Ирпенская буквица
| Вид материала | Книга |
- Ирпенская буквица, 117.9kb.
- С. Е. Хрыкин Сайт «Ирпенская буквица»: Издание: авторская редакция составителя. Книга, 9693.63kb.
- Ирпенская буквица, 853kb.
- В. Х. Лобас «Культура Сходу» Сайт «Ирпенская буквица»: Издание: В. Х. Лобас «Українська, 815.26kb.
- Н. Д. Колбун «Заключение и литература» Сайт «Ирпенская буквица»: Издание: Н. И. Околитенко,, 284.53kb.
- Диверсифицированные корпорации в современной экономике россии, 2694.29kb.
- Управление инвестиционными процессами в регионе чуб борис Андреевич Монография Москва, 2307.38kb.
Но именно ретровирусы подозревают в том, что они - и причина бича XX столетия - раковой опухоли, равно как и вирусы группы герпес. Зависимость между успехами химии антибиотиков и нарастанием онкозаболеваний очевидна.
В 2002 году американские микробиологи Элиана Дренкард и Фредерик Осьюбел провели ряд экспериментов, которые убеждали, что впрыскивания антибиотиков превращают безобидные вирусы в патогенные, в том числе и раковые. Можно сколько угодно указывать на другие факторы, отводя научную мысль от проблемы, но от этого она не потеряет своей остроты.
Почему в раковых опухолях крайне редко встречаются зрелые вирусные частицы? Куда они уходят, трансформировав клетку так, что она перестает выполнять свои обязанности по отношению к другим, не ограничивая себя в "эгоистическом" делении? А действительно ли были зрелые вирусы? Нужны ли они для развития раковой опухоли?
Споры о роли вирусов в природе ведутся давно. Само их строение - вещество наследственности, "одетое" в защитные белки, неспособность к самостоятельному обмену веществ, легкость проникновения в клетку, где они обретают проявление жизни - наследственность, изменчивость и природный отбор, - все это наводит на размышления о том, что такие свойства не случайны. Вирусы первыми принимают на себя удар изменений в окружающей среде и, внедряясь в клетки организма, становятся, образно говоря, "разносчиками передового опыта в биосфере". Ведь даже во время самых лютых эпидемий полиомиелита погибает либо остается искалеченным только один человек приблизительно из миллиона потенциальных жертв, на такую же цифру выводит статистика при эпидемиях ящура. Если учесть, что вирусы в наших клетках - столь же естественная составляющая внутренней среды, как вода или органические молекулы, то напрашивается вывод, что все другие хозяева нормально восприняли создание новой интеграционной системы "вирус-клетка". Ссылаемся на мнение доктора медицинских наук К. Уманского, много лет изучавшего вирусные поражения нервной системы: он считает, что в клетках живых организмов постоянно "...происходит природная генная инженерия. А если такой механизм существует в природе, то он выполняет определенную важную функцию, которой мы пока что не поняли. Но, анализируя результаты исследований, можно сделать вывод о том, что этот механизм действует для более точной адаптации организма к природе". Ведь настоящую перестройку можно осуществить только на уровне основ жизни: медленно, но надежно. Цитируем дальше: "Если не случайны их (вирусов) особенная структура, способы сохранения и передачи информации, особенности взаимодействия с клетками любых биологических объектов, то не случайны, наверное, и вирусные заболевания как часть [199] процессов, происходящих в биосфере". Всем известно, что от эпидемий гриппа население страдает, как правило, осенью и весной - в период адаптации к новым климатическим условиям; "летнего гриппа", как утверждает, например, академик Жанна Возианова, просто не существует, это- прикрытие для неправильно поставленных диагнозов. А вот что писал доктор медицинских наук С. Румянцев о возможности искоренения всех видов инфекции: "Во-первых, такая цель недостижима. Во-вторых, имеем ли мы право уничтожать экологическую систему "микроб-жертва" и тем самым тормозить эволюционный процесс? Ведь неизвестно, чем за это придется заплатить".
Как оказалось, реализация такого "права" привела не к торможению эволюционного процесса, а, скорее, к его извращению. Но - об этом позже.
Итак, болезни - совершенно естественное проявление эволюционного процесса, приспособляющего высший организм к изменению внешних условий. Одновременно происходит процесс взаимного приспособления макромира и микромира на всех уровнях организации жизни. Вот тут и стоит вспомнить, что чума потеряла свою силу до того, как были разработаны способы борьбы с нею, средств от проказы нет и сейчас, а скарлатина, дифтерия, коклюш, как считает В. Говалло, у нас на глазах теряют свою агрессивность, хоть специфических лекарств от них не найдено. Зато возникли другие проблемы.
Мнения Ухтомского и Румянцева высказаны достаточно давно, сейчас же расшифровка генетического кода человека с его неожиданным "багажом" отпечатков генетических программ наших микроскопических спутников по планете должна поставить точку в спорах: о "войне на уничтожение" не может быть и речи - необходимо сотрудничество, пример которого показывает нам природа.
"Исторически сложившееся понятие "вирусы" и сегодня чаще всего связывают с инфекционными процессами. Их свойство - способность вызывать эпидемии - везде и всегда подчеркивается. Но то, что это один из контрольных механизмов биосферы, обеспечивающий ее стабильность, [200] почему-то никто не видит", - пишет руководитель отдела Института генетики и молекулярной биологии НАНУ, академик АМН Украины В. Кордюм в своей научной работе "Эволюция вирусов".
