ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись?

ВИЧ/СПИД-пандемия — это не отдельный эпидемический процесс, вызванный проникновением в человеческие популяции нового вируса, а одно из проявлений более сложного природного явления — эволюционного процесса, протекающего под маской инфекционного. В эволюционном аспекте ВИЧ играет роль фактора естестве...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Геополитика и экогеодинамика регионов
Дата:	2007
Автор:	Супотницкий, М.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Кримський науковий центр НАН України і МОН України 2007
Теми:	Чрезвычайные ситуации и их экологическая оценка
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58298
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись? / М.В. Супотницкий // Геополитика и экогеодинамика регионов. – Симферополь: ТНУ, 2007. — Т. 3, вип. 2. — С. 109-119. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-58298
record_format	dspace
spelling	Супотницкий, М.В. 2014-03-21T18:10:47Z 2014-03-21T18:10:47Z 2007 ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись? / М.В. Супотницкий // Геополитика и экогеодинамика регионов. – Симферополь: ТНУ, 2007. — Т. 3, вип. 2. — С. 109-119. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. ХХХХ-0005 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58298 ВИЧ/СПИД-пандемия — это не отдельный эпидемический процесс, вызванный проникновением в человеческие популяции нового вируса, а одно из проявлений более сложного природного явления — эволюционного процесса, протекающего под маской инфекционного. В эволюционном аспекте ВИЧ играет роль фактора естественного отбора, ускоряющего процессы, определяемые активностью HERV-K (HML-2) и другими эндогенными ретроэлементами (усложнение вида и/или его «расщепление» на дочерние виды). Пандемия ВИЧ/СПИДа — это терминация неадаптивного вида, она имеет критическое значение для нашего существования как биологического вида. ВІЛ/ СНІД-Пандемія — це не окремий епідемічний процес, викликаний проникненням у людські популяції нового вірусу, а одне із проявів більше складного природного явища — еволюційного процесу, що протікає під маскою інфекційного. В еволюційному аспекті ВІЛ відіграє роль фактора природного добору, що прискорює процеси, обумовлені активністю HERV-K (HML-2) і іншими ендогенними ретроэлементами (ускладнення виду й/або його "розщеплення" на дочірні види). Пандемія ВІЛ/СНІД - це терминация не адаптивного виду, вона має критичне значення для нашого існування як біологічного виду. HIV/AIDS pandemic is not the separate epidemic process called by penetration into human populations of a new virus, and one of developments of more comprehensive natural phenomenon - the evolutionary process leaking under a mask infectious. In evolutionary aspect of a HIV plays a role of the factor of natural selection accelerating processes, determined by activity of HERV-K (HML-2) and others retroviridae. HIV/AIDS pandemic is possible termination of non-adaptive biological species. ru Кримський науковий центр НАН України і МОН України Геополитика и экогеодинамика регионов Чрезвычайные ситуации и их экологическая оценка ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись? Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись?
spellingShingle	ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись? Супотницкий, М.В. Чрезвычайные ситуации и их экологическая оценка
title_short	ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись?
title_full	ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись?
title_fullStr	ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись?
title_full_unstemmed	ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись?
title_sort	вич/спид-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись?
author	Супотницкий, М.В.
author_facet	Супотницкий, М.В.
topic	Чрезвычайные ситуации и их экологическая оценка
topic_facet	Чрезвычайные ситуации и их экологическая оценка
publishDate	2007
language	Russian
container_title	Геополитика и экогеодинамика регионов
publisher	Кримський науковий центр НАН України і МОН України
format	Article
description	ВИЧ/СПИД-пандемия — это не отдельный эпидемический процесс, вызванный проникновением в человеческие популяции нового вируса, а одно из проявлений более сложного природного явления — эволюционного процесса, протекающего под маской инфекционного. В эволюционном аспекте ВИЧ играет роль фактора естественного отбора, ускоряющего процессы, определяемые активностью HERV-K (HML-2) и другими эндогенными ретроэлементами (усложнение вида и/или его «расщепление» на дочерние виды). Пандемия ВИЧ/СПИДа — это терминация неадаптивного вида, она имеет критическое значение для нашего существования как биологического вида. ВІЛ/ СНІД-Пандемія — це не окремий епідемічний процес, викликаний проникненням у людські популяції нового вірусу, а одне із проявів більше складного природного явища — еволюційного процесу, що протікає під маскою інфекційного. В еволюційному аспекті ВІЛ відіграє роль фактора природного добору, що прискорює процеси, обумовлені активністю HERV-K (HML-2) і іншими ендогенними ретроэлементами (ускладнення виду й/або його "розщеплення" на дочірні види). Пандемія ВІЛ/СНІД - це терминация не адаптивного виду, вона має критичне значення для нашого існування як біологічного виду. HIV/AIDS pandemic is not the separate epidemic process called by penetration into human populations of a new virus, and one of developments of more comprehensive natural phenomenon - the evolutionary process leaking under a mask infectious. In evolutionary aspect of a HIV plays a role of the factor of natural selection accelerating processes, determined by activity of HERV-K (HML-2) and others retroviridae. HIV/AIDS pandemic is possible termination of non-adaptive biological species.
