) на принципиальную невозможность создания ВИЧ-вакцины и эффективных ретровирусных препаратов.

В своем условно положительном комментарии к его статье доктор биологических наук Т.И. Тихоненко постарался размыть все провидческие заключения Лема с помощью эклектической смеси примеров из биологии других вирусов. Видимо только известность Лема уберегла статью от редакционной корзины. Однако резонанса в ученой среде она все равно не вызвала, ведь то было время радостных ожиданий ВИЧ-вакцины.

Просмотрев десятки книг по СПИДу, вышедших за последние годы, я не нашел не только ни одной ссылки на статью Лема, но и ни одного объяснения ВИЧ/СПИД-пандемии, как процесса, вызванного паразитом, имеющим совершенно иную стратегию паразитизма, чем, например, вирусы гриппа, натуральной оспы (ВНО) или кори.

Поэтому необходимо кратко остановиться на различиях в стратегиях паразитических микроорганизмов.

Проведем некую разделительную линию между стратегиями паразитов. В качестве ее возьмем продолжительность болезни, в течение которой происходит накопление паразита у хозяина и его передача другому хозяину.

Стратегия паразитизма первого типа (стратегия мора).

Например, инкубационный период при натуральной оспе до 10-14 суток, болезнь длится до 3-х недель, больной начинает активно выделять вирус в первую неделю от начала болезни, когда происходит вскрытие оспенных элементов на слизистой ротовой полости, зева и глотки.

Однако уже на 10-е сутки болезни его заразность для окружающих резко снижается. Количество же антител, нейтрализующих инфекционность вируса, достигает своего максимума между 12 и 15 днями болезни. На 4-ю неделю от начала болезни вирус невозможно выделить из отделяемого носоглотки и из мочи реконвалесцента.

Вируснейтрализующие антитела у переболевших натуральной оспой обнаруживаются даже спустя 5 лет (Маренникова С.С., Щелкунов С.Н., 1998).

Таким образом, для поддержания паразитов данного типа в природе нужна не просто болезнь хозяина (т.е. его повреждение на любом уровне: молекулярном, субклеточном, клеточном, органном, организменном, популяционном, обусловленное необходимостью для паразита использовать биохимические ресурсы хозяина), а манифестация болезни, сопровождающаяся активным выделением паразитов в окружающую среду еще до подавления их размножения иммунной системой хозяина.

Сама же популяция хозяина должна быть достаточно плотной для поддержания цепочек передачи паразита и постоянно вовлекать в них высоковосприимчивые к паразиту особи. Для ВНО до середины XVIII столетия эту роль играли дети в возрасте до года. Однако каковы же были эволюционные приобретения микроорганизма, позволяющие осуществлять ему такую стратегию паразитизма?

Попробуем поискать ответ на этот вопрос на примере ВНО. Прежде всего, он должен:

1) самостоятельно осуществлять эффективную защиту от ранних неспецифических реакций хозяина на инфекцию и противодействовать развивающимся позже специфическим реакциям;
2) размножаться до высокого уровня, обеспечивающего быструю передачу другому хозяину.

Но для этого вирусу необходимо располагать набором генов, белковые продукты которых эффективно изменяют многочисленные защитные реакции организма. Подробно о них для ВНО можно прочитать в работе Маренниковой С.С. и Щелкунова С.Н. (1998). Здесь мы только обозначим основные типы таких белков:

1) ингибирующие апоптоз по альтернативным и дублирующим механизмам (апоптоз - программированная гибель клеток в ответ на вторжение паразита);
2) блокирующие различные этапы развития воспаления в участках размножения вируса и предотвращающие развитие системных реакций;
3) блокирующие системы интерферона;
4) способствующие распространению ВНО по тканям организма хозяина (эпидермальный фактор роста);
5) подавляющие созревание гликопротеинов главного комплекса гистосовместимости класса I.

Общим для микроорганизмов, использующих стратегию паразитизма данного типа, является большое количество синтезируемых белковых структур, неизбежно обнаруживаемых иммунной системой хозяина.

Поэтому патогенез вызываемой им болезни заключается в компромиссе между скоростью развития иммунного ответа хозяина и скоростью размножения самого паразита до количеств, достаточных для его передачи другому реципиенту.

Благодаря активному участию вирусных белков в подавлении ранних иммунных реакций хозяина, противооспенный иммунитет настолько прочен, что во времена всеобщей противооспеной вакцинации возбудитель этой смертельной болезни даже не относили к потенциальным агентам биологического оружия.

