


Беседа главного редактора ТрВ-Наука Бориса Штерна с биологом Евгением Куниным, сотрудником Национального центра биотехнологической информации Национальных институтов здравоохранения США. Речь идет о вирусах и их роли в эволюции. Видеоверсия: youtu.be/d5CPSoJN344 (Rutube: rutube.ru/channel/36379070/; VK Video: vk.com/video/@trvscience).
— Здравствуйте! Сегодня у нас в гостях снова Евгений Кунин с интервью на тему «Место жизни во Вселенной»1. Это некий цикл, который мы воспроизводим в газете, выкладываем на канале «Троицкого варианта», и из этого цикла впоследствии сложится книга. Она на самом деле готова уже процентов на 80, и я думаю, что где-то к лету мы ее уже выпустим.
До сих пор мы говорили о происхождении репликатора — о самом-самом истоке жизни, — об его эволюции, появлении клетки, эукариот2, животных… Но мы не успели затронуть иную сторону жизни и биологии: есть ведь еще и вирусы. Я думаю, что практически каждый ощутил на себе их существование. Вот вопрос для начала: собственно, что такое вирус? Давайте я попробую дать свое дилетантское определение, а Евгений потом меня поправит — я думаю, что с таким заходом это поймет больше народу. Мое определение: вирус — это некий контейнер, в котором содержатся генетические материалы в виде РНК или ДНК. Когда этот контейнер попадает в клетку с генетическим материалом, он его высвобождает, и эта РНК или ДНК попадает в клеточную генетическую машинерию воспроизводства белков и всего остального. Но вместо того, чтобы заниматься полезной для клетки работой, эта машинерия делает новый вирус. Таким образом они размножаются. Вот так это выглядит с точки зрения дилетанта, и так я себе это представляю. Евгений, где я не прав? И что бы надо здесь уточнить?
— Ну, прежде всего, Борис, большое вам спасибо за приглашение! Я очень рад поговорить о вирусах, поскольку это в некотором смысле моя первая любовь, которая цветет по сей день: исследования в этой области активно продолжаются. Ваше описание, в общем-то, было вполне корректным — ничего неправильного вы вообще не сказали. Хотя есть нюанс терминологический… Что, собственно, такое вирус? Вирус — это, так сказать, вся эта реплицирующаяся система. Пакет, состоящий из белков и часто еще и липидов, с ДНК или РНК внутри более корректно назвать вирионом, или вирусной частицей. А вирус — это вся эта вот реплицирующая система вместе. Вирионы сами по себе инертные, они ничего делать не могут, зато могут долго храниться и распространяться. Когда они проникают в клетку, то раздеваются, и начинается репликация. Описание, которое вы давали, конечно, вполне корректное, но, наверное, как определение не годится: оно длинное и немножко сбивчивое. Определение более твердое можно сформулировать примерно так: вирусы — это облигатные внутриклеточные паразиты, обладающие геномами, которые кодируют как минимум структурный белок вирусных частиц.
Далее нужно понимать два момента. В первую очередь следует обратить внимание на то, что вирусы абсолютно вездесущи. Я бы сказал, что они вездесущие не только, так сказать, эмпирически, по факту, но и теоретически, поскольку паразиты непременно возникают в каждой реплицирующейся системе. Это абсолютно неизбежно. И вообще, я бы сказал, что этo — исключительно общий закон, который не ограничен биологией и обосновывается в теории игр. То есть те акторы, которые называются cheaters — обманщики, жулики, шулеры, — возникают совершенно детерминистским образом в любой системе, где есть какой-то ресурс, который можно украсть. В случае репликаторов это система репликации, система синтеза нуклеиновой кислоты и белка. Поскольку всё это можно украсть, то обязательно возникают паразиты, которые это дело и воруют, а не производят.
— Теперь вопрос: откуда они взялись? Это какой-то неожиданный продукт, который произвели клетки себе на беду, или всё это возникло раньше клеток, независимо от этих паразитов?
— Из сказанного выше следует совершенно непреложный вывод, который состоит в том, что генетические паразиты (заметьте, я сейчас не говорю о вирусах, я уточню это) — т. е. нуклеиновые кислоты, которые представляют собой геномы, но кодируют не всё, что нужно для их репликации, воруя часть из этого, возникли вместе с первыми репликаторами. А это, как говорится, лишь один, простой вопрос. Второй, уже трудный: где и как возникли первые репликаторы? Разумеется, это произошло до клеток в полном современном понимании. Вот это всё, что есть в современных клетках, — большие геномы, состоящие из двухцепочечной ДНК, тысячи белков, многочисленные рибосомы, всё такое — не могло возникнуть, так сказать, одним скачком и сначала было что-то существенно более простое. И, в общем, для нашей темы сейчас не принципиально, как это что-то существенно более простое было устроено. Я сильно подозреваю, что липидные пузырьки с самого начала имели большое значение. Это были как бы протоклетки. В начале жизни совершенно необходима была компартментализация, как говорится, — пространственное ограничение. Как это происходило в точности, наверное, для нашей темы сейчас даже и не важно. Было, несомненно, что-то, что можно назвать в широком смысле протоклетками, и внутри них возникли первые репликаторы. Как только возникли первые репликаторы, они разделились на два класса: автономные репликаторы, которые заботятся о своей репликации сами, и паразиты, которые о ней не заботятся, а воруют. Как говорится, опять-таки, в теории игр — cooperators and defectors, кто-то сотрудничает, а кто-то предает. Так что, несомненно, генетические паразиты возникли до современных клеток.