issn	ХХХХ-0005
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58298
citation_txt	ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись? / М.В. Супотницкий // Геополитика и экогеодинамика регионов. – Симферополь: ТНУ, 2007. — Т. 3, вип. 2. — С. 109-119. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT supotnickiimv vičspidpandemiâtaksčemževdeistvitelʹnostimystolknulisʹ
first_indexed	2025-11-25T20:42:29Z
last_indexed	2025-11-25T20:42:29Z
_version_	1850527888487481344
fulltext	Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 Раздел II.3.ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 109 ВИЧ/СПИД-ПАНДЕМИЯ - ТАК С ЧЕМ ЖЕ В ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ МЫ СТОЛКНУЛИСЬ? М.В. Супотницкий Аннотация: ВИЧ/СПИД-пандемия — это не отдельный эпидемический процесс, вызванный проникновением в человеческие популяции нового вируса, а одно из проявлений более сложного природного явления — эволюционного процесса, протекающего под маской инфекционного. В эволюционном аспекте ВИЧ играет роль фактора естественного отбора, ускоряющего процессы, определяемые активностью HERV-K (HML-2) и другими эндогенными ретроэлементами (усложнение вида и/или его «расщепление» на дочерние виды). Пандемия ВИЧ/СПИДа — это терминация неадаптивного вида, она имеет критическое значение для нашего существования как биологического вида. Со СПИДом как-то с самого начала обнаружения этой пандемии было все ясно. «Ну, появился новый вирус, но он же не передается через рукопожатие и при чихании, значит и проблем не должно быть» — говорили нам заслуженные победители эпидемий. «Соз- дадим вакцину, и покончим с ВИЧ как недавно с возбудителем натуральной оспой» — го- ворят хором они сегодня. А пока вакцины нет, то главное в борьбе с пандемией — это безопасный секс, одноразовые шприцы, обеспечение прав ВИЧ-инфицированных, да еще деньги, как можно больше денег на вакцину, на презервативы, одноразовые шприцы и правозащитную пропаганду — и это уже стандарт ВИЧ/СПИД-политики цивилизованного государства. Сегодня вряд ли есть другой микроорганизм, изученный столь обстоятельно как ВИЧ, а результатов в борьбе с вызванной им пандемией, нет. Значит дело не в ВИЧ, а в том процессе, индикатором которого он является. Так с чем же тогда в действительно- сти мы столкнулись в эту пандемию? Геном человека. Рассматривать ВИЧ как самостоятельное явление природы можно было в 1980-х г., но никак не сегодня, когда уже расшифрован геном человека. Результа- ты этой грандиозной работы стали неожиданностью для самих генетиков. Нечто подоб- ное ждали, но что бы оказалось так как оказалось, никто из известных в 1990-х гг. генети- ков и не помышлял. Почти половину генома человека составляют различные транспози- руемые элементы и только один процент — это кодирующие последовательности, экзо- ны, на изучении которых строилась вся генетика человека в ХХ столетии. Суммарные данные о содержании разных видов последовательностей в геноме человека приведены в табл. 1. Таблица 1. Нуклеотидные последовательности, входящие в состав генома человека* Тип последовательности Содержание, % Экзоны генов 1 Интроны генов 25 Транспозируемые элементы 45 Большие дупликации 5 Простые повторы (микросателлиты) 3 Другие межгенные последовательности 20 * Из книги Тарантул В.Э., 2003 Транспозируемые элементы делятся на два основных класса: ДНК транспозоны и ретроэлементы, последние составляют до 42 % от генома человека и мало чем отлича- ются от ВИЧ. Но их отличия мы рассмотрим позже, а пока только то, что их сближает. Ретроэлементы кодируют обратную транскриптазу и, как и ВИЧ, перемещаются по геному человека через образование РНК-транскрипта. Образовавшийся транскрипт транскриби- руется «обратно» в ДНК-транскрипт и встраивается в хромосому клетки. При перемеще- М.В. Супотницкий Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 110 нии ретротранспозонов соблюдается принцип — «копировался и вставился» («copy and paste»), как в «доброе старое время» протоклеточных образований архейской эры (Супотницкий М.