Стратегия паразитизма второго типа (мягкой депопуляции).

Для поддержания микроорганизма-паразита среди особей малочисленных популяций, к тому же обитающих на огромных территориях, ему требуется уже иная стратегия. Ее отличиями от стратегии первого типа является длительное носительство паразита, сопровождающееся его накоплением у хозяина и передачей другим хозяевам половым путем без манифестации клиники болезни.

Рассмотрим эту стратегию на примере паразитизма ВИЧ, одновременно отвечая на вопросы Дюйсберга.

У людей, инфицированных ВИЧ, не формируется протективный иммунитет. Иммунная система хозяина эффективно используется паразитом для собственного размножения. Специфические антитела не только не нейтрализуют вирус в условиях in vivo, но и способствуют его проникновению в моноциты и макрофаги (Медников Б.М., 1990).

При ВИЧ-инфекции в крови циркулирует свободный структурный гликопротеин gp120 вируса, сходный со многими другими рецепторами человека (гормонов, регуляторов роста тканей и др.). Он способен связываться с молекулами CD4 нормальных клеток. Иммунная система принимает такие комплексы за инфицированные клетки и атакует большое количество тканей, подавляя биосинтез самых различных веществ (Редфилд Р., Берке Д., 1988).

Следовательно, даже если не учитывать дополнительный действующий фактор из 26 СПИД-ассоциируемых заболеваний, то нельзя отрицать того, что ВИЧ сам неизбежно вызывает истощение организма больного посредством аутоиммунных реакций.

У ВИЧ противоположное, чем у микроорганизмов с первой стратегией паразитизма взаимодействие с цитокиновым комплексом. Он не подавляет их, синтезируя растворимые рецепторы, а наоборот, индуцирует в ЦНС человека синтез самих цитокинов (TNF, интерлейкины) инфицированными макрофагами, клетками микроглии и астроцитами, тем самым, вызывая сильное нейротоксическое и пирогенное действие (Levy J.A., 1989).

В норме цитокины действуют в основном в месте локализации антигена. Их действие на уровне центральных органов иммунитета является быстротечным и импульсным. При ВИЧ-инфекции цитокины продуцируются непрерывно, постоянно оказывая токсическое действие на организм человека (Лысенко А.Я. с соавт., 1996). О важности этого явления для размножения ВИЧ ниже.

Когда Дюйсберг утверждает, что ВИЧ не проявляет цитопатического действия, то он должен пояснять в отношении каких клеток он ожидает увидеть этот эффект. ВИЧ действительно не разрушает клетки эпителия дыхательных путей, что характерно для вирусов, использующих первую стратегию паразитизма и передающихся воздушно-капельным путем, но клетки иммунной системы он разрушает и весьма своеобразно.

Например, инфицированные им CD4+ Т-лимфоциты при контакте способны быстро уничтожать такие же, но не инфицированные соседние клетки при явлениях апоптоза (Nardelli B. et al., 1995). Сам ВИЧ генами белков, вызывающих апоптоз, не обладает. Значит прав С. Лем (1989), утверждающий, что стратегия паразитизма ВИЧ строится на управлении генами хозяина.

Для сравнения - возбудитель сибирской язвы, использующий первую стратегию паразитизма, накапливается на терминальной стадии болезни в количестве до 109 колониеобразующих единиц в 1 мл3 крови, больной же остается незаразным для окружающих (Frittz D. et al., 1995).

Однако ВИЧ концентрируется в сперме и передается новому хозяину гарантировано, половым путем, минуя окружающую среду. Если учесть длительность ВИЧ-носительства, и посмотреть на процесс его половой передачи вне привычного временного аспекта эпидемий, вызываемых паразитами, использующими первую стратегию, то можно прийти к выводу, что человечество еще никогда не имело дело с более способным к распространению паразитом, чем ВИЧ.

Дюйсберг уклоняется и от предметного рассмотрения причин СПИД-ассоциируемости различных инфекций, утверждая, они являются типично оппортунистическими микробными заболеваниями. Но выпадение разных звеньев иммунной системы приводит к размножению различных паразитов.

Их возбудители таксономически крайне неоднородны, отсутствуют видимые признаки сходства в жизненных циклах и экологии, что уже говорит о какой-то специфичности в их подборе. Здесь мы подходим к еще одному неосознанному эпидемиологам явлению - многокомпонентному пандемическому процессу.