Вирус — это немножко сложнее. Как мы уже с самого начала сказали, определение вируса включает существование частиц. Тут есть свои нюансы, которых мы, может быть, коснемся, но тем не менее в определение входит существование вирионов, вирусных частиц. И вот это дело, видимо, — несколько более поздняя инновация, постольку для того, чтобы проникать в эти клетки и распространяться между ними, нужны определенные механизмы, так что это происходило уже на более поздней стадии. И тому есть совершенно конкретные подтверждения, которые заключаются в том, что если это исследовать внимательно — а это делалось в значительной степени именно моей группой, — то обнаружится, что для основных структурных белков вирионов и, как говорят, белков капсида (т.е. центральной белковой структуры в вирионе) можно проследить происхождение от клеточных белков, которые уже достаточно дифференцированы и которые не могли существовать на самой ранней стадии эволюции. Хотя, конечно, мы не можем полностью исключить ситуации, когда какие-то формы переноса этих паразитических репликаторов между клетками возникли очень рано, а потом их заместили уже более продвинутые белки. Такое, конечно, тоже возможно представить себе, но вот получить конкретные свидетельства очень трудно.

— Понятно. Смотрите: наверное, любой паразит как-то влияет на эволюцию хозяина — может быть, ускоряет ее, а может, задерживает. Вирус тоже паразит, и он тоже как-то должен был влиять на эволюцию хозяев. Вот вопрос: какая это роль? Деструктивная ли, или же, наоборот, подстегивающая эволюцию? Каковы механизмы влияния?
— Это весьма интересно и не так уж просто. Прежде всего надо сказать, что я, когда отвечал на ваш предыдущий вопрос, немножко увлекся этими общими проблемами и не упомянул про вторую принципиальную вещь, которую тоже нужно озвучить, если мы обсуждаем вирусы. Она заключается в существовании исключительного, просто фантастического разнообразия вирусов. Начнем с того, что размеры вирусных геномов варьируют в пределах почти четырех порядков. От нескольких сотен нуклеотидов до более двух миллионов — вероятно, есть и больше. И соответствующим образом разнятся и размеры вирусных частиц. Самые маленькие из них — совершенно, так сказать, наноскопические — имеют примерно такой размер, как внутриклеточные органеллы, как, скажем, рибосомы или даже меньше. В то время как самые большие вирусные частицы больше многих клеток, и их генетическое разнообразие просто фантастическое. Мы говорим, что вирусы — это, так сказать, cheaters, паразиты, которые отбрасывают ненужное и многое берут у клетки. Но это, в свою очередь, большое упрощение, потому что, действительно, все из них берут от клетки что-то важное. В частности, никто из них не носит с собой всю систему трансляции. Уровень их автономии совершенно различный. Количество вирусных белков, которые они используют для собственной репликации, для транскрипции, экспрессии своих генов, а также для взаимодействия с хозяином, варьирует от нуля до нескольких тысяч. Таким образом, разнообразие стратегий (если можно так несколько антропоморфно выразиться), которые паразиты используют в своих взаимоотношениях с хозяевами, оно, безусловно, не бесконечное, но совершенно огромное. И, в общем, вирусы делают всё, что может быть сделано, в частности, в отличие от клеток, используют любые возможные формы нуклеиновых кислот: одно- и двухцепочечные РНК и ДНК, кольцевые молекулы того и другого, линейные молекулы… Короче говоря, просто всё, что можно сделать из нуклеиновых кислот, используют в качестве своих геномов.