В., 2006). Классификация транспозируемых элементов, их процентное содержание и приблизи- тельное количество показаны на рис. 1. Рис. 1. Классификация транспозируемых элементов генома человека (по Bannert N., Kurth R., 2004). По этим данным получается, что структуры подобные ВИЧ, обобщенно называемые ретроэлементами, и есть геном человека. Следовательно, они первичны, а человек и другие организмы начиная с PROTOZOA, по отношению к ним вторичны. И прежде чем мы рассмотрим эволюционный аспект этой проблемы, давайте посмотрим на то, что же такое время для нас и для них. Время. Нам нужно ясно понимать то, что ретроэлементы генома клетки, вирусы, бак- терии и одноклеточные организмы бессмертны, так как они либо копируются с матрицы, либо размножаются делением. В отличие от нас они не знают смерти, как разделения пространства и времени. Процессы, в которых они участвуют, идут вне нашего ощущения времени (год, месяц, неделя, час, минута и т.п. — этого измерения для них не существу- ет) и вне зависимости от продолжительности существования отдельных видов живых су- ществ, всегда являющихся для ретровирусов и ретроэлементов генома промежуточными хозяевами. Поэтому не смысла обманывать себя терминами, отражающими наше пони- мание времени, когда речь идет о процессах, в которых участвуют ретроэлементы и рет- ровирусы. И с этой точки зрения целесообразно смотреть на эволюционные процессы, в которых они участвуют (Супотницкий М.В., 2000). Ретровирусы и ретроэлементы человека в эволюционном аспекте . Обнаруженные в геноме современного человека L1 ретротранспозоны имеют свою собственную эволюци- онную историю, начавшуюся еще с мезозойской эры (по нашему летоисчислению — это не менее 100 млн. лет); т.е. в известном нам виде они существовали еще до появления класса млекопитающих (Furano A.V., 2000). Эффективно дуплицируя сами себя, L1 игра- ют ключевую роль в увеличении генома вида посредством размножения нетранспозируе- мых Alu- и SVA-элементов, и образования ретропсевдогенов. Приведу только один при- мер участия L1 ретротранспозонов в эволюции человека — образование секретируемых форм человеческого трансмембранного белка аттрактина. L1 обеспечил преждевремен- ный стоп-кодон и полиаденилационный сайт, ответственные за синтез усеченного рас- творимого аттрактина. Обе формы, трансмембранный и растворимый белки, вовлекаются Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 Раздел II.3.ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 111 в клеточные взаимодействия при воспалительном процессе. В данном конкретном случае вставки L1 ретроэлементов создали для вида Homo sapiens более тонкие механизмы ре- гуляции воспалительных ответов (Tang W. et al., 2000). Среди других семейств ретроэлементов, Alu наиболее многочисленны в геноме че- ловека. Они представлены более чем 1,4 млн. копий, которые соответствуют 10 % всей массы генома. Их число продолжает расти, и они встраиваются во все новые сайты с час- тотой примерно одно новое встраивание на 100–200 новорожденных (Аст Г., 2005 ) . Происхождение первых Alu-мономеров, называемых также «окаменелыми» Alu- мономерами (fossil Alu monomers, FAMs), неизвестно, и их история уходит в глубину гео- логического времени. «Современные» Alu–элементы генома человека появились не ра- нее чем 55 млн. лет назад, фактически в эпоху «до приматов-антропоидов». Вставки Alu-экзонов вводят преждевременные терминальные кодоны или рамки счи- тывания, а сами Alu-элементы генома человека действуют как очень большой резервуар альтернативных экзонов. Вот любопытный пример того, в каких временных интервалах в нашем восприятии времени, идут эволюционные процессы с участием этого ретроэле- мента. Singer S. et al. (2004) реконструировали последовательность событий, приведших к образованию альтернативного 5 ' -экзона гена рецептора фактора некроза человека (p75TNFR). По крайней мере, пять мутационных событий, произошедших в течение 63 млн. лет, оказались необходимыми для случайной экзонизации и фиксации гена p75TNFR в нашем геноме: 1) интеграция с геномом примата Alu-элемента; 2) приобретение аль- тернативного сайта начала транскрипции; 3) образование альтернативного стартового кодона; 4) формирование сайта сплайсинга; 5) и только после этого случайно появилась делеция семи нуклеотидов, приведшая к образованию открытой рамки считывания. Каж- дое такое событие отделяют миллионы лет и исчезнувшие виды приматов, оставшиеся неизвестными палеоантропологам. На рис. 2 суммированы результаты M. Krull et al. (2005), полученные ими при оценке возраста четырех генов и ранее описанного Singer et al. (2004) гена p75TNFR. Рис. 2. Оценка возраста интеграционных актов пяти исследованных Alu-элементов и их аффинации в субклассы Интеграционные акты показаны в виде черных кружков с белыми надписями, указы- вающими субсемейства Alu. Стрелками показано спроецированное время экзонизации в М.В. Супотницкий Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 112 миллионах лет после интеграции Alu. Вероятное полное анулирование экзонизации этих же генов для Cercopithecoidea и Hylobates показано открытыми кольцами. Феномен ану- лирования экзонизации уже сам по себе свидетельствует не только о возможности «про- грессивной эволюции» под воздействием процессов, в которых участвуют ретроэлемен- ты, но и, наоборот, о возможности регресса вида и его замещения более примитивными эволюционными ветвями. Ген RPE2-1 (ribulose-5-phosphate-3-epimerase transcript variant 2) — у людей найден в пределах хромосомы 2q32-q33.3. Ген C-rel-2 (изоформа C-rel про- то-онкогенного протеина) — у людей расположен в хромосоме 2p13-p12. Ген MTO1 (mito- chondrial translation optimization gene homolog) — у людей расположен в хромосоме 6q13. Ген PKP2 (plakophilin) — у людей расположен в хромосоме 12p11. Таким образом, давление естественного отбора закрепило за эндогенными ретротро- элементами функцию постепенного наращивания генома вида-хозяина путем образования новых собственных копий; его усложнения путем образования новых экзонов из интронов и/или увеличения количества генов, подвергающихся альтернативному сплайсингу. Они при- дают виду способность к многовариантности эволюционных ответов на изменения в окру- жающей среде. Благодаря избыточности создаваемого эндогенными ретротроэлементами генетического материала, под давлением естественного отбора происходит усложнение вида (анагенез); и/или его «расщепление» на дочерние виды (кладогенез). Исходные виды, став- шие в изменившихся условиях среды неадаптивными, вымирают. Еще более интересные результаты дают исследования участия в эволюции человека эндогеных ретровирусов человека (human endogenous retroviruses, HERVs) . Их иденти- фицировано уже более 50. Они сохранили структуру, сходную с экзогенными ретровиру- сами типа ВИЧ, за исключением того, что очень немногие содержат открытые рамки счи- тывания для генов трех основных структурных белков Gag , Pol и Env . Все из этих наибо- лее полных провирусов принадлежат к их молодому семейству HERV-K, которое исклю- чительно поддерживается в геноме приматов Старого света (Old World monkeys, OWMs), включая человекообразных обезьян и людей (Greenwood A. D. et al., 2005). Происхожде- ние многих эндогенных ретровирусов человека уходит в глубину эволюционной истории приматов примерно на 30-45 млн. лет (см. работы Sverdlov E.D., 2000; и Hughes J . F ., Coffin J.M., 2005). В действительности они должны быть намного древнее, так как некото- рые ретроэлементы геномов приматов Старого Света имеют возраст не менее 55 млн. лет (Bannert N., Kurth R . 2004). Ретровирусы семейства HERV-K были активны перед и после эволюционного разде- ления человека и шимпанзе 5—6 млн. лет назад. Некоторые из них встречаются исклю- чительно только у людей, тем самым показывая, что они интегрировались с его геномом уже после разделения этих линий (табл. 2). Теперь мы подходим к самому интересному результату совместной эволюции прима- тов и ретровирусов. По данным P. Jern et al. (2006), в эволюции шимпанзе и людей участ- вовали разные эндогенные вирусы и с разными сценариями активности. Авторы нашли различия в недавней (т.е. имевшей место в ближайшие 5 млн. лет) активности бета- подобных и гамма-подобных эндогенных ретровирусов в геномах этих видов приматов. Сама же гамма-ретровирусная интеграционная активность была разделена во времени от бета-ретровирусной. На этот же период времени приходится разделение сценариев ак- тивности других ретроэлементов современных приматов — Alu-элементов (Hedges D. J. et al., 2004). Давайте запомним эту цифру — 5 млн. лет. Ниже мы сопоставим ее с наход- ками палеоантропологов, относящихся к этому времени, и нам будет о чем подумать. Сравнение генома людей и близкородственных приматов, показало, что различия между ними являются следствием не столько вариаций в их генах, сколько результатом различий в экспрессии и регуляции одних и тех же генов. Например, исследования, осно- ванные на микроанализе ДНК, показывают, что экспрессия сложных генов человеческого мозга значительно превышает их же экспрессию у нечеловекообразных приматов. Но ткани, иные чем мозг, у этих же приматов не показывают значительных различий в экс- прессии генов. В этой связи любопытны эксперименты А. Stengel et al. (2006), обнару- живших повышенную экспрессию HERV в тканях мозга человека, но оказывавшихся либо полностью неактивными в аналогичных тканях обезьян Старого Света, либо их экспрес- сия была незначительной. Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 Раздел II.3.ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 113 Таблица 2. Видовое распределение и время интеграции HERV - K элементов в геном человека * HERV-K Положение в хромо- соме человека Наибольшая дистанция до вида, в котором провирус был обнаружен Оценка времени интеграции (млн. лет) Дата «расхожде- ния» с общим предком (млн.лет) 4q32 166274445- 166281673 шимпанзе 7.2-10.5 6 HERVK(II) (Chr. 3) 102893427- 102902549 горилла 4.9-5.9 7 12q24 132277472- 132283414 горилла 6.6-9.8 7 10p14 6906147 6915609 горилла 9.0-12.6 7 19p13.11A 22549664- 22556401 горилла 10.3-15.4 7 22q11 22204481- 22215171 горилла 28.6-38.9 7 9q34.3 136950603- 136960065 орангутанг 11.1-12.7 14 3p25 9864346- 9871236 орангутанг 13.4-19.8 14 1q23 163306258- 163311916 орангутанг 15.9-17.3 14 19p13.11B 20248400- 20258515 орангутанг 26.4-28.1 14 11q12 61892539- 61907139 гиббон 17.5-21.0 18 19q13.1 42289389- 42298906 гиббон 21.0-36.3 18 6p22 28758347- 28768714 гиббон 25.0-32.4 18 20q11 32179289- 32188037 OWM 12.8-18.3 25 6p21 42969390- 42979344 OWM 7.4-13.1 25 • По J . F . Hughes и J.M. Coffin (2005); недавно в геноме человека было идентифи- цировано новое семейство эндогенных ретровирусов — см. работу N. Polavarapu et al. (2006). OWM – древние обезьяны (old world monkeys). Теперь сопоставим эти данные с более ранними наблюдениями палеоантропологов эволюции мозга человекообразных приматов, обобщенных в работе С. Оппенгеймера (2004). Его собственные объяснения эволюции человека сводятся к необходимости приспо- собления приматов к внешним факторам, среди которых он на первое место ставит похо- лодание климата Земли, начавшееся 7-8 млн. лет назад. И в качестве адаптивного при- знака к холоду антрополог Оппенгеймер почему-то видит увеличения объема мозга чело- векообразных приматов, а не увеличение длины их шерсти. По данным антропологических исследований примерно 7-8 млн. лет назад произошло резкое сокращение числа видов человекообразных приматов, совпавшее по времени с рас- ширением площади безлесых травяных степей и глобальным похолоданием, продолжав- шимся несколько миллионов лет. Но именно в этот период произошла дивергенция какого-то неизвестного вида приматов на виды, в последующем дивергировавшие на гоминоидов (на- ших ближайших предков), горилл, орангутангов, бабуинов и шимпанзе (рис. 3). М.В. Супотницкий Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 114 Рис. 3. «Взрывная» дивергенция видов гоминоидов. Произошла 5-2 млн. лет назад после процес- сов эндогенизации ретровирусов, наиболее представленных в нашем геноме в настоящее время. «Звез- дочкой» обозначена массовая ретровирусная эпизоотия, ее «следы» сегодня обнаруживаются в геноме приматов в качестве эндогенных ретровирусов (за основу взята схема Оппенгеймера С., 2004) «Списать» оба эти процесса только на «похолодание» не удается, так как тогда же вспыхнули массовые эпизоотии ретровирусных инфекций, оставивших в качестве «отпе- чатков» в геноме этих видов не менее семи типов эндогенных ретровирусов. Эпизоотии были настолько масштабными, что почти не сохранили в геноме выживших видов прима- тов «следов» других подобных эпизоотий за предшествующие несколько миллионов лет (см. табл. 2). Любопытно и то, что с этого