Приведем несколько примеров специфичности подбора СПИД-индикаторных инфекций и самоорганизации паразитоценоза хозяина. ВИЧ, как паразитический организм, должен постоянно разрушать клетки хозяина и потреблять высвобождающуюся биохимическую энергию. Для этого он индуцирует синтез большого количества цитокинов.

Но одновременно цитокины (IL2 и IL3) являются сильными факторами роста для возбудителя СПИД-индикаторной инфекции Leismania major (Mazingue C. et al., 1989). Благодаря им лейшмания получает преимущества в размножении перед другими таксономически сходными организмами, поэтому распространение лейшманиоза приобретает параллельный ВИЧ, специфический пандемический характер.

Для возбудителя другой СПИД-индикаторной инфекции - M. avium, известны, по крайней мере, два таких фактора. Первый, это интерлейкин 6. Его повышенный синтез у ВИЧ-инфицированных людей резко увеличивает чувствительность макрофагов к M. avium . Второй - гликопротеин gp120 самого ВИЧ.

Он усиливает размножение M. avium в альвеолярных макрофагах, - заражение человека этой микобактерией становится специфическим и неизбежным (Denis M., 1994). Сурфактантный белок A (SP-A), присутствующий в бронхоальвеолярной жидкости ВИЧ-инфицированных людей усиливает прикрепление M. tuberculosis к альвеолярным макрофагам, провоцируя туберкулезную инфекцию (Downing J.P. et al., 1995).

Таким образом, есть все основания предполагать, что развитие ВИЧ/СПИД-пандемии в значительной мере определяется резонансным взаимодействием разных видов паразитов между собой. Подбор таких паразитов специфичен и в зависимости от стадии болезни определяется либо факторами иммунной системы, активизированными ВИЧ, либо попавшими в кровь гликопротеинами самого ВИЧ; либо факторами постоянно усложняющегося паразитоценоза хозяина.

Palmero D et al. (2003) описали вспышку лекарственно резистентного туберкулеза среди иммунокомпетентных людей, развившуюся в стационаре, где одновременно с ними проходили лечение ВИЧ-инфицированные лица. Причем вспышка началась среди ВИЧ-инфицированных, затем она перекинулась на иммунокомпетентных больных.

Идентичность штаммов возбудителя туберкулеза, выделенных от тех и других, была подтверждена молекулярно-генетическими методами.

Следовательно, пандемия ВИЧ/СПИДа развивается как многокомпонентный процесс, неспособный к самоограничению, постоянно самоорганизующийся и усложняющийся, и открывающий ворота для проникновения возбудителей опасных инфекций в популяции иммунокомпетентных людей.

Для того чтобы прекратить распространения паразита такого типа как ВИЧ, вид должен перестать размножаться. Поэтому есть все основания назвать стратегию ВИЧ - стратегией мягкой депопуляции.

Рассмотренные нами стратегии ВИЧ и ВНО - это примеры крайние и наиболее наглядные. В промежутке между ними умещаются разные варианты обеих стратегий паразитизма.

Но в условиях давления на паразитические микроорганизмы средствами антибиотико- и химиотерапии, специфической и неспецифической профилактики, преимущества в эпидемических цепочках получают паразиты, использующие вторую стратегию. И уже заметна их роль в сокращении средней продолжительности жизни людей в развитых странах.

Кроме описанных выше двух стратегий паразитизма, возможна стратегия третьего типа, когда продолжительность жизни паразитического вида ограничена продолжительностью жизни вида-хозяина. Ее рассмотрение, как и различных вариантов второй стратегии, не входит в задачу данной статьи (более подробно - в моей монографии; Супотницкий М.В., 2000).

Вакцина против ВИЧ

Видимо в каждом конкретном случае возникали трудности, которые так и не удалось преодолеть разработчикам вакцин. Тем не менее, сложившийся стереотип борьбы с паразитическими микроорганизмами, использующими первую стратегию, породил убежденность в том, что вакцину можно создать в отношении любого из них, а отсюда появилось некритическое отношение некоторых исследователей к возможности создания ВИЧ-вакцины.

В России основным инициатором конструирования ВИЧ-вакцины является академик РАМН А.А. Воробьев .

Его логика проста:
1) раз есть вакцины против натуральной оспы, кори, полиомиелита и других опасных инфекций, то можно создать такую же вакцину и против ВИЧ;
2) раз выше перечисленные инфекции удается контролировать с помощью вакцинации, а натуральную оспу вообще ликвидировали, то и с ВИЧ можно разделаться таким же образом;
3) надо только привлечь высокие технологии к получению таких вакцин и создать рекомбинантный вакцинный штамм, несущий специфические антигены ВИЧ, способные индуцировать вируснейтрализующие антитела у хозяина.