Сейчас все более становится понятным, что "клетка" не "узнает" потенциального врага потому, что это ее возможная составляющая часть. Целая серия опытов показала, что ДНК вирусов (переписанная с двойной РНК ретровирусов либо ДНК герпесов) химически прочно связана с ДНК клетки-хозяина. Связь между ними не нарушает даже обработка опухолевого препарата щелочью. А если такой препарат возможен, то это значит, что отдельные участки ДНК человека обязательно комплементарны к вирусной ДНК. То есть, обладают свойством пространственной взаимодополняемости поверхностей взаимодействующих молекул либо их частей.
Кстати, методика, позволяющая отыскать в клетке наследственный аппарат вируса, и сводится к гибридизации трансформированной клетки, проявляющей все морфологические и биохимические качества опухолевой, с клеткой, обеспечивающей условия для размножения вирусов. Как известно, такие клетки называются "допускающими", ведь пережив начальную стадию развития, процесс может прекратиться: такие клетки называются абортирующими.
Для опытов берут убитый вирус Сендая, интересный тем, что и после "смерти" его мембрана сохраняет все токсические качества, вызывая образование цитоплазматиче-ских мостиков, по которым перетекает содержимое клеток. Сам этот факт свидетельствует, что убить вирус еще не означает его обезвредить, наоборот, именно тогда, как мы покажем дальше, он и становится опасным. Под влиянием вируса Сендая может произойти слияние клеток не только одного вида, но и разных видов: такие гибриды называют гетерокарионами - по аналогии с гетеркаронами грибных гифов.
Обращаем внимание на мелькающие иногда в прессе жутковатые сообщения о том, что тела погибших от рака [201] горят в крематории дольше, чем жертвы других болезней. По причине образовавшихся гетерокарионов?
Терпящая бедствие бактерия (например, когда на нее нападет бактериофаг) тоже может стать особенно опасной изменением характера метаболических процессов. Но об этом тоже позже.
Итак, вирусная ДНК находится в составе клеточной -отсюда и крайне толерантное отношение иммунной системы к тому, что должно бы настораживать. Но из этого следует, что клетка будет столь же толерантна и к "осколкам" убитого лекарственными препаратами вируса: ведь они несут привычную информацию, записанную единым для всех языком генетического кода. В таких случаях принято говорить, что вирусные частицы "дремлют" в глубинах клетки-хозяина. Они могут быть использованы для строительства чего-то нужного клетке, могут выполнять в ней какую-то функцию, но события могут пойти и по совершенно иному пути.
В 1986 году в Департаменте микробиологии университета Лос-Анджелеса (Калифорния) было проведено исследование рекомбинантного феномена невирулентных вирусов. 62 % мышей, вакцинированных одновременно двумя разновидностями вируса простого герпеса 1 типа, погибли, зато выжили все мыши, вакцинированные вирусом другого подтипа, хоть доза в сто раз превышала первую. При детальном анализе 10 погибших животных, было выделено 14 типов вирусов, два из которых оказались рекомбинант-ными. Три из них, введенные повторно, привели к летальному исходу. Подобные результаты были получены и в других лабораториях, они подтвердили мнение, что in vivo вирусы простого герпеса могут порождать весьма опасные рекомбинанты.
Очевидно, этим можно объяснить, что характерные для какого-то вида вирусы часто стают опухолеродными, будучи введенными в организм животных другого типа.
3. Вирусные трансформации и самосборка
Часть не обладает качествами целого. В целой системе гены контролируют друг друга — так происходит и с вирусом, и с человеком, иначе у последнего глаза развивались бы на пятке, а ноги росли от ушей в прямом смысле этого слова. В клетке, которую принято считать зараженной вирусами, накапливаются не зрелые вирусы, а вещества с вирусной специфичностью: так называемые "ранние" и "поздние" РНК, "ранние" и "поздние" белки - по ним и судят о степени зараженности клетки и риску ее трансформации в раковую. Когда веществ с вирусной специфичностью - продуктов распада так называемых убитых вирусов различных видов- накапливается достаточно много, начинается их самосборка. И вот эта система может проявить совершенно иные свойства, способные превратить клетку в раковую. Самосборка может происходить и в ядре, и в цитоплазме, и в мембране, и это одна из возможных причин многоликости рака.
По выражению легендарного Дж. Уотсона, "убитый вирус" все равно остается "биологическим посланием", информация которого обязательно будет считана клеткой. Механизм известный.
Нуклеотиды, из которых состоит вещество наследственности вируса, сталкивает тепловое движение молекул, а не дают их "разбросать", обеспечивая "эффект узнавания", цепкие не-ковалентные связи, обеспечивающие комплементарность -фундаментальное свойство жизни, сыгравшее особую роль в ее зарождении. Информация, необходимая для структуризации системы, заключена в строении макромолекул: две аминокислоты соединяются с помощью пептидной связи (например, полиуридиловая кислота обязательно станет матрицей для кислоты полиадениловой и так далее), а два нуклеотида -фосфорилированной связью. Полимер направляет собственный синтез. Следующим этапом может стать соединение по такому принципу и с разрывом во времени, иногда большим, с фрагментом человеческой ДНК, но уже не вирусной частицы, а новообразования, свойства которого и характер реакции на него клетки-хозяина пока непредсказуемы. [203]
Явление самосборки вирусных частиц открыл в 1955 г. X. Френкель-Конрат. С тех пор ученые много раз наблюдали обрзование т упго активных вирусных частиц при смешивании очищенной РНК герпеса с белковыми субъединицами - вследствие их агрегации. In vivo эти процессы еще более вероятны.
