Птичий грипп, свиной грипп и Эволюция

Где здесь эволюция?

На сегодняшний день нельзя даже с уверенностью сказать, являются ли вирусы живыми организмами, так как же можно утверждать, что они могут эволюционировать? Но они, определенно, могут. Чтобы участвовать в естественном отборе, организм должен обладать генетической вариабельностью, наследственностью, достаточным временем, а также испытывать на себе действие факторов селекции. Всем этим вирусы располагают в избытке. По этой причине птичий грипп, или вирус H5N1, эволюционирует очень быстро и действительно может начать передаваться от человека к человеку.


Вирус птичьего гриппа H5N1, электронная микрофотография.

H5 и N1 – обозначения белков капсида (белковой оболочки) вируса, на которые в нашем организме вырабатываются антитела. H – это гемагглютинин (белок, склеивающий эритроциты крови), N – нейраминидаза (фермент, отвечающий за проникновение вируса в клетки и выход из нее). Некоторые штаммы вируса гриппа, например H3N2, распространены среди людей очень широко и сегодня не представляют особой опасности, хотя в прошлом, когда в человеческой популяции еще не выработалась иммунологическая устойчивость к ним, также вызывали пандемии, уносившие немало жизней. К сожалению, пока человеческая иммунная система не способна быстро распознать вирус H5N1 и справиться с ним, из-за чего человеческий организм беззащитен перед заболеванием. На сегодняшний день у вируса птичьего гриппа нет генов, позволяющих ему стать высоковирулентным, то есть получить высокую инфицирующую способность. Но эволюция способна это изменить.

Вирусы эволюционируют очень быстро, приобретая генетическую информацию двумя основными путями. Иногда они претерпевают случайные мутации, что свойственно всем живым организмам, в том числе человеку. Тем не менее, случайная изменчивость вирусов гораздо выше, чем изменчивость генома человека, поэтому, размножаясь, вирусы производят очень широкий спектр генетически различного потомства. Соответственно, чем выше генетическая изменчивость, тем больше у вирусов шансов приобрести мутации, которые дадут им преимущество в выживании. Тем не менее, посредством случайных мутаций вирус H5N1 очень нескоро сможет передаваться от человека к человеку.

Наиболее вероятной перспективой такого изменения вируса может быть то, что вирус птичьего гриппа получит все необходимые гены непосредственно от вируса H3N2. Вирусы обладают уникальной способностью встраивать участки генома других вирусов в свой геном. Такая возможность возникает, когда один организм инфицирован сразу двумя штаммами вируса или даже двумя совершенно разными вирусами. Человек, заразившийся обычным человеческим гриппом и птичьим, может послужить живым инкубатором, в котором возникнет новый штамм H5N1.

Таким образом, каждый новый случай заражения человека вирусом H5N1 – это новая возможность для вируса приобрести нужные мутации или же нужные гены, позволяющие повысить свою вирулентность. Этим и объясняются столь жесткие меры, принятые санитарно-эпидемиологическими службами против домашних птиц.

Поводов для паники нет, однако следует осознавать, что новая пандемия гриппа сегодня – вполне реальна. Конечно, клиницисты и биологи предпринимают все меры, чтобы не допустить подобного, разрабатывая профилактические антивирусные препараты, применение которых замедляет распространение и эволюцию вируса, выигрывая исследователям время на разработку действенных вакцин.

К 2008 году в Европе практически забыли о птичьем гриппе, хотя инфекция сохранилась в таких странах, как Индонезия, Бангладеш, Вьетнам и Египет, где до сих пор изредка фиксируют случаи заболевания. В настоящее время все еще ведутся исследования по разработке вакцины против птичьего гриппа. Наилучшей вакциной может стать такой препарат, который возможно будет производить в больших количествах и долго хранить на случай внезапной вспышки заболевания. Однако птичий грипп, как и многие другие вирусы, является с этой точки зрения проблемой, которая состоит в его генетической изменчивости. По уже указанным причинам – высокой мутационной активности и обмену участками генома с другими вирусами, в каждый момент времени в природе присутствует сразу множество штаммов H5N1, что очень мешает разработчикам вакцины. Чтобы обеспечивать наилучшую защиту, вакцина должна быть специфичной к данному штамму вируса. Вопрос в том, какая разновидность вируса H5N1 должна стать основой для такой вакцины. И ответ на этот вопрос дать невозможно, пока не начнется та самая эпидемия, против которой должна быть разработана вакцина. А после этого для создания вакцины потребуется несколько месяцев.

Для повышения эффективности вакцины возможно использовать так называемые адъюванты – вещества, повышающие эффективность вакцин. С помощью адъювантов можно сделать вакцину, не на 100% специфичную к данному штамму вируса, эффективной против этого вируса. В 2008 году в мире было произведено около 100 миллионов доз такой неспецифичной вакцины против гриппа H5N1, обнаруженного в 2004-2005 годах. Такая вакцина может обеспечить не самую лучшую, но все же защиту в случае новой вспышки заболевания.

В 2009 году появился новый вирус – вирус так называемого свиного гриппа. Этот штамм был обнаружен в марте 2009 года в Мексике, назван S-OIV или H1N1 и с того момента случаи заболевания им были зафиксированы в 70 странах. В отличие от птичьего гриппа, свиной грипп передается от человека к человеку, что делает его гораздо более опасным. В то же время, его симптомы гораздо мягче и он не всегда требует госпитализации.

Современные эволюционные исследования показали, каким образом мог возникнуть штамм H1N1. Как было сказано выше, многие вирусы могут захватывать участки генома от других вирусов, если один организм-хозяин инфицирован несколькими штаммами одного вируса или даже разными вирусами. Международная группа исследователей изучила генетический материал вирусов, выделенных из птиц, свиней и человека. Некоторые из проанализированных образцов были собраны еще в 1979 году. Оказалось, что S-OIV является именно продуктом обмена генетическим материалом между вирусами. По-видимому, этот обмен произошел при попадании в организм свиньи одновременно вирусов птичьего и человеческого гриппов. Более 30 лет назад вирус евразийского свиного гриппа включил в свой геном несколько генов птичьего вируса. Затем другой штамм вируса свиного гриппа обменялся генами с вирусом птичьего гриппа и с вирусом обычного сезонного гриппа, которым люди заражаются каждую зиму. А потом эти два видоизменившихся вируса свиного гриппа еще раз обменялись участками геномов, в результате чего возник вирус, способный передаваться от свиней человеку и от человека человеку и быстро распространившийся из Мексики по всему миру.



Возможно, какое-то время вирус циркулировал в популяции домашних свиней, прежде чем произошло первое заражение человека – трудно сказать, какова была продолжительность этого периода, поскольку никто не ведет систематического мониторинга вирусных заболеваний животных. Тем не менее, можно с уверенностью сказать, что вирус продолжит эволюционировать. Постоянное перемещение животных и людей по всему миру увеличивает шансы на встречу в организме одного хозяина нескольких генетически очень различных вирусов, которые теоретически могут обменяться участками геномов. По этой причине эпидемиологические службы всех стран пристально следят за самыми незначительными вспышками новых инфекций, чтобы иметь возможность вовремя принять меры и не допустить эпидемий и пандемий новых опасных заболеваний.

По материалам:
Understanding Evolution