Но логика паразитизма ВИЧ сложнее академической. Вирус находится в организме человека в основном в форме провируса - ДНК копии, интегрировавшейся с геном человека. Кстати, эту форму А.А. Воробьев полностью обходит своим вниманием, видимо, надеясь на то, что ВИЧ-антитела вакцинированных людей просто не допустят ее существование.

Свои надежды он и его последователи обосновывают экспериментами, показывающими возможность нейтрализации ВИЧ, других микроорганизмов и их токсинов специфическими антителами в условиях in vitro, т.е. в пробирке.

Нет никакого смысла подробно останавливаться на отечественных подходах к созданию ВИЧ-вакцин. В основном они копируют подходы, запатентованные западными фирмами в 1980-1990-х гг., в чем нетрудно убедиться, выйдя через глобальную сеть на Европейское патентное ведомство (http://ep.espacenet.com/) и проведя поиск по ключевым словам.

Не обладает протективным действием при ВИЧ-инфекции и клеточный иммунитет. Внедряясь в Т4 лимфоциты и встраиваясь в их геном, ВИЧ использует их метаболизм для своего собственного поддержания (более подробно об этих процессах можно прочитать в фундаментальной монографии Лысенко А.Я. с соавт., 1996).

Проблема провируса также не может быть решена в рамках иммунологических подходов, поэтому уже с конца 1980-х гг. крупными биотехнологическими компаниями активно патентуются способы уничтожения ВИЧ непосредственно в геноме человека.

Однако пока развитие методов соматической генотерапии ВИЧ/СПИДа привело лишь к формированию новых подходов к созданию средств ведения биологической войны (интересующимся этой проблемой рекомендую посмотреть статью Black III J.L., 2003), но никак не отразилось на приемах борьбы с самой пандемией.

Однако сколь уместна эта аналогия - создадим вакцину и победим СПИД, как когда-то натуральную оспу? Существуют неизвестные факторы, под воздействием которых развиваются и прекращаются пандемии натуральной оспы.

На момент открытия Э. Дженнером (1796) протективного действия от прививания коровьей оспы, уже несколько десятилетий статистики фиксировали повсеместное снижение заболеваемости натуральной оспой среди населения. Уже были люди, не болевшие оспой в детстве.

Например, в 1871-1872 гг. неожиданно натуральная оспа охватила США, Европу и Россию, не делая разницы между городами, где все население было дважды вакцинировано и теми, где такая вакцинация не проводилась (Бразоль Л.Е., 1875). Современная ситуация с заболеваемостью ВИЧ/СПИДом никак не напоминает прекращение пандемии.

В успехе программы глобальной ликвидации натуральной оспы основная роль принадлежала эпиднадзору, когда заболевших активно выявляли, изолировали до выздоровления и проводили вакцинацию всех лиц, бывших с ними в контакте. Ни одно из этих мероприятий не возможно при пандемии ВИЧ/СПИДа.

Отрицание роли ВИЧ в развитие пандемии СПИДа сужает возможности эпидемиологов если не контролировать ситуацию, то хотя бы ее отслеживать. Однако Дюйсберг не общепризнан, поэтому его деятельность носит пока диссидентский характер.

Опаснее его энергичной деятельности тот фундамент из общепризнанных взглядов на эпидемические процессы вообще и на ВИЧ/СПИД-пандемию, в частности, на котором стоят он и его оппоненты. Опасно и самодовольство от прошлых побед над инфекционными болезнями, особенно нежелание понимать то обстоятельство, что все прошлые победы касались паразитов, использовавших иную стратегию, чем ВИЧ.

Опасно не понимать, что в мире биологического разнообразия, в котором мы занимаем и так мало места, есть другие, более адаптированные виды, и человечество стало их временным хозяином. Удручает положение в отечественной эпидемиологии.

СТАТЬИ	КНИГИ	ФОРУМ	ГОСТЕВАЯ КНИГА	ССЫЛКИ	ОБ АВТОРЕ

Об авторе : Михаил Васильевич Супотницкий - кандидат биологических наук.