Да, причиной онкозаболеваний бывают факторы самой разнообразной природы. Но канцерогены - все-таки чужеродные вещества, встречаемые иммунной защитой "в штыки", а излучение радиоизотопов может благополучно пролетать через клетку, не зацепив ни одну из жизненно важных систем. Потому прямая связь между жизнью в условиях повышенного радиационного фона и массовым развитием онкоболезней на материале последствий трагедии Хиросимы и взрыва на Чернобыльской АЭС не подтверждается. А связь между успехами химиотерапии и лавинообразным нарастанием раковых процессов прослеживается очень четко- именно благодаря несомненным успехам химии. Ведь химиотерапия действительно бьет по вирусах очень даже прицельно, уничтожая их как целостную систему со своими особенностями, притершуюся в процессе эволюционного развития к клетке, а возможно, даже ставшую ей необходимой. Язык клеток на уровне обмена веществом, повторяем, это язык органических молекул, а слово вирус не зря переводится как "яд". Это - переходная стадия между жизнью и нежизнью; распавшийся на части, вирус сохраняется в клетке наряду с массой других "кирпичиков", из которых состоит вещество наследственности. И чем больше этих "кирпичиков", чем они разнообразнее, тем больше гарантий, что в них найдутся комплементарные друг к другу группы атомов.
Итак, именно в клетке, находясь в пределах досягаемости своей "экологической ниши" - клеточной ДНК - вирус может "воскреснуть" как совершенно новое образование, способное убить своего хозяина.
Одна из новых наук, сформировавшаяся в последние годы, - биосемиотика. Ее теоретики не зря проводят параллель между первой раковой клеткой и "харизматическим [204] лидером", способным извратить естественное функционирование "государства клеток", как называли живой организм Р. Вирхов и Ч, Спенсер. Ведь утратившее чувство времени, а с ним и "социальный контроль" образование начинает выделять в окружающую среду специфические тканевые белки, подавляющие развитие нормальных клеток: идет отбор метаболических процессов в противоестественном для организма направлении, но удобном для формирования "государства в государстве", которое так напоминает окруженная защитной оболочкой и проросшая кровеносными сосудами опухоль, агрессивно поглощающая энергию нормальных клеток.
Но- возвращаемся к трансформации вирусов, к самосборке частиц в принципиально новую систему.
Завершает картину тот факт, что в нормальной клетке обнаружены вирусы-помощники, которые впрок заготавливают белки для оболочки вирусных частиц, обеспечивая ими тех, которые сами оболочку производить не могут, более того, они способны изменять оболочку "мирного вируса", приобретающего от этого новые качества. Это ученые научились делать и в лабораторных условиях, наблюдая, как расширяется круг хозяев вируса, если в его оболочку целенаправленно вводить дополнительные белки.
Например, частицы вируса Рауса отсутствуют в трансформированных клетках, но они проявляются после введения в культуру клеток лейкозного вируса-помощника.
Эта концепция подтверждается опытами с вирусами полиомы, которые провели Г. де Майорка и Т. Бенджамен (США), и с вирусом ОВ40 (А. Д. Альтштей и Г. И. Дейчман - СРСР). Вирусы, искусственно поврежденные ультрафиолетом или химическими агентами, успешнее трансформировали нормальные клетки по сравнению с исходными частицами. Накапливаясь, они передаются дочерним клеткам при делении, которые при определенных условиях становятся злокачественными.
Похоже, химические агенты действуют не так на клетку, как на вирус, да это и можно понять, учитывая, что это "голая [205] хромосома" слегка одетая в "белковую шубу", открытая всем воздействиям. Видоизмененный, а то и "разбитый на составляющие" вирус теряет способность размножаться, но его трансформационные возможности только усиливаются. Естественно, на вирус влияют агенты с высоким градиентом проникновения, опасные своей направленностью, а такими и являются антибиотики, иначе они не были бы тем, чем они есть.
4. Вирус куриного гриппа: знакомый незнакомец?
Согласно данным последних исследований, предоставленных микробиологом Рихардом Хоопом, возглавляющим Швейцарский центр медицинского контроля над птицей и кроликами (Цюрих), инфицированные куриным гриппом куры выделяют огромное количество вируса Н5N1, легко проникающего в систему иммунной защиты. Клетки организма млекопитающих для него не так доступны - откуда же паника?
Дело в том, что в организме человека отлично себя чувствует вирус близкого типа – Н3N2, тоже вызывающий грипп, хоть и не в такой острой форме. Но если Н3N2 встретится с Н5N1, может образоваться гибрид, обладающий очень опасными свойствами. Тревогу вызывает крайняя вариабельность вируса птичьего гриппа, способного обмениваться с другими вирусами целыми цепочками фрагментов ДНК. Страх перед пандемией понятен, но не преувеличен ли он в коммерческих интересах? Ведь куриный грипп- это частный случай общей картины развития событий.
Как пишет американка Донелла Медоуз: "Природа делает отбор, руководствуясь способностью видов развиваться и размножаться в естественной среде. Фермеры в течение десятка тысяч лет отбирали то, что может накормить людей. Теперь же критерий отбора - возможность запатентовать и продать". Ведь известно, что причиной пережитого перед тем человеческим сообществом страха перед эпидемией губчатой энцефалопатии стало кормление коров мя[206]сокостной мукой, что приносило доходы. Но, отдав должное этому фактору, отвлечемся от него, оценив ситуацию в свете логики развития движущих сил явлений нашего мира.
Итак, проникнув в клетку как вирион и трансформировавшись, вирус может выйти из нее как зрелая форма, обза-вевшись с помощью вируса-помощника оболочкой. О дальнейшем его существовании, если так можно выразиться, мы знаем крайне мало.
Возникает вопрос: что это за оболочка, откуда она берется, где сохраняется? По логике взаимодействия микро- и макросистем нашего мира, строение этой оболочки должно быть определено опытом встречи организма с вызвавшим болезнь вирусом - опытом приспособления к нему в процессе достижения симбиотического равновесия. В этом плане наводят на размышление недавно промелькнувшие в прессе сообщения на основании публикаций в иностранных журналах. Группа ученых во главе с Джеффри Таутенбергом из Института молекулярной патологии вооруженных сил США (Вашингтон), опубликовала результаты секвенции (считывания нуклеотидной последовательности) вируса Н5NI. Начаты они были в 1996 году - до того, как произошла в Гонконге вспышка птичьего гриппа, унесшая в могилу шесть человек из 18 заболевших. Интересуясь историческим аспектом состояния человеческого организма, Таутенберг решил исследовать коллекции образцов проб легочной ткани американских солдат, умерших от "испанки". На них сохранились фрагменты вируса из 10 генов, и их реконструкция растянулась на 10 лет. Таутенберг пришел к выводу, что вирус Н5NI имеет много общего с возбудителем "испанки", адаптировавшегося к человеческому организму благодаря мутации гема-гтлютинина в оболочке. Это значит, что образовалась группа атомов, способная вступать в реакцию с комплементарной ей группой атомов оболочки человеческой клетки - способ, при помощи которого в клетку проникают бактерии. Отождествление птичьего гриппа с "испанкой" и стало причиной паники, охватившей мир. [207]
Но - мутация ли это? Или след генетической программы возбудителя пандемии 1913 года, вписанный в человеческую ДНК?
По нашему мнению, именно результаты секвенции, если они правдивы, и дают основание считать, что повторная пандемия невозможна, ибо мутировал не только вирус -мутировали и мы, потомки оставшихся в живых после тех страшных событий. Там, где свирепствовала "испанка", остались те, кто изначально не имел комплементарной вирусу "отмычки", либо чья иммунная система справилась с опасной ситуацией. Возможны отдельные случаи заболевания, но - не пандемия, как это предсказывали, когда авторы работали над монографией. Аналогичная ситуация с холерой, возбудитель которой проникал в человеческий организм благодаря наличию глюкозида Мь в клетках современных людей практически отсутствующего. Само собой, трансформирующая способность вируса проявляется на фоне угнетения иммунитета, и об этом свидетельствует ряд практических исследований, в частности, на вирусе ВК, который наиболее изучен. Он был выделен из мочи больного с пересаженной почкой, у которого функцию иммунной системы пришлось искусственно подавить. Вирус ВК размножается только в нескольких обезьяньих и человеческих клетках, но лучше всего - в клетках эмбриональной почки человека. Антитела к этому вирусу обнаружены у 30 здоровых людей. При особых обстоятельствах он способен стать трансмутирующим, как и его родственник ОВ40. При каких? Обращаем внимание на такой момент.
"Талидомидной" трагедии не было бы, если бы в лаборатории кому-то из исследователей пришло в голову испытать этот транквилизатор на эмбрионах - любых. Ведь на ранних стадиях развития природа унифицирует проявление того, что позже становится таким различным. В поисках причин раковых перерождений не мешало бы исследовать, как клетки реагируют на антибиотики, пребывая в стадии, когда дифференцирование еще не произошло - так называемой Джи-стадии. Фаза Джи минимальна, это, по сути, ос[208]тановленное "мгновение", но если опыты пусть даже в пробирках покажут, что какие-то лекарственные препараты способны ее затянуть, можно не сомневаться: условия для вирусной интервенции созданы.
Делаем выводы;
- Рак - болезнь генома, когда-то редкостная, теперь ставшая обычным явлением, ибо в XX столетии появился фактор, нарушивший процесс нормального взаимодействия между клеткой и вирусом.
- Для превращений клетки в опухолевую весь вирусный геном не нужен: свойства инфекционные и свойства трансформирующие друг от друга не зависят, ибо определяются разными участками вирусного вещества наследственности: ДНК либо двойной РНК ретровирусов.
- Граница между вирусами "мирными" и болезнетворными очень условна: в клетке существует механизм самосборки вирусных частиц при наличии вирусов-помощников, обеспечивающих вирусы заготовленной впрок белковой оболочкой, - те, которые создавать ее не могут.
- Самосборка может носить полиморфный характер, то есть произойти из вирусных частиц разных видов, способных приобрести отличные от исходных качества. Чем разнообразнее такие частицы, тем больше гарантия, что среди них найдутся комплементарные друг к другу группы атомов. Здесь - истоки новых болезней.
- Наследственная форма рака возможна, но передается не какой-то ущербный ген, а вписавшиеся в человеческую ДНК вирусные частицы, способные создавать гетерокарионы с новыми поступлениями.
В связи с обнаружением в человеческом геноме большого количества отпечатков генетических программ вирусов и бактерий границы между геном и вирусом размываются, и вопрос нужно ставить не о "вырывании болезни с корнем" при помощи сильнодействующих фармацевтичес[209] ких препаратов, что невозможно, а о поисках сотрудничества с микромиром, направлении его процессов в выгодное для человеческого организма русло.
- "Убивая" вирус, а точнее, повреждая его, превращая в составляющие, антибиотики создают условия для самосборки вирусов в совершенно ином качестве, еще более опасном для человека.
- Рассчитанная на несуществующего в природе среднестатистического человека, не учитывающая возможности образований в промышленных условиях зеркальных изомеров проверенным в лабораториях препаратам, аллопатическая медицина неизбежно будет порождать массовые болезни иммунной системы.
5. Вирусы и химизм самозарождения жизни
В свете традиционных биологических взглядов зарождение жизни - уникальный акт, вероятность которого исчисляется ускользающе малой величиной, с последующим эволюционным усложнением форм. Чтобы это соответствовало истине, нужно допустить, что когда-то, в затерянных во мгле миллионолетиях, на нашей планете действовали какие-то иные законы, почему-то утратившие свою силу. Но таких данных у нас нет - следовательно, вероятнее, что процесс, приведший к возникновению такого множества живых форм, происходит и сейчас, вписанный в космический универсум. Может, мы не там ищем проявления этого процесса?
В поисках ответа на этот вопрос еще раз присмотримся к взаимодействию системы вирус - живая клетка.
Можно уничтожить белковую оболочку вируса — что из этого получается, мы уже писали. Но можно ли "убить" носителя вирусных качеств - ДНК или РНК, стремящуюся встроиться в наследственный аппарат клетки? Нет. Это все равно, что рассыпать типографский шрифт: совершенно инертные, кристаллизующиеся, как соль, вирусные частицы [210] нуждаются в возможностях клеточного метаболизма, чтобы быть считанными. Но, в отличие от типографского шрифта, отдельные вирусные "буквы", как ми уже писали, все равно соберутся в нечто исполненное информации в силу двух свойственных нашему миру основоположных явлений: броуновского движения, сталкивающего атомы друг с другом, и комплементарности - взаимодополнения групп атомов, осуществляемому через цепкие и прочные водородные связи.
Клетка-хозяин проявляет к наследственному аппарату вирусной частицы не просто "преступную слепоту", не узнавая возможного агрессора, а "особое дружелюбие". Это видно по тому, что ухищрения генной инженерии не позволяют встроить ген одного организма непосредственно в другой - чужая ДНК блокируется либо отторгается. Генные инженеры, как известно, пользуются векторами для таких операций - вирусами либо вирусоподобными частицами. Следовательно, вживление вирусов в природе является совершенно обыденным процессом, на который работает вся клеточная машина.
Что еще можно сделать с вирусом? Разбить его генетический аппарат? Но ведь это же будет основание ДНК -моносахарид рибоза, который образуется в самой клетке, являющийся этапом аденозинтрифосфатных превращений, происходящих в митохондриях, этих "энергетических станциях жизни".
Рибоза в клетке присутствует всегда, а уж фосфорные и азотные соединения, необходимые для построения нук-леотидов, присоединятся к ней сами. Образование "букв", которыми записаны все проявления жизни, - процесс не просто неотъемлемый от жизни, но и обеспечивающий ее. Вирус "приветствуется" клеткой не только потому, что это часть нуклеотида в готовом виде, а, следовательно, их взаимодействие пребывает в соответствии с законом минимума диссипации энергии, - на это есть куда более веская причина. Но - об этом чуть позже. Пока же ограничимся констатацией факта, что необходимую для жизни информацию порождает сама жизнь. [211]
Чтобы убедится в том, что жизнь - это логическое развитие свойственных нашему миру процессов, нужно присмотреться, как это сейчас и происходит в научном мире, к так называемой формозной реакции Бутлерова, открытой в конце XIX века. В свое время с ней были связаны надежды на искусственное получение пищи и освобождение человека от тяжелого сельскохозяйственного труда; открытие этой реакции вдохновило Владимира Винниченко на написание великолепного романа "Солнечная машина". Суть формозного процесса - в образовании Сахаров из формальдегида в присутствии ионов кальция или магния в обычных водных растворах при комнатной температуре. Автокатализаторами при этом становятся сами синтезируемые сахара, которых образуется целый набор, совершенно одинаковых по атомному составу, но с различными свойствам. Надежды на "легкую жизнь" не сбылись потому, что продукты образовываются не только приемлемые для человеческого организма, но и ядовитые, управлять же этим процессом оказалось невозможно. Опять-таки из-за непонимания информационных взаимодействий, сопровождающих вещественные превращения.
Биохимики считают, что для образования первичных нуклеотидов возможны аналоги рибозыл. При исследовании генов эукариот обнаружены остатки древнейших молекул, проявляющие признаки жизни, - рибозимы. Это - молекулы РНК, способные осуществить ферментативную функцию без участия белка: кстати, и рибосомам, раскодирующим генетическую информацию (трансляция), тоже свойственна активность такого рода.
Исследования, проведенные в Институте катализа СО РАМ совместно со специалистами Института биофизики, физических и математических институтов Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета, показали, что простейшие сахара могут образовываться и без реакции Бутлерова - облучением водного раствора формальдегида, а если вместо катионов кальция берется его соль [212] с фосфат-анионами (обычный природный апатит), то в реакции формальдегида с сахарами образуется рибоза. Реакция Бутлерова - только одна из возможных автокаталитических реакций, положившая начало естественному отбору молекул, ведущих к жизни. Другие еще нужно отыскать.
На основании ряда биохимических исследований академик РАН В. Пармон делает глубокий вывод: "...Появление жизни на основании РНК и ДНК предопределено. То есть, других форм жизни появиться не могло. И значит, ДНК и РНК образуются на любой планете, геологическая история которой сходна с историей Земли" ("Химия и жизнь", №5,2005 г.).
А если такой тип жизни на нашей планете предопределен, то предопределено и постоянное внедрение в живую клетку вирусных частиц - в дополнение к тем, что, обусловленные логикой развития жизни, образуются в самой клетке, предопределена их рекомбинация внутри той же клетки с последующим выходом во внешний мир в состоянии, которое называется зрелым вирусом. Это - нормальный механизм осуществления обратной связи между внутренним миром живой системы и внешней средой, на чем зиждется эволюционный процесс. Ведь эволюция - это непрерывная самоорганизация, порожденная необходимостью приспосабливаться к пространственно-временным изменениям, требующая необыкновенной гибкости и координации всех процессов. Вот тут и возникает вопрос, почему вирусы, которые наша медицина в своих инструкциях называет "дикими" (как будто существуют прирученные, как будто они возможны), не делая различия между вирионом и зрелым образованием, не просто естественны для клетки-хозяина, а - желательны, необходимы?
В поисках ответа обратимся к последним научным достижениям.
Самый масштабный научный проект "Геном человека", осуществляемый сразу двумя американскими фирмами - государственной и частной "Селера джиномикс", заставил биологов отказаться от очень комфортного представления: один ген - один белок. В 1999 году было идентифицирова[213] но четыреста тысяч фрагментов ДНК - скорее мелких, чем крупных. Показалось странным, что у человека генов столько же, сколько у мыши, да еще и разделенных "молчаливыми", вроде бы не выполняющими никакой функции участками. Государственная научная структура свои открытия опубликовала, частная скрывала, надеясь продать результаты коммерческим фирмам для медицинских целей. Идея, что вот-вот будут составлены генетические карты человека и болезнетворных агентов, от чего все станет понятным, повисла в воздухе. Многих смущало, что не понятно как соединить между собой прерываемые нитронами структурные гены, но надеялись, что правильно разработанная компьютерная программа сумеет собрать эти фрагменты, чтобы получить "вразумительный текст". Не получилось!
Как в свое время успехи молекулярной биологии не оправдали надежд на то, что будет найден ответ на вопрос, что такое жизнь, так и успехи современной генетики не прояснили процесс передачи информации от гена на белок.
Оказывается, нуклеотидная последовательность не дает преставления о том, какой белок она кодирует, более того, один ген способен кодировать очень много. Не структура, а организация генной активности (экспрессия), и ее алгоритмы (формы, образы) являются предметом эволюционного отбора. Сложная трехмерная структура белка изменяется под воздействием каких-то факторов, оставаясь неизменной на уровне аминокислотных последовательностей, и при этом меняется ее функция; отсюда - множество белков на основании одного и того же гена. Этим объясняется удивительная пластичность, с которой живая система реагирует на изменения окружающей среды. Каков же механизм этого процесса?
Недавно появились экспериментально подтвержденные сообщения о том, что модифицируют функции генов без изменения их нуклеотидной последовательности именно "бессмысленные участки" ДНК. Мозаика из экзонов и интронов становится источником практически неограни[214]ченных качественных вариаций информационных потоков. По-разному соединенные с фрагментами интроны обеспечивают новые полезные функции белка - либо дают возможность лучше справляться со старыми. Человеку нет нужды иметь генов больше, чем их имеет мышь или рыба фугу (у всех трех столь далеко отстоящих существ носителей наследственности 30 000 - 40 000), зато нужно много нитронов, чтобы подняться на вершину "лестницы жизни". Нечто подобное происходит и в математике: величины растут путем прибавления к "осмысленной цифре" разного количества "бессмысленных нулей" - оперируя с девятью знаками, можно достигнуть неограниченного эффекта. Так проявляется закон минимума диссипации энергии.
Итак, повторяем: самое важное не генная структура, а организация генной активности.
Но что обуславливает экспрессию генов, их связываемость с теми или иными участками нитронов? Что является конкретным механизмом осуществления обратной связи с окружающей средой, где каждая секунда оставляет след на пребывающих в коллоидном состоянии органических веществах?
Вот здесь и обратимся к вирусам - к причине предопределенности особенностей их строения, заставляющего скользить "по лезвию бритвы" между жизнью и нежизнью, воплощая в материю вещественных превращений тайну информационных взаимодействий окружающего мира.
Если 98% ДНК приходится на некодирующие участки, то логика возможности подсказывает, что именно туда и вживляются вирусы, создавая систему вирус-клетка, которая при необходимости будет затребована. В природе осуществляется постоянная генная инженерия, и не зря в своем слабом отображении этого процесса человек использует тот же механизм - вектор для вноса нужного гена, которым служит вирус либо вирусоподобная частица. В этом миссия "молчаливой ДНК": там и "воспоминания о прошлом", о преодоленном эволюционном пути, и "восприятие будущего", что, по сути, то же самое, ибо все в нашем мире подвержено автоколебательным процессам. Вживляясь в ДНК, [215] вирус может либо "дремать" до "востребованности" неизвестное время, либо дозреть, выйти из клетки с какой-то информацией о ходе идущих там процессов, нужных организации жизни в окружающей среде. Ведь стабильны и жизнеустойчивы не отдельные организмы, а нечто единое целое на всех уровнях его организации в непрерывном взаимодействии составляющих частей. Для этого связи должны быть обратными.
Последнее время начал проясняться механизм видовой изоляции: оказалось, что скрещиваться могут организмы, у которых одинаковые участки "эгоистической ДНК" располагаются в тех же фрагментах хромосом.
Итак, не будучи живыми, вирусные частицы являются носителями одного из основных признаков жизни - памяти, способности осваивать информацию, благоприятную для выживания при каких-то конкретных условиях.
Грани между геном и вирусом как носителем информации все больше размываются. По словам американского ученого Уильяма Гелбарта, "в отличие от хромосомы, ген -это не физический объект, а только концепция, вокруг которой за прошедшие десятилетия скопилось множество предрассудков. .. Вполне возможно, что наступит день, когда от термина "ген" уже не будет никакой пользы и употребление его, по существу, превратится в препятствие на пути осмысления генома". Кажется, это происходит уже сейчас.
Делаем выводы;
- Образование нуклеотидов заложено в фундамент развития жизни, а, следовательно, зарождение вирусных частиц в клетке, их туда проникновение и выход - это осуществление механизма обратной связи между внутренней средой живой системы и окружающим миром.
- Эволюция - это непрерывная самоорганизация процесса жизни, порожденная необходимостью приспосабливаться к пространственно-временным изменениям. Предметом эволю[216]ционного отбора является организация генной активности; функции генов способны модифицироваться без изменения их нуклеотидной последовательности за счет сочетания с вроде бы "бессмысленными" участками - нитронами.
- Интроны обогащаются необходимой для структурных генов информацией за счет вживления туда вирусной ДНК: в природе осуществляется не столько мутационный процесс, сколько процесс непрерывной генной инженерии.
- Вирусы являются носителями биологической памяти; грань между вирусом и геном существует скорее в нашем представлении о мире, чем в реальности.
6. Истки патологии
Обратимся к крайне важному для практики человеческой жизни вопросу: если образование вирусов в клетке живого организма и их туда внедрение предопределено развитием жизни на нашей планете, то что же такое болезнь и как человеку надлежит воспринимать связанные с вирусами патологии функционирования собственного организма? Не считать же их настолько естественным явлением, чтобы с ними не бороться! Вторая крайность попытки, воплощения которой столь же нереальны, как и попытки расправиться с любыми считаемыми деструктивными агентами.
В поисках ответа кратко проанализируем основные положения принятой на сегодняшний день вирусной теории.
"Число вирусов приближается..." - можно прочитать в научных статьях. Разрыв между цифрами огромный, но дело не в этом. Что имеют в виду авторы - зрелые вирусы? А кто способен посчитать вирионы - без оболочек и в оболочках, которые сбрасываются, когда частица проникает в клетку? Если внутри клетки вирусные частицы подлежат трансформации, при которой возникают новые образования, то сколько их может быть? Такие образования принято называть мутантами, но правильно ли это? Мутации - это наследуемые изменения генетического материала. Да, оспа[217] свирепствовала в течение столетий, да, следы полиомиелита находят на египетских мумиях: собственно говоря, обретение способности подпадать под дарвиновскую триаду, если можно так выразиться, - цель вируса, осуществление которой ставит его на поток эволюционного развития. Но можно ли назвать мутантами систему, состоящую из 3-10, даже сотни нуклеотидов, перестановка которых радикально меняет ее свойства? Можем ли мы быть уверены в том, что они передаются по наследству? Вирус Н5N1 назван мутант-ным в связи с изменениями в его капсиде. Но ведь обрел он ее в клетке-хозяине, а капсида, согласно устоявшимся взглядам, образуется из мембран зараженной клетки, содержащей встроенные вирусные частицы (следует понимать, встроенные ранее). Значит, речь идет скорее о мутации клетки-хозяина, чем о мутации вирусной частицы, ведь неясно, что произошло с ее генетическим содержимым.
Итак, напрашивается логический вывод, что современной медицине необходимо различать мутанты и рекомбинанты (наш термин), представляющие, образно говоря, "племя младое незнакомое" на конвейере непрерывной организации жизни. Очевидно, и миссия этих сущностей разная.
Считается, что проникновению вируса в цитоплазму клетки предшествует связывание его с особым белком-рецептором на клеточной поверхности, по типу "замок-отмычка", свойственному и микроорганизмам. Но как попадают туда вирусы без внешних оболочек: аденовирусы, паповирусы?
Классификация вирусов ориентирована исключительно на внешние признаки и способ репликации. Последнее, пожалуй, единственное, что позволяет выделять эти странные порождения природы в отдельную группу, ибо строение пока что никакого представления об их функции не дает. Точнее, такие закономерности не найдены.
Присмотримся же к тому, как вирусы реплицируются.
Согласно опять-таки общепринятым взглядам, реплицируются не целые вирусы, а вирусные частицы, навязывая клетке свою генетическую программу, используя ее обмен [218] веществ, ведь собственного они не имеют. Вирогению оценивают, как и все связанные с вирусами взаимодействия, в общих чертах: вирусная нуклеиновая кислота освобождается от капсиды, транскрибируется в матричную РНК, перемещается на рибосомы, где заменяет "клеточные инструкции" на свои собственные: вот так вроде бы начинается инфекционный процесс. Далее накапливаются вирусные частицы с последующим выходом "взрослых", когда клетка гибнет, либо отпочковыванием, точнее - похожим на от-почковывание процессом: в последнем случае клетка может долго, а возможно, столько, сколько ей положено, сохранять свою жизнеспособность.
Что дальше? А дальше происходит перекомбинация вирусных частиц с образованием чего-то нового. Итак, в клетку попадает вирион и размножаются вирионы, а классификации подлежит вирус, вызревший в ней на протяжении неизвестно какого отрезка времени, путем неизвестно какого количества перекомбинаций.
Вот здесь, а не в проникновении вирусной частицы, и надлежит искать патологию, которая зависит от того, как клетка воспримет образование в ней новой сущности.
При этом прослеживаются три принципиально разные сценария развития событий:
1. Клетка гибнет, не выдержав энергетической нагрузки.
- Клетка продолжает функционировать, выпустив на волю "агрессоров", захвативших часть ее оболочки. Последний случай говорит о "сродстве" вирусной частицы и клетки-хозяина, об их готовности к симбиозу.
- Вирусная ДНК сразу интегрируется в ДНК клеткихозяина, геном вируса становится частью генетического аппарата клетки и реплицируется в составе клеточной ДНК, выполняя какую-то функцию. Считается, что через много лет, когда вирус может вновь появиться, осуществится механизм синтеза вирусных белков, которые, соединяясь с вирусной ДНК, сформируют новые вирионы.
- Возникает вопрос: что это за "вирус вновь?" И о каких белках идет речь, если они сосредоточены в необязатель[219] ной для вируса капсиде? И как белок "объединяется" с вирусной ДНК?
В общем, в картине вирогении много явной неразберихи. Наиболее изучен процесс проникновения фага в бактерию. Но ведь это только одно из проявлений вирусного многообразия, и на его основании судить об общей картине нельзя. Общими могут быть только движущие силы процесса организации жизни, где каждая составляющая имеет свое предназначение, интегрируясь в единое целое, изменяя его свойства. В частности, и вирусы.
В том, что это - мобильные наборы генетической информации, сейчас уже мало кто сомневается. Но принято считать, что вирусы произошли в результате обособления (автономизации) отдельных генетических элементов клетки, получивших, кроме того, способность передаваться от организма к организму. А может, наоборот? - Вирусы, эти мобильные наборы генетической информации, обогащают наследственный аппарат клетки-хозяина? Реком-бинировавшись, выходят из нее? Естественно! Ведь таким образом осуществляется петля обратной связи - информационной - организма со средой и среды с организмом, делающая наш мир единым целым.
Да и как бы функционировали биоценозы, если бы в них не действовал обмен не только веществом через "цепочки питания", но и генетической информацией, делающей такой обмен возможным? Впрочем, это тема отдельного исследования, мы же сосредоточим внимание на близких к медицине аспектах.
Творец вирусо-генетической теории рака В. Зильбер призывал видеть разницу между опухолеродными вирусами и "инфекционными агентами", вызывающими в основном воспалительные и некротические процессы. Развивая эту мысль, предлагаем ставить вопрос о познании не вирусов вообще, как это теперь принято (а часто вирусы упоминают через запятую с микроорганизмами, не делая разницы), а о взаимодействии организма с вирусами. Именно этот процесс надлежит ставить в центр [220] внимания, осознавая, что корень патологии не в самом вирусе, а в реакции организма на его проникновение. Ибо вирус - это калейдоскоп, где один и тот же узор может не повториться, а если и повторится, то потому только, что он загнан в какой-то канал информации, необходимой для взаимного функционирования. Исходя из этого, предлагаем делить вирусы на адаптационные и кризисные, точнее, могущие стать кризисными, ибо один и тот же вирус в разных организмах может проявить себя по-разному.
Предназначение вируса - перейти от инертного состояния, свойственного химическому веществу - нуклеотиду, к состоянию интегрального компонента сложных живых систем, внося в него какую-то информацию, необходимую и макро-, и микросистеме.
В каких случаях возможны кризисные отношения? В случае неприятия вируса клеткой, в том числе и вызванное медицинскими препаратами, либо в случае вторжения в организм зрелого вируса, сформировавшегося в другом организме. Обращаем внимание на то, что облигатных (обязательных) паразитов мало - да и то их открытие может быть следствием ограниченности знаний о них.
Ведь общая тенденция такова, что ни один паразит не может иметь только одного хозяина: он либо уничтожил бы его, либо у того развился бы иммунитет - в двух случаях существование агрессора было бы невозможным. Любая сущность, нуждающаяся в чужих обменных процессах, заинтересована в расширении ареала действия, в завоевании новых и новых экологических ниш. Не принося вреда первичному хозяину, где произошло взаимное приспособление, вирус может стать очень опасным для иного организма, где путь взаимного притирания еще надлежит пройти. С другой стороны, вирус, типичный для одних организмов, может выработать у других иммунитет к своим "сородичам", как это произошло с коровьей оспой. Исследовать нужно каждый отдельный случай, отталкиваясь от движущих механизмов природы, не поддаваясь [221] искушению распространить нечто хорошо изученное на все явления в интегративной системе вирус-хозяин.
В этом плане наводят на размышление эпидемии гриппа, который с учетом темпов эволюционного процесса надо считать новой болезнью. Впервые он зарегистрирован в России в 1886 и 1887 годах, первая пандемия пришлась на 1889-1890 годы, дальше число смертельных случаев увеличивалось, достигнув максимума в 1918 году, когда зловещая "испанка", охватив все страны, уничтожила 25 миллионов человек - больше, чем умерло от ранений за четыре года на фронтах Первой мировой войны. По мнению известного в свое время эпидемиолога Гринвуда, наибольшее зло от "испанки" заключается в том, что она дала толчок какому-то процессу в человеческом организме, и "теперь грипп с нами не расстается", "нам никак не удается вернуть утраченные позиции".
И не удастся. Ведь первые эпидемии гриппа совпали с бурным развитием научно-технического прогресса, в частности, транспортных средств, засорением атмосферы заводскими выбросами. По сравнению с тем, что происходит сейчас, это нам кажется "детским лепетом", но важен ведь первый толчок, к которому живому организму надо приспособиться. В начале прошлого столетия в лесах, окружающих промышленные города, потемнели бабочки березовой пяденицы: ранее крайне редкая мутация стала нормой, а это свидетельствует о многом. В отношениях с гриппом мы не вернем утраченные позиции, ибо не избавимся от необходимости приспосабливаться к эволюционному развитию техносферы, а этот механизм обеспечивает очень вариабельный вирус, участвующий в РНК-превращениях наследственного аппарата, о чем свидетельствует его строение.
Итак, кризисность вирусов гриппа - отражение кризиса взаимоотношений человека с природой. [222]