Однако накапливающиеся данные о ВИЧ постепенно помогали приблизиться к более точному пониманию данной проблемы. Ведущая роль в этом принадлежит генетикам, которые научились определять родословную любого живого организма, будь то муха дрозофила или человек, на основании генетического анализа, заключающегося в сравнении разных геномов (нуклеотидных последовательностей ДНК) друг с другом. Ими установлена тесная взаимосвязь между сходством нуклеотидных последовательностей геномов разных организмов и степенью эволюционного родства между ними. Это связано с тем, что в ходе всеобщей эволюции по мере удаления друг от друга организмы все более и более начинают отличаться по последовательности нуклеотидов в их ДНК. Отличия возникают в результате случайных изменений (мутаций), возникающих в ДНК при репликации. Но происходят эти случайные изменения в определенном темпе. Процесс напоминает накопление песчинок в песочных часах. Поэтому и возникло представление о «биологических часах», по которым можно устанавливать довольно точно степень родства разных организмов. Так, у человека имеется очень маленькая ДНК, расположенная в одной из клеточных структур — в митохондриях. Поскольку митохондрии передаются детям преимущественно от матери, то на основании анализа этой маленькой митохондриальной ДНК удалось установить степень родства между ныне живущими людьми и установить с большой долей вероятности время и даже место, где появилась много тысяч лет назад «генетическая» Ева. Геном (ДНК) ВИЧ лишь в 1,5 раза меньше митохондриальной ДНК. Для генетиков с самого начала было ясно, что его анализ также позволит решить проблему происхождения и эволюции вируса.
Для этого необходимо было ответить на несколько вопросов.
Первый вопрос — как возник ВИЧ?
После того как были обнаружены вирусы иммунодефицита и у человека, и у приматов, ученые сразу стали детально анализировать устройство их генетического аппарата (генома). Тут и выяснилось, что у всех этих вирусов имеется некое сходство, но величина этого сходства очень сильно отличается. По величине сходства и стали пытаться установить степень родства. К настоящему время существует несколько версий того, как появился на свет ВИЧ, который сегодня паразитирует в человеке. Одна из них гласит: давным-давно жили-были некие вирусы, и жили они в гармонии со своими хозяевами — обезьянами. Все эти вирусы были похожи друг на друга, поэтому звали их одним именем BИО (вирус иммунодефицита обезьян). Но сходство между ними было далеко не полное. Обычно каждый из ВИО у своих природных хозяев не вызывал СПИДа. Вероятно, в ходе длительной совместной эволюции в организме хозяев возникли специальные сильные защитные механизмы. Первоначально ученые думали, что обезьяны способны каким-то образом подавлять развитие «собственных» вирусов и в их крови нет большого количества ВИО. Однако в результате анализа крови обезьян выяснилось, что в каждой капле их крови содержатся миллионы вирусных частиц. Тогда от предположения о способности организма обезьян подавлять вирусы пришлось отказаться. Для объяснения ситуации была предложена другая версия: ВИО по какой-то причине, размножаясь, не убивают клетки обезьяны. Однако и это предположение оказалось неверным. Вирусы постоянно уничтожали значительное количество клеток. Скорее всего, обезьяны просто оказались способны быстро восполнять массовую потерю клеток.
Обезьяны, зараженные своими «родными» ВИО, сами не болеют, однако они могут заражать обезьян других видов, в частности при совместном содержании в зоопарках. Так, у японских макак, никогда не сталкивавшихся прежде с ВИО в природе, инфицирование этим вирусом сопровождалось развитием СПИДа, заканчивающимся летальным исходом. Все это вместе с другими данными, а также результатами анализа генома различных вирусов иммунодефицита человека и обезьян указывало на их тесное родство. Постепенно созрело предположение, что человеческий ВИЧ-2 произошел из вируса, который существует в Африке в природных популяциях дымчатых мангобеев. ВИЧ-2 особенно близок по структуре своего генетического аппарата к этому обезьяньему вирусу, и, кроме того, описано несколько случаев заражения людей именно этим обезьяньим вирусом, причем у инфицированных развивались все симптомы, вызываемые ВИЧ-2. Экспериментальное заражение дымчатых мангобеев, напротив, приводило к развитию хронической инфекции без каких либо симптомов СПИДа. На основании всех этих фактов был сделан такой вывод: инфекция, вызываемая ВИЧ-2, — типичный зооноз (болезнь животных, которая перешла на человека), а природный резервуар вируса находится в популяции дымчатых мангобеев (Cercocebus atys), проживающих в Западной Африке. Более того, были найдены доказательства, что появление разных субтипов ВИЧ-2 (все его варианты разделяются на субтипы — от А до Е), вероятнее всего, связано с несколькими заносами ВИО в человеческую популяцию. Таким образом, на сегодняшний день наиболее правдоподобным кажется предположение, что именно BИО обезьян-мангобеев перебрался в человека и стал ВИЧ-2 (рис. 14). B результате из тихони вирус превратился в убийцу. Здесь ситуация кажется более или менее понятной. Однако ВИЧ-2 очень мало распространен среди ВИЧ-инфицированных и больных СПИДом, подавляющее большинство содержат другой вариант — ВИЧ-1.