Вышла моя книга:

[*] Лем С. Стратегии паразитов, вирус СПИДа и одна эволюционная гипотеза // Природа. — 1989. — № 5. — С. 96–104. Выделения в тексте сделаны С. Лемом. Введение и редакционные комментарии к статье [обозначены квадратными скобками] написаны кандидатом биологических наук М.В. Супотницким.

СТРАТЕГИИ ПАРАЗИТОВ, ВИРУС СПИДа И ОДНА ЭВОЛЮЦИОННАЯ ГИПОТЕЗА

У людей, подвергшихся заражению разновидностью паразита, с которой ранее им не приходилось встречаться (обычно — из-за географической изоляции), реакция на прибывших издалека паразитов может оказаться гораздо более резкой, чем у тех, кто с давних пор подвержен инфекции подобного типа. Говорят, что насморк, который испанские конкистадоры завезли в Америку, оказался сущим бедствием для туземцев.

Лет тридцать назад была выдвинута гипотеза, согласно которой старение и смерть вызываются разновидностью лентивирусов, которые активизируются лишь после прекращения родительских потенций организма, когда все, происходящее в нем, уже не регулируется естественным отбором. Медицине и биологии известно множество опасных и даже смертельных заболеваний, появляющихся как раз в последний период жизни. Недавно удалось обнаружить ген старческого слабоумия, так называемой болезни Альцгеймера. Однако сведение всех процессов старения к активизации затаившихся лентивирусов представляется сомнительным. И дело не только в том, что старение и гибель вызываются множеством разных факторов, но и в том, что смерть очередных поколений многоклеточных организмов необходима для продолжения прогрессирующей эволюции. Если бы уже прабактерии и водоросли обладали способностью безошибочной репликации, то ничто, кроме них, не смогло бы заселить океаны, континенты и атмосферу Земли.

Зато, к сожалению, не подлежит сомнению, что виновником пандемии, обнаруженной около 1981 г. (которая, как следует из экстраполяции кривых роста заболеваемости, началась где-то между 1950 и 1960 гг.), был первый известный науке ретровирус человека из группы лентивирусов. Он получил название вирус иммунодефицита человека, ВИЧ . Это был возбудитель СПИДа.

Немецкий психолог Дитрих Дернер составил перечень медико-биологических проблем, решать которые труднее всего. Вот их характерные признаки, в несколько модифицированном мною виде:

1. Большое абсолютное число случаев.

2. Экспоненциальный рост.

3. Особенно длительный скрытый, латентный период, при котором целые годы отделяют причину от следствий.

4. Крайне трудно поддающиеся выявлению побудительные причины.

5. Особое место в эмоциональной жизни человека при отсутствии альтернативного поведения, которое гарантировало бы полную безопасность (в случае СПИДа: человечество не может существовать без сексуальных отношений, а вирус передается преимущественно этим путем).

6. Абсолютная новизна проблемы.

8. Вероятностная неопределенность последовательности неблагоприятных событий; в результате эта последовательность необратима.

10. Неэффективность ранее испробованных методов решения подобного рода проблем.

Эти десять пунктов показывают, перед сколь серьезными проблемами ставит нас ВИЧ; можно было бы подумать, что его породило чье-то необычайно изощренное коварство.

Считается, что впервые этот вирус появился в Африке, в организмах зеленых макак, для которых он, кстати говоря, не опасен. При своем размере в 1000 ангстрем он проникает в организм вместе с кровью, спермой или молоком матери, а его гены (благодаря обратной транскриптазе) проникают в геном человеческого организма и остаются там как бы в сокрытии. Ибо с того момента, когда геном вируса проникает в геном человека, он уже не распознаваем и не может быть уничтожен какими-либо медицинскими средствами [5].

Согласно Роберту Галло, вирус активизируется, когда лимфоцит, в котором он пребывает, начинает реагировать на какую бы то ни было инфекцию. Это все равно, как если бы кто-нибудь перекрыл все пожарные краны и опорожнил все цистерны с водой возле дома. В таком случае даже тлеющий окурок может вызвать пожар, в котором сгорит весь дом до самого фундамента, — ведь пожарная команда совершенно беспомощна.

Факторы, позволяющие вирусу проникать в организм, а особенно то, что происходит в латентный период, составляющий пять лет (плюс-минус три года), известны еще недостаточно.

Новизна стратегии ВИЧ как раз и заключается прежде всего в необычайной длительности латентного периода. Появление вирусов в крови приводит к образованию антител, которые, однако, неспособны успешно справиться с незваным гостем.