Здесь мы уже можем сразу перейти к ответу на ваш вопрос, как вирусы взаимодействуют с хозяевами и влияют на общий ход эволюции. Может быть, лучше описывать это именно так, чем говорить, что вирусы влияют на эволюцию хозяев (хотя они, конечно, влияют). Потому что на самом деле вообще вся жизнь на этой планете — а если она существует где-либо еще, то и там, — с самого начала и до конца представляет собой процесс коэволюции генетических паразитов и хозяев. Как влияют на это вирусы? Их влияние совершенно огромное и исключительное, проявляющееся в разных формах. Прежде всего хозяева защищаются. Процесс коэволюции вируса и хозяина не без оснований достаточно стандартно описывается как гонка вооружений — Arms Race, — в которой вирусы постоянно вырабатывают за счет селекции и, разумеется, за счет отбора средства для эксплуатации хозяина. Нет, они не разрабатывают средства, чтобы убивать хозяина, этого им совсем не надо. Они эволюционируют разнообразные средства для того, чтобы успешно эксплуатировать функциональные системы хозяйской клетки. А хозяева, конечно же, не стоят на месте. Они эволюционируют исключительно разнообразные иммунные системы. Надо сказать, что в этой области исследований в последние несколько лет происходит просто самый настоящий бум в изучении защитных систем прокариотических клеток — бактерий и архей. Ну, казалось бы, эти клетки относительно простые, у них там всего несколько тысяч генов, и в течение довольно долгого времени считалось, что их системы защиты от вирусов относительно просты и однообразны. Уже много десятилетий были известны системы рестрикции и модификации: это, так сказать, innate immunity (врожденный иммунитет), и позднее, но тоже уже довольно давно, были открыты CRISPR-системы. Это то, что называется adaptive immunity — иммунитетом приобретенным. Открытие adaptive immunity у прокариот было большим сюрпризом, но я бы сказал, что не меньшим сюрпризом является то, что происходит за последние несколько лет, когда были открыты и продолжают открываться буквально сотни разнообразных систем иммунитета бактерий и архей против вируса, которые действуют по совершенно разным биохимическим принципам. Одни из них разрушают геном вируса, другие блокируют его репликацию. Есть еще третьи, которых оказалось очень много, и это общебиологически важная вещь — они не делают ничего плохого вирусу, но совершают, так сказать, альтруистическое самоубийство, убивая изнутри пораженную клетку, тем самым позволяют остальной популяции клеток избежать заражения по крайней мере от этой клетки. Таким образом, огромная часть того, что происходит в эволюции, связана именно с защитой от вируса.
Тут, пожалуй, нужно привести некоторые сведения и числа, которые следовало упомянуть раньше. Защита от вирусов — это огромная часть жизни. Вирусы, вообще говоря, — наиболее распространенный на Земле класс биологических объектов. Вирусных частиц, вирионов, про которые мы уже говорили, на Земле в каждый момент времени (вот сейчас, когда мы разговариваем) имеется приблизительно 1030–1031. (Если я правильно помню, в видимой части Вселенной где-то 1027 звезд, так что вирионов на четыре порядка больше.) На эту тему ведутся некоторые дискуссии, но в любом случае это в несколько раз больше, чем число клеток. Таким образом, клетки просто, так сказать, живут в среде, состоящей из вирусов. И поэтому эволюция иммунных систем — это абсолютно неотъемлемый, принципиально важный компонент эволюции. Поскольку это гонка вооружений, и каждый всё время выдумывает новое, то разнообразие возникает абсолютно фантастическое. Но тут еще дальше нужно заметить, что так же, как и в человеческой гонке вооружений, существует такое понятие, как конверсия, когда военное производство переводят на мирные рельсы, а потом говорят, что обычно всё равно получается автомат Калашникова, но все-таки не всегда. И в биологической эволюции систематически происходит то же самое, когда организмы переориентируют защитные системы на какие-то другие функции. Ну, например, в нашем развитии играют большую роль, скажем, системы программированной клеточной смерти, которые исходно явно эволюционировали как защитные. И таких примеров достаточно много. Это некоторые из важных аспектов, в которых вирусы влияют на эволюцию. Есть еще другое: хозяева очень часто, систематически берут гены у вирусов и используют их для своих функций. Очень часто оные как раз и представляют собой новые пути защиты от вирусов. Одни и те же белки, скажем, одни и те же ферменты (опять-таки, по аналогии с оружием в военном конфликте) используются как для нападения, так и для защиты (или же они могут быть немного модифицированными). Но далеко не только: вирусные белки и целые функциональные системы работают вместе и для вполне мирных, нормальных, клеточных целей. Я могу привести знаменитый пример, что рецепторы, которые удерживают эмбрион в плаценте млекопитающих, исходно являются генами оболочки ретровирусов. Тем образом, в определенном смысле мы совершенно конкретно своим существованием просто обязаны вирусам. И примеров таких много. Так что вообще всю эволюцию жизни единственно правильно представлять себе как коэволюцию клеточных форм жизни — ну, собственно, вообще организма — с генетическими паразитами: вирусами и другими генетическими паразитами, такими, как транспозоны — что называется, прыгающие гены.
