Текст уведомления здесь

Летящий на крыльях ночи

Откуда нам стоит ждать следующей опасной инфекции

Авторы недавней статьи в Nature проанализировали распространение вирусных заболеваний среди животных. Похоже, что следующих опасных вирусов нам стоит ждать от южноамериканских летучих мышей.
Добавить в закладки
Комментарии

История, случившаяся полвека назад в тихом университетском городке в центре Европы живо напоминает начало остросюжетного фильма-катастрофы. В первые дни августа 1967-го в университетскую клинику Марбурга поступило несколько пациентов с одинаковыми симптомами: высокой температурой, сильной лихорадкой и мышечной болью.

Вирус Марбург, изображение получено на просвечивающем электронном микроскопе. Фото: Fred Murphy, J. Nakano / CDC / Public domain
Вирус Марбург, изображение получено на просвечивающем электронном микроскопе. Фото: Fred Murphy, J. Nakano / CDC / Public domain

Они напоминали обычный грипп, однако вскоре сменились тяжелыми поражениями внутренних органов и кровоизлияниями в различные ткани. Через несколько дней похожие случаи были зарегистрированы во Франкфурте и в Белграде. Анализы пациентов поставили медиков в тупик — ни один из известных возбудителей, попавших под подозрение, так и не был обнаружен. Стало понятно, что человечество столкнулось с новым патогеном.

Вспышку заболевания удалось довольно быстро остановить, но тем не менее 31 человек успел заразиться, а семеро пациентов погибли. В течение рекордных трех месяцев была проделана колоссальная работа и загадочный патоген нашли. Он оказался первым членом нового рода вирусов — Filoviridae. Его назвали по месту выделения и первой вспышки — вирус Марбург.

Все первично заразившиеся были учеными и работали с тканями зеленых мартышек Chlorocebus aethiops. Заболевшим не посчастливилось получить обезьян из одной и той же партии, пойманной накануне в Уганде. Однако мартышки оказались лишь невинным промежуточным носителем вируса — для них самих он даже более опасен, чем для людей, — сам же природный резервуар инфекции будет найден лишь годы спустя.

Через 10 лет в Африке произошла первая эпидемия загадочной лихорадки с очень похожими симптомами. Ее причиной оказался близкий родственник вируса Марбург — позднее он будет назван вирусом Эбола. Еще более смертоносный и заразный, он еще сильнее привлек внимание ученых к поиску естественного резервуара филовирусов. Когда же в 2014 году в Западной Африке началась самая масштабная в истории эпидемия Эболы, унесшая десятки тысяч жизней, эти работы стали гораздо более напряженными, если не сказать — нервными. И это дало свои результаты: основным природным резервуаром вируса оказались популяции летучих мышей, уже долгое время бывших главными подозреваемыми в его переносе.

Вирусы Марбург и Эбола — очень яркие, но, к сожалению, не единственные примеры того, как естественное для животных заболевание может легко распространиться на людей. Такие опасные для людей инфекции животного происхождения называют зоонозами. ВИЧ, птичий грипп, лихорадка Зика, атипичная пневмония — список этих заболеваний можно продолжать еще очень долго. Практически каждый год из дебрей очередного тропического леса, как черт из табакерки, выскакивает новая, толком неизвестная медикам зараза.

Конечно, сам по себе процесс передачи новых заболеваний от животных к человеку происходил всегда, тут нет ничего нового. Так, в какие-то эпохи, например во время одомашнивания животных, он даже мог идти более активно, чем сейчас. Но в предыдущие столетия у новых болезней было не так уж много шансов распространиться в глобальном масштабе. В современный же мире, с его бешеном ритмом и развитой транспортной инфраструктурой, редчайший вирус, подцепленный незадачливым охотником на обезьян в гуще джунглей, в течение считанных недель может добраться до мегаполисов с их миллионами жителей.

Молотоголовый крылан Hypsignathus monstrosus — потенциальный естественный резервуар вируса Эбола. Фото: abedilartey / iNaturalist.org / CC BY-NC 4.0
Молотоголовый крылан Hypsignathus monstrosus — потенциальный естественный резервуар вируса Эбола. Фото: abedilartey / iNaturalist.org / CC BY-NC 4.0

Один из столпов современной эпидемиологии — грамотный прогноз. Все-таки боржоми лучше пить, пока почки еще при вас. Ведь когда очередной вирус предстанет перед изумленным человечеством, изучать пути его передачи будет уже поздно. Поэтому команды вирусологов постоянно работают в самых удаленных уголках планеты, пытаясь предсказать, откуда нам стоит ждать следующего удара. И здесь нужно отдельно рассказать, почему ученые уделяют столько внимания именно вирусным заболеваниям животных.