ВИЧ отличается высокой способностью к мутациям: в организме одного больного можно обнаружить два или даже три разных мутанта вируса. Подобная мутабильность свойственна многим вирусам, например вирусам обычной простуды (риновирусам) и гриппа. Изменчивость вируса простуды так велика, что делает невозможным создание защитных вакцин. С гриппом дело обстоит несколько лучше.

При гриппе или простуде мы имеем дело с вирусами, мутации которых в конечном счете носят кругообразный характер: различные разновидности вируса повторяются, а значит, его мутационная изменчивость имеет свои пределы. Зная, с каким именно вирусом гриппа мы имеем дело в данном году и в данной популяции людей, нельзя предсказать, какой тип мутантов появится в следующем году: в соответствии с главной идеей Дарвина, изменчивость носит случайный характер, а, следовательно, непредсказуема.

Почему латентный период вируса СПИДа столь продолжителен, почему этот вирус способен так быстро мутировать, не утрачивая при этом своей вирулентности, почему он нацелен прежде всего на клетки, в мембране которых содержится белок Т4, почему его латентный период составляет в среднем именно пять лет, — всего этого мы не знаем. Были открыты многочисленные разновидности ретровирусов, атакующих домашних животных, а раньше медицина их не замечала — ибо находят обычно лишь то, что ищут.

Информационные кампании, сексуальная сдержанность и т. п. могут замедлить экспансию вируса, т. е. удлинить период удвоения числа зараженных. В ФРГ он составлял сначала восемь месяцев, теперь же — больше года. Но это по-прежнему экспоненциальный рост, только с меньшим показателем. А так как область сексуальных отношений — наиболее интимная из всех и так как отказаться от них человечество не может, общественная медицина и законодательство стоят перед беспрецедентными дилеммами.

Стратегия этого вируса и в самом деле кажется совершенно новой. Но я рискну усомниться в том, что она встречается в природной эволюции впервые. Гипотезу, которую я хочу изложить, нельзя пока что проверить путем моделирования на ЭВМ; нельзя также найти хотя бы косвенного ее подтверждения в данных палеонтологии. Тем не менее, я хочу предложить определенную версию событий геологического прошлого Земли в качестве возможной и допустимой. В самом ли деле никогда еще не было вируса, у которого продолжительный латентный период сочетался бы с максимальной вирулентностью? И можно ли представить себе условия, в которых появление вирусов подобного типа становится более вероятным? При помощи какой контрстратегии эволюция может защитить от их вторжения виды, которым угрожает наибольшая опасность?

Сначала замечу (в скобках и предварительно), что у многих млекопитающих, живущих стадно, настоящая панмиксия обычно не наблюдается. Иначе говоря, там нет такого положения, при котором каждый самец копулирует поочередно с каждой самкой: этому мешает иерархическая организация стада, регулирующая, в частности, спаривание животных.

Если несколько игроков или несколько их десятков пробуют наудачу отгадать последовательность из шести цифр в лотерее, вероятность выигрыша будет ничтожной. Если, однако, в игре участвует значительная часть популяции — несколько миллионов или десятков миллионов, то почти всегда кто-нибудь угадает выигрышную последовательность. Так действует закон больших чисел при совершенно случайном распределении выигрышей. Но мутационное распределение эволюционирующих вирусов в конечном счете не является совершенно случайным. Разумеется, конкретных мутаций, т. е. ошибок в ходе саморепликации, предвидеть нельзя. Естественный отбор всегда поощряет выживание нейтральных мутантов, близких к доминирующей разновидности, причем сумма всех этих мутантов, как показали исследования (в частности, вируса бактерии, названного фагом Q,бета), превышает численность исходной, доминантной разновидности.

Когда мы имеем дело не с количественно скромными моделями и не с простейшими паразитами бактерий, наподобие фагов, сложность происходящих мутаций и процессов отбора возрастает настолько, что ни рассмотреть их в целом, ни моделировать их математически, при помощи ЭВМ, мы еще не в состоянии.

Тут следовало бы поставить вопрос: почему живущие социально насекомые — муравьи, пчелы, термиты, осы — в массе бесполые? Хотя филогенетически термиты не родственны ни муравьям (за которых их иногда ошибочно принимают), ни пчелам, и термиты, и пчелы, и муравьи образуют совокупности бесполых, неспособных к копуляции особей. В каждом пчелином рое, в каждом термитнике и муравейнике (а этих насекомых тысячи видов) родительские функции осуществляет одна-единственная особь, самка, один-единственный раз в году, во время брачного полета, оплодотворяемая самцом, а потом оплодотворяющая яички его семенем, содержащимся в специальном receptaculum seminis. Разве в такой анатомии, физиологии и таком поведении не проявляется стратегия минимизации числа актов копуляции?