Рис. 14. ВИЧ-1 происходит, скорее всего, от BИО шимпанзе по имени Pan troglodytes troglodytes (А), а ВИЧ-2 происходит от BИО димчатого мангобея, носящего латинское название Cercocebus atys (Б). Между разными ВИЧ и BИО существуют родственные взаимосвязи (B). Длина линий на этом рисунке B отражает степень родства разных вирусов. Считается, что за все время имели место по крайней мере три переноса вируса от шимпанзе к человеку и семь раз вирус мангобея переносился к человеку
А вот с ВИЧ-1 дело обстоит немного сложнее. По аналогии с ВИЧ-2 было предположено, что этот вирус попал к людям тоже от каких-то обезьян, а развитие симптомов СПИДа связано с тем, что человек — не его природный хозяин. По мере поиска вирусы, напоминающие ВИЧ-1, стали выявлять у ближайших «родственников» человека — шимпанзе. Они были выделены у шимпанзе в Западной Африке и в США (у шимпанзе, живущего в зоопарке). Анализ вирусных геномов позволил ученым сделать предположение: природным резервуаром ВИЧ-1 может быть один из подвидов горных шимпанзе Pan troglodytes, обитающий на территории тех стран Западной Африки, где одновременно у человека обнаруживаются представители всех групп ВИЧ-1 (рис. 14).
Согласно одной из версий ученых сначала существовали некие вирусы-предки, жившие у белоносых мартышек и красноголовых мангобеев. Шимпанзе, которые вообще-то обычно питаются фруктами, иногда охотились на этих приматов и поедали их. B результате таких необычных для себя трапез они приобрели одновременно штаммы вирусов и от мартышек, и от мангобеев.
Рис. 15. Анализ структуры геномов разнообразных ВИО и ВИЧ позволил установить родственные взаимосвязи между ними. ВИО — вирус иммунодефицита обезьян, зм — зеленые мартышки, вм — воротничковые мангобеи, км — коронованные мартышки, мак — макаки, ман — мандриллы, ш — шимпанзе. Цифры в процентах показывают степень сходства нуклеотидных последовательностей гена pol между разными типами вирусов
Далее, скорее всего путем скрещивания двух различных штаммов ВИО низших приматов, образовался новый «гибридный» штамм вируса, который оказался смертельным для шимпанзе. По мнению специалистов, произошли эти события довольно давно, возможно несколько сотен тысяч лет назад. Результат оказался печальным: разразившаяся тогда эпидемия вирусной инфекции привела к вымиранию большинства особей, лишь немногие шимпанзе смогли выжить. А уже их потомки, найдя средства защиты от вируса, сохранили его в себе до наших дней. Таким образом, возраст вируса-родоначальника, который не опасен для современных шимпанзе, может составлять почти миллион лет.
Скорее всего, вариант ВИО, который положил начало эпидемии СПИДа, достался человеку от шимпанзе сравнительно недавно, и после серии мутаций превратился в ВИЧ. Считается, что вирус шимпанзе как минимум трижды «перепрыгивал» межвидовой барьер обезьяна — человек. Каждый раз он давал начало новой группе ВИЧ-1. В результате этого сегодня мы находим на земле те три основные группы вируса, о которых уже говорилось выше: «М», «N» и «О».
Благодаря расшифровке геномов многочисленных вариантов ВИЧ и ВИО удалось установить «родство» между ними. Это позволило построить родословное дерево, иными словами, графически изобразить родственные связи между всевозможными ретровирусами человека и обезьян. Одно из таких созданных учеными «древ» приведено на рис. 15. Оно построено на основании сравнения структуры вирусного гена pol — одного из наиболее консервативных генов вирусов иммунодефицита.
Второй вопрос — каким путем вирус попал от обезьян к человеку?
Давно известно, что вирусы могут переходить от животных к человеку. По мнению ученых, этот естественный процесс (зооноз) хотя и протекает очень медленно, продолжается уже на протяжении десятков тысяч лет. Большинство инфекций возникло в результате непосредственного контакта человека с животными-вирусоносителями. В последние годы получено немало указаний на то, что межвидовая передача вирусов — явление не такое уж редкое, как считалось ранее. В частности, многие ученые полагают, что подобным путем в свое время возникли давно известные вирусы, вызывающие такие заболевания, как корь и грипп, а также относительно недавно обнаруженные вирусы Эбола, тропической лихорадки и тяжелого острого респираторного синдрома. Согласно мнению ряда ученых, среди опасных инфекционных заболеваний, которые были зарегистрированы в последние три десятилетия, по крайней мере три десятка являются результатом межвидовых «скачков» возбудителей от животных к человеку. Что-то происходит, что меняет вирусные «пристрастия». Это как у Самуила Маршака: «Бабушкин козлик не ходит со стадом — бабушка кормит его виноградом». И ничего с этим не поделаешь. Такой «козлик» травку уже