Вирусы — высокопрофессиональные внутриклеточные паразиты, неспособные размножаться вне тел хозяев. Они невероятно просты, не имеют собственного обмена веществ и вне клетки хозяина их даже толком нельзя назвать живыми. В силу удручающей простоты они обладают фантастической изменчивостью, а значит, и темпом эволюции. Единичные мутации легко меняют инфекционные свойства вируса, а их небольшая последовательность может целиком поменять его предпочтения к хозяину.

Вирус птичьего гриппа H7N9, изображение получено на просвечивающем электронном микроскопе. Фото: Cynthia S. Goldsmith, Thomas Rowe / CDC / Public domain
Вирус птичьего гриппа H7N9, изображение получено на просвечивающем электронном микроскопе. Фото: Cynthia S. Goldsmith, Thomas Rowe / CDC / Public domain

Именно это качество, закрепленное естественным отбором, обеспечило вирусам феноменальный эволюционный успех. Так, в течение XX века независимо друг от друга возникли два штамма самого известного вируса на планете — ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Похоже, что первый из них достался человеку от шимпанзе (это событие произошло несколько раз, дав различные подтипы ВИЧ-1), а второй — от мартышек-мангобеев.

Некоторые вирусы вообще способны менять хозяев практически мгновенно. Например, ортомиксовирусы, к которым относится и грипп, имеют фрагментированный геном, состоящий из нескольких молекул РНК. Когда два родственных вируса этого семейства одновременно поражают клетки какого-нибудь третьего животного, РНК-фрагменты их геномов могут легко перемешиваться, как карты в руках опытного шулера. В результате на свет появляется «химерный» вирус со смешанным геномом и абсолютно новыми инфекционными свойствами. Похоже, что некоторые штаммы нашумевшего в свое время птичьего гриппа появились именно так — в результате перетасовки и объединения геномов вирусов домашних уток, кур и диких птиц.

В таких условиях раннее предсказание источников и возможных путей распространения вирусов становится крайне важным делом. Именно предсказанию потенциально опасных для человека зоонозов посвящена недавняя публикация в журнале Nature. Команда исследователей поставила перед собой амбициозную задачу — предсказать вероятность возникновения опасной для человека инфекции для того или иного географического региона, а также для отдельных групп млекопитающих — потенциальных носителей возбудителя.

Оказалось, что число зоонозов у той или иной группы животных определяется непростой комбинацией факторов: связями этой группы с человеком и домашними животными, общим количеством известных для этого животного вирусов, родством с человеком и десятками других параметров. Теоретические выкладки привели к неутешительным результатам: копытные, грызуны и особенно летучие мыши несут гораздо больше потенциально опасных для человека вирусов, чем уже найдено на сегодняшний день. Сильнее всего это касается летучих мышей. Если на типичный вид грызуна приходится в среднем 10 вирусных зоонозов, то в случае с рукокрылыми эта цифра возрастает до 17. Это хорошо коррелирует с их ролью в распространении множества вирусов, включающих уже знакомые нам Эбола и Марбург, все еще памятный по выпускам новостей начала 2000-х SARS (атипичная пневмония) и совсем недавний MERS (Ближневосточный респираторный синдром).

Используя полученные данные, исследователи составили карты наиболее вероятных мест возникновения новых инфекций.

Изображения по данным Kevin J. Olival et al., 2017
Изображения по данным Kevin J. Olival et al., 2017

Самыми горячими местами ожидаемо оказались Центральная и особенно Южная Америки, а также некоторые районы Африки. Причем для каждого из отрядов животных карта потенциальных зоонозов имела свои особенности. Так, вирусов летучих мышей нам стоит опасаться в основном в Новом Свете. Но если у приматов в самых «горячих» районах количество вирусов исчисляется десятками и не доходит до сотни, то для летучих мышей этот показатель превышает тысячу. Из-за отсутствия «своих» копытных в Америке угроза с их стороны сосредоточена на Африканском континенте. Также любопытно то, что несмотря на то, что узконосые обезьяны Старого Света гораздо роднее человеку, чем более древние широконосые приматы-американцы, «горячие» вирусоопасные точки приматов есть и в Африке, и в Латинской Америке.

Выводы статьи интригуют. Скорее всего, следующих ударов вирусов нам стоит ждать вовсе не со стороны родных нам приматов Старого Света, а со стороны еще толком не изученных и мало кому до сего момента интересных летучих мышей Южной Америки. Сам собой напрашивается вопрос: чем же так необычны летучие мыши? Почему именно их вирусы так чудовищно разнообразны и многочисленны? К сожалению, пока на этот вопрос нет ответа, но наверняка он станет предметом серьезного изучения в ближайшие годы.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Хватит уже редактировать!

Дженнифер Дудна и ее коллеги придумали, как выключить CRISPR-Cas

В журнале Science Advances вышла статья, описывающая испытания белка ArcIIA4, который ученые называют «антиCRISPR»: он может подавлять активность CRISPR-Cas9 — самого популярного сегодня инструмента редактирования генома. Исследователи изучили то, как работает белок, и испытали его действие в клетках лейкемии человека in vitro. Теперь они утверждают, что AcrIIA4 может использоваться для повышения надежности и регуляции деятельности CRISPR-Cas9.
Добавить в закладки
Комментарии

Исследование проводила группа Дженнифер Дудны

Бум применения CRISPR-Cas9 в молекулярной биологии связан с несколькими именами — Чжан Фэн, Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпентье. В 2012 году Дудна и Шарпентье описали, как бактерии и археи используют системы CRISPR-Сas (от англ. CRISPR-associated — CRISPR-ассоциированные), чтобы защититься от вирусов, и указали, что в дальнейшем это можно использовать для целевого редактирования генома. Год спустя Чжан Фэн отчитался об успешном испытании системы CRISPR-Cas9 в клетках мышей и человека: «ведомая» РНК-гидом, она успешно находила нужный сегмент генома и расщепляла участок ДНК. В том же году их коллеги продемонстрировали преимущество CRISPR над другим перспективным инструментом редактирования генома, TALEN (от англ. transcription activator-like effector nucleases), и тем самым окончательно закрепили лидерство «крисперов».

Спустя четыре года технология стала de facto стандартным лабораторным инструментом молекулярных биологов (в 2012-м году о CRISPR было написано 126 статей, а в 2016-м — уже 2155). А Дудна, Шарпентье и Чжан Фэн все это время судились за то, кому же должен принадлежать патент на систему (право на редактирование генома в эукариотах выиграл Институт Броуда, за команду которого играл Чжан Фэн, но как в действительности будет исполняться решение суда, пока еще неясно).

CRISPR и его возможности восхищают и пугают одновременно [ ... ]

Читать полностью

Этот грязный, грязный мир

Песочницы, дверные ручки и другие рассадники инфекции

Ученые из Нидерландов и Испании для своего исследования, опубликованного, как и подобает, в пятницу, собрали восемь килограммов песка из 40 мадридских песочниц на детских площадках и игровых площадках для собак. Более чем в половине образцов ученые нашли различные штаммы клостридий Clostridium difficile — бактерий, которые у людей и животных вызывают диарею и смертельно опасное воспаление толстого кишечника. В числе обнаруженных штаммов были и бактерии, устойчивые к антибиотикам, а в восьми песочницах нашлись особенно опасные варианты.
Добавить в закладки
Комментарии

«Чердак» по такому случаю напоминает, где еще живут наши невидимые друзья. Сразу предупредим, что все эти разносчики заразы опасны, скорее, для вашего психического, а не физического здоровья: в подавляющем большинстве случаев они никому не навредят. Но от этого, впрочем, не менее противно.

Дверные ручки

Повышенная «чистота» дверных ручек — настолько хорошо известный факт, что об этом феномене даже есть отдельная статья в Википедии. Ученые активно изучают форму ручек и ее влияние на количество и разнообразие микроорганизмов на них (спойлер: особенно густо населены большие неподвижные ручки у дверей, которые открываются «на себя», и обыкновенные нажимные ручки).

Фото: Savannah / Flickr / CC BY-ND 2.0

Фото: Savannah / Flickr / CC BY-ND 2.0

[ ... ]
Читать полностью

Знай наших! Об одомашнивании собак

Где, когда и как человек одомашнил собаку? Эти вопросы кажутся простыми, но однозначного ответа на них у ученых нет. С тем же, какие существуют версии и что здесь открыли нового, мы постараемся разобраться в новом выпуске «Знай наших».
Добавить в закладки
Комментарии

Всем привет! С вами Анна Шустикова и рубрика о российской науке «Знай наших».

Приготовьтесь: в этом выпуске будет много умилительных кадров, ведь сегодня мы поговорим о том, как зародилась дружба между человеком и собакой. Казалось бы, что здесь можно сказать нового? Все слышали, что собака произошла от волка тысячи лет назад. Однако, во-первых, современные волки вовсе не являются предками домашних собак. А во-вторых, ученые до сих пор толком не знают, где, когда и как именно человек одомашнил собаку.

Для начала разберемся с волками. Исследования показывают, что живущие сегодня в Евразии волки собакам не предки, а, скорее, братья. Судя по всему, и те и другие произошли от ныне вымерших волков, обитавших на этой территории десятки тысяч лет назад. Эти древние хищники, как и современные серые волки, не отличались какой-то особенной любовью к людям. Как же получилось так, что часть из них превратилась в таких дружелюбных созданий? Давайте разбираться. [ ... ]

Читать полностью