Быть может, если бы все особи данного вида имели пол и могли копулировать и размножаться, в результате такой панмиксии вероятность появления вирусов, вирулентность которых проявляется с большой задержкой и влечет за собой 100%-ную смертность, приближалась бы к единице , что равнозначно гибели вида. Поэтому под давлением естественного отбора шел процесс устранения способных к размножению особей однако без снижения численности популяции (ведь рой из пятидесяти пчел или муравейник из ста муравьев были бы нежизнеспособны).

Насекомые тоже имеют иммунную систему, хотя и отличающуюся от иммунной системы высших животных. Среди них также встречаются болезни, вызываемые паразитами, причем здоровые особи устраняют мертвых из улья или муравейника. Лентивирус, который существовал бы в латентном состоянии на протяжении значительного отрезка жизни муравьев, термитов или пчел, убил бы их всех — такая инфекция охватила бы все сообщество как пожар. Поэтому социальные двуполые пранасекомые вымерли [8].

Будущее принадлежит либо соединениям, которые блокируют или уничтожают обратную транскриптазу (разумеется, без уничтожения клеток хозяина), либо веществам, которые инактивируют вирус на раннем этапе, непосредственно перед его проникновением в организм (обычно с кровью). По-видимому, эта вторая задача не по силам вакцине, производимой уже известными методами. Такая вакцина должна быть n-ценностной, т. е. противодействовать всем существующим мутационным разновидностям вируса (его собственным гликопротеинам). Это необычайно трудно, а значит, маловероятно.

Еще немного о СПИДе и гипотезе С. Лема

В первой части своей статьи С. Лем с присущим ему энциклопедизмом рисует столь полную картину биологических и иммунно-генетических особенностей вируса СПИДа, что дальнейшие экскурсы в эту область здесь были бы излишни. Можно лишь дополнительно отметить, что уникальность каждого из свойств этого вируса часто сильно преувеличивается. Так, иммунный ответ может быть полностью или частично подавлен при целом ряде вирусных инфекций, поражающих человека и животных. Этим отличается инфекционный процесс, вызываемый некоторыми иридовирусами, герпесвирусами, аренавирусами, лейкозными лентивирусами.

Очень высокая летальность, достигающая 70–80%, характерна для некоторых экзотических аренавирусов (вирусы Лассо, Мачупа и т. п.). Для вируса СПИДа 100% летальность связана с разрушением защитной гуморальной системы лимфоцитов. В результате организм погибает от любой другой вирусной или микробной инфекции — это ярко описано у Лема. Однако хотелось бы подчеркнуть, что сам факт репликации вируса в лимфоцитах не ведет автоматически к их гибели. Родственные вирусу СПИДа лейкозные лентивирусы человека HTLV-I и HTLV-II, реплицирующиеся в Т-лимфоцитах, наоборот, вызывают размножение лейкоцитов, а близкородственные лентивирусы обезьян STLV-III и STLV-IV, также размножающиеся в Т-лимфоцитах, оказываются нелетальными для их хозяев, хотя точный молекулярный механизм этих различий пока не установлен.

Наконец, последняя особенность СПИДа состоит в том, что он относится к числу медленно развивающихся инфекций с длительным латентным периодом и огромным числом носителей вируса, которые представляют большую угрозу для окружения (хотя среди самих носителей заболевает в среднем 10–20%).

Однако латентность вирусной инфекции и большое число клинически здоровых вирусоносителей — широко распространенные качества многих вирусных инфекций и характерны, в частности, для герпесвирусов, вируса гепатита В и т. п.

Если говорить о собственно эволюционной концепции С. Лема, то коротко она сводится к гипотезе о том, что у социально живущих насекомых (пчел, муравьев, термитов) в незапамятные времена возник сильно патогенный латентный вирус, передающийся половым путем и не вызывающий образования иммунитета (так сказать, возбудитель муравьиного СПИДа), который в условиях промискуитета, беспорядочного спаривания с разными партнерами, мог вызвать исчезновение двуполых особей, закрепив репродуктивную функцию за одной-единственной маткой.

