Дело зашло в тупик – данные против догмы – пока несколько молодых ученых на стыке 1960-х и 1970-х годов не обнаружили, что природа не особо обращает внимание на догмы. Оказалось, что некоторые вирусы (самый известный современный пример – ВИЧ) искусно манипулируют ДНК. В частности, вирусы могут «уговорить» зараженную клетку провести обратную транскрипцию вирусной РНК в ДНК. Что еще страшнее, они могут обманом заставить клетку внедрить новоиспеченную вирусную ДНК в свой геном. Словом, эти вирусы могут сливаться с клетками. Они не проявляют никакого уважения к линии Мажино, которую мы предпочли бы провести между «своей» и «чужой» ДНК.
Эта стратегия для зараженных клеток может показаться слишком мудреной: зачем РНК-вирусу вроде ВИЧ заботиться о том, чтобы конвертироваться в ДНК, при том что клетка в любом случае транскрибирует эту ДНК обратно в РНК? Если учесть, насколько РНК продуктивнее и мобильнее, чем ДНК, все это видится еще менее понятным. Одинокая РНК может образовывать рудиментарные белки, в то время как одинокая ДНК в такой ситуации попросту бездействует. РНК может сама себя копировать, как на рисунке Эшера, где две руки рисуют друг друга. Принимая во внимание все эти доводы, большинство биологов верит в то, что РНК предшествовала ДНК в истории образования жизни, так как жизнь в ее зачаточном состоянии весьма нуждалась в фантазии искусных клеток, способных копировать себя. Это называют «гипотезой мира РНК»[37].
Тем не менее сначала Земля представляла собой настоящее поле битвы, и сравнение РНК с ДНК тут довольно надуманно. Символы РНК, объединенные в одинарную, а не двойную цепочку, постоянно подвергались нападению. Кроме того, в РНК имеется дополнительный атом кислорода, входящий в состав кольцевых молекул сахара рибозы: за счет него рибоза как бы поедает собственный хребет и сокращает РНК, если она вырастает слишком большой. Таким образом, хрупкой РНК пришлось уступить ДНК приоритет в постройке чего-то действительно прочного, способного действовать, плавать, расти, драться, спариваться – словом, полноценно жить. Этот переход к менее подверженной разрушениям среде произошел несколько миллиардов лет назад и стал, возможно, самым важным шагом в истории возникновения жизни. В какой-то мере этот процесс напоминал переход, скажем, от устной поэзии Гомера к литературе в письменной форме: бесстрастный ДНК-текст лишен разнообразия, которое есть у РНК, не зависит от тона голоса и жестикуляции; однако «Илиада» и «Одиссея» не дошли бы до нас, если бы не были записаны чернилами на папирусе. ДНК сохранилась до наших дней подобно письменному тексту.
И вот почему вирусы конвертируют РНК в ДНК после заражения клетки: ДНК более выносливая, более жизнеспособная, чем РНК. После того как эти ретровирусы – название дано за то, что они активизируют ДНК, затем РНК, а затем уже белки, то есть противоположно догме – вплетают себя в клеточную ДНК, и клетка будет точно копировать вирусные гены до тех пор, пока она сама и вирус будут живы.
* * *
Открытие манипуляций вирусной ДНК объяснило, что случилось с бедными курами в лаборатории Роуса. После инъекции вирусы через межклеточную жидкость проникли в мышечные клетки. Затем они снискали расположение ДНК курицы и перепрограммировали механизмы всех зараженных мышечных клеток на изготовление как можно большего числа собственных копий. Оказывается – вот в чем суть! – великая стратегия вирусов, распространяющихся с сумасшедшей скоростью, состоит в том, чтобы убедить клетки, зараженные вирусной ДНК, размножаться так же активно. Вирусы делают это, разрушая генетические генераторы, которые предотвращают клетки от непрерывного деления. В результате – стремительно растущие опухоли и много мертвых птиц. Трансмиссивный рак вроде этого атипичен – большинство раковых заболеваний имеют другие генетические причины, но для многих животных рак, вызываемый вирусами, несет серьезную угрозу.
Новая теория генетических вторжений, конечно, была нестандартной – даже Роус сомневался в некоторых ее положениях. Но стоит признать, что ученые того времени фактически недооценили возможности вирусов и прочих микроорганизмов внедряться в ДНК. Слово «вездесущий» не образует степеней сравнения: нечто может или быть, или не быть вездесущим. Поэтому извините меня за этот оборот, но я должен сказать о полной, абсолютной и совершенной вездесущности микробов. Эти маленькие козявки населяют каждое живущее существо – так, человеческий организм кормит в десять раз больше микробов, чем производит клеток – и заняли все возможные экологические ниши. Есть даже целый класс вирусов, заражающих исключительно других паразитов[38], которые едва превосходят эти самые вирусы по размеру. В целях стабильности многие из этих микроорганизмов внедряются в ДНК и зачастую оказываются достаточно проворными, чтобы заменить или замаскироваться, чтобы обойти оборону наших органов. (За последние пару лет один только ВИЧ поменял с А, Ц, Г и Т больше своих генов, чем было у всех приматов за пятьдесят миллионов лет.)
До 2000 года, когда завершился проект «Геном человека», биологи даже не представляли, насколько широко микробы могут распространиться в организмах высших животных. Даже слово «человек» в названии проекта можно посчитать некорректным, так как оказалось, что целых 8 % нашего генома вообще не имеет отношения к человеческим генам: четверть миллиарда пар оснований в нашем организме – это старые гены вирусов! Уникальные человеческие гены занимают всего лишь около двух процентов общей ДНК – то есть можно сделать вывод, что каждый из нас вчетверо больше вирус, чем человек. Один из первых исследователей вирусной ДНК, Робин Вайс, охарактеризовал эти эволюционные отношения предельно просто: «Если бы воскрес Чарльз Дарвин, он бы с удивлением узнал, что люди произошли не только от обезьян, но и от вирусов».
Как это могло произойти? С точки зрения вирусов колонизация животной ДНК очень даже имеет смысл. При всем своем коварстве и лицемерии, ретровирусы, вызывающие рак или СПИД, глупцы глупцами в одном отношении: они слишком быстро убивают своих хозяев и погибают вместе с ними. Но не все вирусы ведут себя подобно микроскопической саранче и уничтожают все, куда приземляются. Менее амбициозные экземпляры наловчились не разрушать слишком много, и при весьма сдержанном поведении они все же стимулируют клетку потихоньку копировать себя в течение многих лет. Еще лучше, если вирусы проникают в сперматозоиды или яйцеклетки: в таком случае они могут склонить клетку-хозяина к передаче вирусных генов новому поколению, позволяя вирусу сколько угодно «жить» в организмах потомков. Подобное прямо сейчас происходит у коал, и ученым удалось проследить, как ретровирусная ДНК распространяется через сперматозоиды этих зверьков. То, что эти вирусы уже испортили ДНК у такого большого количества животных, может намекнуть нам, что подобные проникновения случались всегда, и в таких масштабах, что страшно даже подумать.
Из всех «потухших» генов, имеющихся в человеческой ДНК, подавляющее большинство пережило фатальные мутации и больше не функционирует. Но, с другой стороны, эти гены сидят в наших клетках нетронутыми и помогают достаточно подробно изучить оригинальный вирус. В 2006 году французский вирусолог Тьерри Хейдман использовал человеческую ДНК, чтобы воскресить потухший вирус – настоящий «Парк юрского периода» в чашке Петри! И это оказалось поразительно легко. Строки некоторых древних вирусов многократно появляются в человеческом геноме (число копий варьируется от десятков до десятков тысяч). Однако смертельные мутации появляются случайно, в разных точках каждой копии. Таким образом, сравнивая эти цепочки, Хейдман сумел разгадать, как должен выглядеть оригинальный, здоровый вирус, просто подсчитав, какой из символов ДНК наиболее часто встречается в копиях на одном и том же месте. Хейдман утверждал, что вирус безвреден, однако когда его ввели в клетки других млекопитающих – кошки, хомяка, человека – все клетки оказались зараженными.
Вместо того чтобы делать из этой ситуации трагедию (ведь не все древние вирусы безвредны) или пророчествовать апокалипсис от того, что вирусом завладеют злоумышленники, Хейдман праздновал это воскрешение как научный триумф. Он назвал свой вирус Фениксом в честь мифологической птицы, возрождающейся из собственного пепла. Другие ученые повторяли опыты с другими вирусами, и таким образом была основана новая научная дисциплина – палеовирология. Крохотные хрупкие вирусы не оставляют после себя окаменелостей, подобно тем, которые выкапывают настоящие палеонтологи, однако палеовирологи находят столь же ценную информацию в древней ДНК.
Тщательное изучение этих «окаменелостей» показывает, что на самом деле наш геном даже может более чем на 8 % состоять из вирусных генов. В 2009 году в человеческой ДНК были обнаружены четыре участка, представляющие собой борнавирусы – микроорганизмы, с незапамятных времен заражавшие копытных животных. Борнавирус получил название от особенно грандиозной вспышки заболевания среди лошадей в 1885 году, в кавалерийских полках близ Борна (Германия). Неожиданно взбесившиеся лошади сами себе разбивали головы. Около сорока миллионов лет назад несколько бродячих борнавирусов попали в организмы наших обезьяноподобных предков и нашли себе укрытие в их ДНК. Этого никто не знал и не замечал, потому что борнавирус не относится к ретровирусам, поэтому ученые не думали, что он обладает молекулярными механизмами, конвертирующими РНК в ДНК и позволяющими вирусу куда-либо внедриться. Однако лабораторные тесты доказали, что борнавирус может вплестись в человеческую ДНК в течение всего лишь тридцати дней. Причем, в отличие от мутировавшей ДНК, которую мы получаем от ретровирусов, два из четырех участков ДНК борнавируса функционируют так же, как здоровые гены этого микроорганизма.