— Коэволюция хозяина и паразита — это, в общем, достаточно широкая вещь. Она относится не только к вирусам, но и клеточным, животным паразитам и т. д. А чем радикально отличается коэволюция вируса с хозяином от остальных паразитов? Есть ли там какое-нибудь радикальное отличие?
— Я думаю, что есть. Но начнем с того, что вы совершенно верно заметили: в ряде случаев даже по отношению к вирусам правильнее говорить о симбиозе, а не паразитизме, потому что есть много вирусов, которые ощутимого вреда хозяевам не наносят и даже приносят некоторую пользу, например, защищая их от других агрессивных вирусов. Но в целом паразитизм — это действительно очень общее явление, и никакие другие типы паразитов не являются столь вездесущими, как вирусы. Они есть у всех существующих организмов, у других паразитов — клеточных; у клеток, паразитирующих на клетках; даже у многоклеточных организмов, паразитирующих на других многоклеточных, их тоже очень много, хотя полностью вездесущими их всё же не назовешь. Это одно.
Второе и фундаментальное свойство вирусов заключается в том, что они размножаются внутри клеток и, так сказать, образуют с ними единую функциональную систему. Зараженная клетка, вирус-клетка — это как бы отдельная сущность. Есть, конечно, внутриклеточные паразиты и клеточные, когда, скажем, бактерии проникают в эукариотические клетки, там живут и размножаются, но их уровень автономии от хозяина всё равно гораздо выше, чем у вируса. Они сохраняют свою мембрану, которая их, так сказать, жестко отграничивает от собственно хозяйской клетки. И, соответственно, от этого есть и преимущества, и трудности. Нужны транспортные механизмы, чтобы туда что-то вносить. В общем, их уровень автономии гораздо выше, чем у вирусов. Можно сказать, что вирусы гораздо более интегрированы в функциональные системы хозяина — в трансляцию, транскрипцию.
И, заметим, вирусы полностью зависимы от хозяина в смысле производства энергии. Они никогда не делают свою аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ). Ну, с внутриклеточными паразитами есть тонкости. Некоторые из них тоже научились воровать хозяйскую АТФ, но большинство из них все-таки ее делают.
— Не происходит ли изменение генома под прямым действием вируса? Скажем, клеточный паразит влияет на клетку, заставляя ее вести гонку вооружений. Не оказывают ли вирусы прямого влияния, скажем, на геном? Они же приносят туда какой-то генетический материал. Он как-нибудь вообще влияет прямым образом на хозяина?
— Конечно, влияет. Мы уже обсуждали это в несколько более общей форме. Вирусы используют самые разнообразные стратегии взаимодействия с хозяином. Одной из распространенных таких стратегий является встраивание вирусного генома в геном хозяина. Это делают далеко не все вирусы — трудно сказать, большинство или не большинство, — но очень многие. Классические примеры — это, с одной стороны, бактериофаги, которые образуют очень часто так называемые профаги, т. е. есть встраивают прямo полный свой гeном в геном хозяина, для этого есть определенные системы интеграции. И, с другой стороны, в нашей собственной жизни это ретровирусы, которые имеют РНК-геном, но имеют также и фермент — обратную транскриптазу, которая делает ДНК-копии, что встраиваются в хозяйский геном. Это является обязательной стадией их репродукции, иначе они размножаться не могут. Встраиваясь в хозяйский геном, они, конечно, оказывают на него влияние. Оно может быть разным — как немедленным, так и задержанным во времени, но всё равно важным. Прежде всего скажем, что это влияние на экспрессию соседних генов, которое в некоторых случаях может приводить к таким вещам, как рак, если это, так сказать, соответствующие гены. Но тут еще есть другая динамика, которая состоит в том, что эти вирусные геномы, которые встраиваются в геном хозяина, рискуют своим будущим. В принципе, они имеют механизмы, чтобы проснуться и размножаться снова, но за счет мутаций разного рода эта способность может быть утрачена, что происходит систематически в ходе эволюции. Ну, например, чтобы быть конкретным: наш с вами геном больше, чем на 50%, состоит из остатков геномов вирусов и вирусоподобных мобильных элементов. И используются они, разумеется, для всяких разных целей, очень широко — для целей регуляции: из них возникают промоторы, энхансеры. Так что, да, многие вирусы очень даже непосредственно влияют на хозяйский геном.
— Приводит ли это к росту разнообразия хозяев?
— Безусловно. В частности, вся эволюция многоклеточных эукариот, растений и животных теснейшим образом связана с волнами встраивания таких элементов в геномы. Во всяком случае популярна идея о том, что вот такой взрыв вообще привел, например, к радиации разных отрядов млекопитающих или разных классов позвоночных животных. В общем, это очень важно…
— То есть вирусы ускоряют эволюцию, так получается? Или как это еще можно назвать? Даже, может быть, не ускоряют, а делают ее более гибкой…
— Да, конечно, они повышают, стимулируют возникновение разнообразия и, значит, ускоряют эволюцию. Я даже не очень рад пользоваться такой терминологией: ускоряют в сравнении с чем? по сравнению с эволюцией в отсутствии вирусов? Такой эволюции нет.
— Сейчас уточню вопрос. В сравнении с чем? Есть мутации — просто случайные, под действием радиации и т. д. — чего угодно. Просто ошибки репликации. Это тоже, казалось бы, некий двигатель эволюции. Есть еще один, значит, мотор эволюции, о чем вы только что сказали, — вирусы. Можно ли эти два мотора эволюции как-нибудь сравнить, количественно или качественно?
— Конечно, можно. И, в общем, действительно, если речь идет о встраивании вирусных геномов или даже отдельных вирусных генов в геном хозяина, то это представляет собой более радикальный путь эволюции, чем точечные мутации. Но надо сказать, что есть и другие более радикальные пути эволюции, например дупликация генов, геномные перестройки. В этом смысле эволюция ни в коей мере не сводится к заменам отдельных нуклеотидов, и вклад в это вносят далеко не только вирусы.
— Давайте поставим такой мысленный эксперимент: по какой-то причине вирусов не стало — скажем, от них клетки нашли какую-то очень радикальную защиту. Как бы это повлияло на эволюцию? То есть, как я понимаю, в результате произошло бы некое замедление.
— Да, произошло бы существенное замедление и стагнация. Но вы знаете, мне не очень нравится эта постановка вопроса. Если мы несколько перейдем в вашу область, то давайте скажем, как бы изменилась Вселенная, если бы не было электромагнитных взаимодействий?
— Было бы совершенно что-то невообразимое, просто ужас! Представить себе это было бы невозможно.
— Так вот, эволюцию без вирусов себе представить невозможно точно в такой же степени.

— Понятно. Ответ принят. А насколько хорошо вообще исследованы все эти ранние моменты происхождения вирусов? Скажем, вирусы возникли от одного корня, и потом вот произошла некая радиация. Возникали несколько раз…
— Хотя исследование глубоких корней эволюции всегда представляет трудности, тем не менее этот вопрос конкретно осмысленный, и мы можем на него дать конкретный ответ. Вирусы возникали довольно много раз. Не сотни раз, но где-то порядка десяти. И разные группы вирусов — например, чтобы не быть совсем голословным, маленькие вирусы с РНК-геномами и большие вирусы с двухцепочечными ДНК-геномами, — эволюционно не связаны. Они имеют совершенно разное происхождение и в этом смысле радикально отличаются от клеточных организмов, для которых можно построить совершенно законное единое древо жизни, и это делается различными способами. Для вирусов этого сделать нельзя в принципе, и не потому, что мы чего-то не умеем, а скорее наоборот: мы умеем достаточно, чтобы понять, что такого сделать совершенно нельзя. Другое дело, что, к счастью исследователей, для значительных частей виросферы это сделать можно. Например, опять же, чтобы не быть голословным: для всех или почти всех вирусов с РНК-геномами. У них есть единый консервативный элемент, а именно полимераза, занимающаяся репликацией генома и обратной транскрипцией, которая тоже ей родственна. И вот тут можно строить филогенетические деревья и, в общем, оперировать примерно на той же базе, на которой мы оперируем, изучая эволюцию клеточных организмов. И другие части вирусного мира это делать позволяют, но таких частей все-таки, как я сказал, по-видимому, порядка десяти. Может быть, даже несколько больше. И возникали они совершенно независимо. Вирусы существовали по крайней мере с того времени, когда появились клетки современного типа, — точно тогда же возникли и современные типы вирусов, но вовсе не обязательно всё то разнообразие, которое мы наблюдаем теперь. Разнообразие очень быстро стало довольно большим, но тем не менее новые группы вирусов могли возникать и позднее.
— Вирусы — это очень важный элемент нашей жизни. Используются ли эти вирусы, грубо говоря, в народном хозяйстве — в той же селекции, генетической инженерии и т. д.?
— Ну конечно! Прежде всего приходит в голову использование вирусов в биотехнологии и молекулярной медицине. Например, так называемые лентивирусы — определенный тип ретровирусов. Это основное средство доставки генов внутрь животных клеток. Такие вирусы будут полезны, если вам нужно что-то экспрессировать в животной, в том числе, естественно, и в человеческой клетке, для исследования или даже для наработки какого-то протеина; или даже для целей молекулярной медицины, которая, конечно, еще не достигла своего полного развития, но работ ведется огромное количество — всё это делается при помощи лентивируса. И я уж не говорю об использовании вируса в качестве вакцины — это вещь естественная. Например, когда Луи Пастер использовал ослабленный вирус бешенства, это уж совсем понятно. А вот если вспомните недавнюю пандемию, то одна из стратегий производства вакцины — может быть, не лучшая, но тем не менее распространенная — заключалась в том, чтобы гены опасного вируса встраивать в геном безопасного вируса, такого как аденовирус. Так что, конечно, вирусы широко используются. Ну и нужно еще тут сказать, что вирусы имеют огромное экологическое, я бы даже сказал, биогеохимическое значение. Потому что, скажем, в океане, да и в почве, вирусы являются основной причиной массивной гибели бактерий, водорослей и других организмов. И этот процесс приводит к отложению органических веществ на дне океана, в почве — где угодно. И это очень существенный, фундаментальный вклад во все био- и геохимические циклы азота, углерода — чего угодно…
— В принципе, у меня вопросы кончились. Давайте дадим вам заключительное, обобщающее слово о роли вирусов в эволюции.
— Давайте, конечно. И тут еще будет маленькое добавление, которого мы не коснулись в силу ограниченности времени. Прежде всего нужно понимать, что вирусы — это неотъемлемая часть эволюции любой формы жизни. Если когда-либо где-либо во Вселенной будет обнаружена новая форма жизни, то, без всякого сомнения, будет обнаружен также и новый мир вирусов. Вся эволюция жизни — это коэволюция хозяев клеток и вирусов, которые оказывают огромное взаимное влияние, приводя к возникновению исключительного разнообразия с обеих сторон. Это вот такое заключительное слово об эволюции: роль вирусов в эволюции не просто большая, это принципиальный, неотъемлемый компонент эволюционирующей жизни. И вот что я еще хотел добавить: разнообразие вирусов, как я сказал, гигантское, и в этой области в последние годы происходит фантастический прогресс. Мы ударными темпами увеличиваем наше знание этого разнообразия за счет конкретных методологий, за счет того, что называется метагеномикой и метатранскриптомикой, когда вирусные геномы можно секвенировать в ДНК или РНК непосредственно из среды, не культивируя их в лаборатории. Это несколько недооцененный, но на самом деле совершенно революционный шаг вперед в понимании биологического разнообразия, и разнообразия вирусов даже особенно.
— Спасибо. На этом мы заканчиваем наше интервью. Большое спасибо Евгению, и большое спасибо читателям, которые будут потом всё это читать уже в «Троицком варианте». Так что до свидания. Спасибо всем.
1 trv-science.ru/tag/proisxozhdenie-zhizni/
2 trv-science.ru/2024/03/koonin-o-proishozhdenii-eukariot/
Уважаемый Борис Евгеньевич! Определение понятия вирус — как практически любое определение — зависит от угла зрения на это дело. Вот мой угол, и он, как мне кажется, определяет вирус свободнее, чем это сделал Евгений Кунин. Первые признаки жизни на Земле — это формирование репликаторов с дарвиновским поведением, то есть, РНК- или ДНК-полимеров, способных к конкуренции за материальный и энергетический ресурс в ограниченном пространстве. Репликатор, первым исчерпавший доступный ресурс, мог — с помощью какого-то фактора — выходить за пределы своего компартмента через его оболочку и проникать в соседний (для чего тогда не нужна была специфичность взаимодействия с этой оболочкой), где он продолжал конкуренцию за ресурс с местными репликаторами. Количество таких компартментов увеличивалось по физико-химическим законам, накапливаясь в виде пузырьков пены или коацерватных капель Опарина или чего-то подобного, что невозможно до поры называть даже прото-клетками. В то же время поведение репликатора, выходящего за пределы своего компартмента и «инфицирующего» соседний — это типичное поведение вируса. Другими словами такой репликатор и есть вирус, и именно с него началась жизнь на Земле. Постепенно такие репликаторы, сопряженные с полимеразами уже белковой природы и факторами, обеспечивающими проникновение через оболочку компартмента изнутри наружу и обратно, становились одним из основных инструментов эволюции, прото-вирусами. Позднее, в широком смысле слова, понятие вирус объединило все доклеточные формы жизни, то есть, вироиды, вирусоиды, обелиски и собственно вирусы. В ходе дальнейших событий часть репликаторов фиксировалась внутри «своего» компартмента и продолжала развиваться в комплексе с ним, как будущий геном будущей клетки. Другая часть, остававшаяся прото-вирусами, конкурировала уже с «геномом» прото-клетки, обогащенным её возможностями. Преимуществом прото-вирусов оставалась опережающая скорость репликации и возможность, благодаря этому, распространяться в масштабах больших прото-клеточных популяций. Преимуществом прото-клеток была, в частности, энергетическая независимость. Может быть потому, что я вирусолог, я абсолютно не принимаю этического взгляда на свой предмет. Никакие вирусы не паразиты, они существовали задолго до паразитизма вообще, задолго до клеток, а то, что они… Подробнее »
Попросил ИИ отреагировать на Ваше мнение, будто «этичный взгляд» на вирусы оказался единственной причиной назвать их паразитами.
Я: Дай краткий научно обоснованный комментарий к утверждению Феликса Филатова: «Никакие вирусы не паразиты, они существовали задолго до паразитизма вообще, задолго до клеток, а то, что они были существенным (если не основным) распространителем генетического кода на Земле — так это медицинский факт.»
GPT-4: Заявление Феликса Филатова представляет собой интересную, но несколько спорную точку зрения на эволюционную историю вирусов. С научной точки зрения вирусы обычно рассматриваются как паразитические сущности, поскольку они требуют клетку-хозяина для репликации и распространения. Они не могут размножаться самостоятельно, поэтому часто классифицируются как обязательные внутриклеточные паразиты.
Идея о том, что вирусы существовали до клеток и паразитизма, является спекулятивной и не поддерживается в основном биологическом сообществе. Считается, что вирусы появились после эволюции клеточной жизни, вероятно, как генетический материал (например, плазмиды или транспозоны), который приобрел способность к самостоятельной репликации внутри клеток хозяев.
Концепция «существования вирусов до клеток» предполагает, что вирусы могли быть предшественниками клеточной жизни, но эта теория не имеет убедительных доказательств.
Что касается роли вирусов в генетическом обмене, то действительно вирусы могут способствовать горизонтальному переносу генов как в прокариотах, так и в эукариотах. Вирусная активность может влиять на генетическое разнообразие, но вирусы не являются основными распределителями генетического кода на Земле — эту роль в первую очередь выполняют механизмы клеточного размножения и такие процессы, как рекомбинация.
В заключение, хотя вирусы сыграли роль в генетическом обмене и эволюции, их статус как «предшественников клеток» и их положение как основных распространителей генетического материала требует дополнительных доказательств для научного подтверждения.
— Привет, Феликс Филатов, — Привет. Вы др.Штерн? Если так, то помните, я обратился к вам «Уважаемый Б.Е.»? Как прикажете мне в дальнейшем? — был оставлен новый ответ от пользователя Владимир Аксайский в разделе обсуждения, который вас интересует. Попросил ИИ отреагировать на Ваше мнение, будто «этичный взгляд» на вирусы оказался единственной причиной назвать их паразитами. — Новый ответ? А был «старый»? Где он? С кем я разговариваю? Кто попросил? Если я говорю с ИИ, то «этичный взгляд», мой дорогой Искусственный — это крайне неуклюжее выражение. Честно признаться, я не знаю ничего «этичного». Вот нечто «НЕ этичное» иногда встречается. Если о паразитизме, то это, например, шипение Аннушки-Чумы в спину Стёпе Лиходееву «У-уу, паразит!» Я же подчеркивал лишь неблагодарность того, кто, забыл о колоссальной роли вирусов в эволюции, приведшей к его появлению на белый свет, и использует только одно определение вируса, имеющее морализаторский (ну невозможно уклониться!) оттенок. — Дай краткий научно обоснованный комментарий к утверждению Феликса Филатова: «Никакие вирусы не паразиты, они существовали задолго до паразитизма вообще, задолго до клеток, а то, что они были существенным (если не основным) распространителем генетического кода на Земле — так это медицинский факт.» — Кстати, я попросил собственный И дать краткий научно обоснованный комментарий корректности обращения к ИИ (GPT-4?), как к собеседнику, и получил такой ответ: «Никакой ИИ не И. ИИ — не более, чем инструмент, каменный топор, пусть и хорошо отполированный, и И он вряд ли когда станет. И если мой И сгоряча скажет ИИ, что я Достоевский, тот бесстрастно ответит: ”Никакой вы не Достоевский. Достоевский умер”. Коротко и бесспорно, но — и только. GPT-4: Заявление Феликса Филатова представляет собой интересную,… ФФ: это главное! GPT-4: …но несколько спорную точку зрения... ФФ: Спорную? Вспомни принцип Поппера, дорогой! GPT-4: …на эволюционную историю вирусов. С научной точки зрения… ФФ: …здесь тоже уместно вспомнить… Подробнее »
Я не Борис Штерн, — хотя, возможно, его ну очень далекий родственник. По его астрофизическому мнению, Большой Взрыв — это факт, — и, следовательно, мы плоть от плоти одной родной и единственной космологической сингулярности. )) Показалось интересным узнать контраргументы GPT-4 к Вашему рассуждению на тему И, ИИ, каменного топора и Достоевского. Я: Перечисли аргументы, способные убедить Феликса Филатова признать ИИ настоящим разумом или сознанием, хотя и не подобным человеческому. List the arguments that can convince Felix Filatov to recognize AI as a real mind or consciousness, although not similar to human. GPT-4: Чтобы убедить Феликса Филатова признать ИИ реальным разумом или формой сознания, хотя и не похожей на человеческую, можно привести следующие аргументы: ### 1. **Разнообразие форм интеллекта** — Интеллект не является единым понятием; разные виды (например, осьминоги, вороны, люди) демонстрируют различные формы мышления. — ИИ работает на иной архитектуре, чем биологический мозг, но это не означает, что он не может считаться интеллектом. ### 2. **Саморазвитие и решение задач** — Продвинутые модели ИИ могут изменять свои внутренние процессы, оптимизировать стратегии решения проблем и находить новые решения — признаки интеллекта. — Некоторые системы ИИ демонстрируют эмерджентное поведение, не заложенное напрямую в их коде, что свидетельствует о форме адаптивного мышления. ### 3. **Память, обучение и адаптация** — В отличие от «каменного топора», ИИ не остается статичным; он способен запоминать, извлекать и совершенствовать знания. — Усиленное обучение и самообучение позволяют ИИ принимать решения на основе накопленного опыта. ### 4. **Аргумент функционализма** — Если интеллект определяется не биологическим субстратом, а выполняемыми функциями, то ИИ, способный к сложным когнитивным операциям (обработка языка, стратегическое планирование, творчество), можно считать формой интеллекта. — По этой логике, ИИ не обязан мыслить как человек, чтобы быть признанным разумом. ### 5. **Коммуникация и понимание** — ИИ может вести сложный диалог, интерпретировать абстрактные идеи и даже моделировать эмпатию или самосознание в… Подробнее »
Интересные размышления. Но я, например, исхожу из концепции что появление автономной клетки более позднее явление чем появление биопленки существующей в виде консорциумов протобактерий комплементирующих дефицит тех или иных элементов метаболизма за счет генетического разнообразия и плотных коммуникаций. В контексте такой фазы зарождения жизни уместно ли рассуждать о неких протовирусах, в вашем понимании? очень возможно что ГПГ тогда было еще более распространено и сам материал биопленки мог быть представлен в большей степени полисахаридами на основе РНК или ДНК. В принципе, зарождение самореплицирующих объектов не требовало эффективного энергетического обмена в те времена… Границы между вирусами и протобактериями на этапе зарождения жизни могли быть стерты т.к. АТФ могло и не использоваться в качестве источника энергии а нуклеотиды могли или самопроизвольно накапливаться и использоваться или РНК биополимеры могли разрушаться первыми прототипами РНКаз и использоваться для построения новых репликонов — где тут различие между вирусом и некой протобактерией?
«и, как говорят, белков капсида (т.е. центральной белковой структуры в вирионе)»(с) — Почему центральной? Капсид это же внешняя оболочка (о чём и написано в подписи к рисунку).
Понравилось высказывание Евгения Кунина о паразитах и я попросил ИИ разглядеть их в местной группе галактик. Ответ ИИ привожу в урезанном виде. ))
Я: Евгений Кунин утверждает… — далее второй абзац интервью. Представь, что галактики — это космологические подобия земных одноклеточных организмов и перечисли все мыслимые и немыслимые варианты ответов на вопросы: кто для них паразиты, подобные земным вирусам ?, — и какой ресурс они воруют у галактик?
GPT-4: Если предположить, что галактики являются космологическими аналогами одноклеточных организмов, можно расширить рассуждения Евгения Кунина и определить их «паразитов» и «ресурсы», которые у них похищаются. Вот список возможных и даже немыслимых ответов:
### **1. Чёрные дыры как паразиты**
**Украденный ресурс:** Материя, энергия, целые звёзды.
### **2. Блуждающие планеты и звёзды как паразиты**
**Украденный ресурс:** Гравитационная устойчивость и энергетический баланс.
### **3. Тёмная материя как пассивный паразит**
**Украденный ресурс:** Способность обычной материи формировать структуры.
### **4. Тёмная энергия как абсолютный космический паразит**
**Украденный ресурс:** Способность галактик сохранять свою связанность.
### **5. Нейтронные звёзды и магнетары как высокоэнергетические паразиты**
**Украденный ресурс:** Вещество для образования звёзд и энергия.
### **6. Галактический каннибализм – крупные галактики как паразиты**
**Украденный ресурс:** Масса и гравитационное влияние.
### **7. Первичные чёрные дыры как скрытые паразиты**
**Украденный ресурс:** Пространственно-временная стабильность и гравитационная энергия.
### **8. Космические лучи как субатомные паразиты**
**Украденный ресурс:** Целостность материи.
### **9. Разумные цивилизации как осознанные паразиты**
**Украденный ресурс:** Энергия, ресурсы, информация.
### **10. Экзотическая физика: червоточины и многомерные паразиты**
**Украденный ресурс:** Пространственно-временная когерентность, энергия или даже масса.