В этом случае следует говорить не только и не столько об эволюции вирусов, сколько об их эволюционной роли в развитии биосферы в целом и отдельных ее ветвей. Соображения о серьезном влиянии вирусов на эволюции биосферы высказывались и ранее как автором данного комментария, так и рядом других ученых. Однако до сих пор вирусам отводилась роль посредников в передаче генов. Поэтому в целом мысль о вирусе, способном вызывать глубокие изменения генотипа хозяина в процессе их обоюдной эволюции, кажется и новой, и плодотворной.

Поэтому распространение вируса строго половым путем в условиях социально живущих групп насекомых вряд ли обеспечило бы ему роль мощного фактора селекции, способного повлиять на эволюцию этих таксономических групп. Таким фактором, закрепившим репродуктивную функцию за одной-единственной маткой, стала возможность получения генетически однородной популяции, поскольку этот способ репродукции по существу близок к клонированию, дающему идентичные копии организмов.

Как уже говорилось, в разрабатывавшихся до сих пор эволюционных построениях вирусы рассматривались лишь как возможные посредники в обмене генетической информацией в биосфере. Поэтому идея патогенного вируса как мощного фактора эволюции представляет несомненный интерес. И хотя сам по себе пример со спидоподобным вирусом насекомых кажется не вполне убедительным, хочется поблагодарить С. Лема за то новое направление мысли, которое он щедро подарил вирусологам и эволюционистам.

Т.И. Тихоненко, доктор биологических наук, Москва

Еще любопытное наблюдение сделано французскими учеными из института Gustav Roussy Institute, работающими под руководством Тьерри Хайдманна (Thierry Heidmann). Им удалось возродить к жизни ретровирус, возраст которого в геноме человека составляет около пяти миллионов лет. Его фрагменты разбросаны по геному человека . С помощью метода сплайсинга они объединили фрагменты трех HERV (эндогенный ретровирус человека) и обнаружили, что при этом формируются жизнеспособные ретровирусы. Следовательно, человеческий геном содержит неизвестные и не утратившие инфекционности варианты эндогенных ретровирусов. К этой мысли еще надо привыкнуть.

Отсюда можно прийти к выводу и о существовании стратегий паразитизма, при которых продолжительность болезни хозяина будет ограничена продолжительностью его жизни ( вторая стратегия ) , Вызываемый таким паразитом инфекционный процесс не ограничивается ответами на него иммунной системы, поэтому он не носит циклический характер, не предполагает периода угасания клинических проявлений болезни и выздоровления больного (реконвалесценции). Передача паразита между хозяевами происходит всегда реализуемым путем — половым, без которого вид не может размножаться. Такая стратегия дает преимущества паразиту среди особей малочисленных популяций хозяев, к тому же обитающих на обширных территориях. Эту стратегию и использует ВИЧ и другие ретровирусы; видимо ее и имеет в виду в своей работе С. Лем.

[7] В последние годы выяснилось, что этот процесс значительно более сложен, что бы его приравнивать к оппортунистическим инфекциям. Возбудители СПИД-ассоциируемых инфекций таксономически крайне неоднородны, отсутствуют видимые признаки сходства в жизненных циклах и экологии. В своих работах я приводил примеры специфичности их подбора и самоорганизации паразитоценоза хозяина (Супотницкий М.В. Микроорганизмы, токсины и эпидемии. — М., 2000, 2005; Супотницкий М.В. К вопросу о месте ВИЧ/СПИД-пандемии среди других инфекционных, эпидемических и пандемических процессов // Эпидемия ВИЧ/СПИД в Украине. — 2006. — № 2. — С. 163 — 196).

Поэтому С. Лем, может быть единственная знаковая фигура того времени, о ком мы можем сказать, что он нам не лгал и нынешнюю катастрофу он предвидел.

В 1953 г. Лем женился на Барбаре Лесьняк, тогда еще студентке медицинского факультета. В 1968 г. у них родился сын Томаш.

Ясное понимание ситуации в советской биологии, которая рикошетом била и по польским ученым, заставило Лема тогда же отказаться от возникшей мысли перейти на биологический факультет.

В 1977 г. Станислав Лем стал почетным жителем Кракова.

В 1980 г. писатель переехал в Западный Берлин, в 1983 г. — в Вену. Вернулся в Краков только в 1988 г.

В 1981 г. Лем получил почетную ученую степень Вроцлавского Технологического Университета ( Politechnika Wrocławska ), а позднее — Опольского Университета, Львовского Университета и Ягеллонского университета.

В 1991 г. ему присуждена литературная премия им Ф. Кафки (Австрия).

Экранизации произведений: