В новом исследовании, результаты которого были опубликованы в журнале Nature, был предоставлен наиболее полный на сегодняшний день анализ эволюционных взаимоотношений вируса гриппа и различных видов его носителей.
Учёные выяснили, что вирус эволюционирует с разной скоростью в зависимости от носителей, а также рассмотрели некоторые устоявшиеся стереотипы (например, что вирус передаётся от диких птиц к домашним, но никак не наоборот). Также эта научная работа помогла разгадать происхождение вируса, вызвавшего беспрецедентно тяжёлую пандемию гриппа в 1918 году.
Учёные и эксперты в области здравоохранения рассматривали историю гриппа, его генетические изменения с течением времени и со сменой видов-носителей. Полученные результаты, скорее всего, повлияют как на оценки рисков для здоровья населения, так и на развитие новых вакцин.
«Теперь у нас есть действительно полное эволюционное древо вирусов для всех носителей – птиц, людей, лошадей, свиней, а также знание об изменениях, происходящих с вирусом по ходу эволюции, – комментирует Майкл Уороби (Michael Worobey), профессор экологии и эволюционной биологии из Аризонского университета. – Подход, разработанный нами, куда эффективнее для понимания истории и истинного процесса эволюции, нежели все, использованные ранее. Если вы не будете учитывать тот факт, что в каждом виде носителя грипп развивается иначе, с разной скоростью, вы можете получить бессмысленные результаты относительно того, когда и откуда появились пандемические вирусы. Но как только вам удастся создать эволюционные деревья для этих вирусов, всё встанет на свои места и обретёт смысл».
По словам Уороби, эта идея возникла у него «на кухонном столе»: он рассматривал множество эволюционных деревьев, распечатанных на бумаге, и замерял длину их ветвей обычной пластиковой линейкой. Тогда он увидел, что, как и на настоящем дереве, ветви на этих «росли» с разной скоростью для людей, лошадей и птиц.
Соратник Уороби Эндрю Рамбо (Andrew Rambaut) из Эдинбургского университета проделал те же измерения с помощью компьютеров. «Мы разработали программное обеспечение, позволяющие проследить скорость развития вируса в зависимости от носителя», — рассказывает учёный.
С помощью этого подхода команда проанализировала набор данных с более чем 80 тысячами генетических последовательностей, позволяющих проследить глобальное разнообразие вируса гриппа А. Вирус гриппа А подразделяется на 17 так называемых HA-подтипов (по количеству различных поверхностных белков гемагглютинина и 10 NA-подтипов (по количеству различных поверхностных белков нейраминидазы. Сочетания могут быть самые разнообразные – например, птичий грипп H1N1, H7N9 и так далее.
Новая родословная вируса гриппа показала, какие виды смогли сменить носителей и когда. Например, выяснилось, что 8 геномных сегментов вируса птичьего гриппа не настолько древние, как предполагалось ранее.
«Как оказалось, вирус птичьего гриппа не обладает какой-то внушительной историей в большинстве своих генов, которые в принципе не намного старше, чем изобретение телефона», – рассказывает Уороби.
В генетических данных также была обнаружена «подпись», давшая основание предположить, что нечто революционное случилось с вирусом птичьего гриппа, с большинством его генетического разнообразия. Возможно, эти изменения похожи на внезапную эволюцию вируса, вызвавшую исторические события в конце XIX столетия.
«В 1870-х годах обширная вспышка лошадиного гриппа прокатилась по всей Северной Америке, – рассказывает автор исследования. – Лошади и мулы заболели в большинстве городов. Возможно, примерно 5% из них погибли. Половина Бостона сгорела во время вспышки, потому что не было лошадей, способных везти пожарные вагоны. На Западе кавалерия выступала против апачей пешком. Это произошло в то время, когда лошади были важной частью жизни, так что вспышка такого гриппа серьёзно подорвала экономику».
Созданные учёными эволюционные деревья показали глобальную замену генов в вирусе птичьего гриппа, совпавшую с началом эпидемии лошадиного гриппа.
Предыдущие исследования, кстати, анализировали старые газетные заметки и обнаружили сообщения о том, что в первые дни после начала лошадиного гриппа имели место неоднократные вспышки гибели кур и других домашних птиц. Так что связь между двумя эпидемиями практически очевидна, хотя эволюционные результаты не позволяют окончательно определить, от кого к кому передался вирус: от лошадей к птицам или же наоборот.
Нынешняя работа проливает свет на давние тайны человеческих эпидемий. Например, с тех пор, как прошла пандемия гриппа 1918 года, учёным так и не удалось выяснить географические истоки генов губительного вируса.
«Наше исследование изменило это, – продолжает Уороби. – Теперь ясно, что большую часть своего генома вирус 1918 года получил от птиц, обитающих в западном полушарии. Предположительно, родиной вируса была Северная Америка».
Результаты работы также опровергают общепринятое мнение о том, что основным переносчиком вируса гриппа являются дикие птицы; от них же заражаются домашние птицы и животные, вплоть до человека. Уороби говорит, что генетика указывает на то, что многие виды вирусов впервые зародились именно в домашней птице, а затем уже передались в дикую природу.
Автор: Маргарита Паймакова