периода времени у предков шимпанзе и предков человека функционируют разные эндогенные ретровирусы и Alu-элементы с разными сценариями активности (см. выше данные Jern P. et al., 2006). С этого же времени у круп- ных травоядных обезьян за весь период сравнения (5 млн. лет) не было выявлено ника- ких признаков увеличения объема мозга, тогда как у гоминоидов обеих ветвей Homo (ergaster и babilis) и Parantbropus (boisei) такие изменения произошли. В этот период поя- вилось не только несколько новых видов Homo и Parantbropus со значительно большим объемом мозга, но и, что весьма показательно, объем мозга увеличился у всех гоминои- дов в пределах каждого вида с 400 до 900 см 3 (Elton S. et al., 2001). С. Оппенгеймер (2004) отмечает прерывистость увеличения объема мозга при пере- ходе от древних гоминоидов к современному человеку. Он приводит следующий пример. Увеличение объема мозга между древнейшим Homo babilis, жившим примерно 2 млн. лет Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 Раздел II.3.ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 115 назад; и Homo rbodesiense, жившем 1,07-1,3 млн. лет назад, т.е. в период 700 тыс. лет, составило более чем в 2,5 раза. В последующие же 1,2 млн. лет, несмотря на тот факт, что гоминоидам было присуще некоторое увеличение объема мозга, от достижения объ- ема мозга современного человека их отделяло всего 6%. Фактически же за последние 150 тыс. лет у человека современного типа имело место снижение объема мозга. Оппен- геймер, привязавший свою теорию эволюции гомининоидов к похолоданиям климата, не смог скрыть своего удивления, когда не нашел очередных скачков роста объема их мозга в ледниковые периоды последнего миллиона лет и, в частности, ледникового периода, закончившегося 30 тыс. лет назад. Но и в геноме человека не находят следов масштаб- ных ретровирусных атак, пришедшихся на последний ледниковый период (см. табл. 2). А теперь мысленно переместимся в глубь времени в нашем его восприятии и сопоставим другие ретровирусные атаки с дивергенцией приматов (рис. 4). Рис. 4. Дивергенция видов приматов. Показано распределение эндогенных ретровирусов, интегри- ровавшегося с геномом передкового вида современных приматов в период от 30 до 5 млн. лет назад. «Звездочками» указаны периоды ретровирусных эпизоотий, следы которых обнаруживаются в геноме современных приматов (см. табл. 2). Числа в перевернутых треугольниках показывает ориентировочное время (в млн. лет) расхождения отдельных эволюционных ветвей приматов (за основу взята схема Coffin J. M., 2004) Получается, что толчком к дивергенции приматов становились эпизоотии ретрови- русных инфекций, заканчивающиеся эндогенизацией вызвавших их ретровирусов. Прав- да J.M. Coffin (2004), нарисовавший большую часть этой схемы, представляет диверген- цию приматов бесхитростно, как некое прогрессивное явление, имеющее своей целью создание именно тех их видов, во главе которых сегодня как венец творения Природы стоит человек, на чем этот процесс, разумеется, заканчивается. Если придерживаться распространенной точки зрения на эндогенизацию ретровиру- сов как на процесс «перехода» экзогенного ретровируса, вызывающего эпидемии среди своих новых хозяев (а для наших отдаленных предков правильнее использовать термин «эпизоотии»), в эндогенный вирус-мутант, не способный образовывать вирусные частицы и передаваться горизонтально, то надо предполагать еще и ту цену, которую заплатил отряд приматов за эту «интеграцию». Такая «эндогенизация ретровируса» неизбежно должна сопровождаться массовым вымиранием их отдельных видов и, даже, семейств. Учитывая особенности этих инфекционных процессов , «эндогенизация» в нашем вос- М.В. Супотницкий Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 116 приятии времени длилась десятки тысяч лет (см. Supotnitskii M. V., 1995; Супотницкий М.В., 2000; 2006). Обычно палеоантропологи теряются в догадках о причинах вымирания видов без вроде бы должных на то оснований (а это у них не менее чем изменения кли- мата, тектонические и космические катастрофы и т.п.; других себе они не представляют — см. работу Оппенгеймера С., 2004). Массовая гибель приматов после каждой ретрови- русной атаки снижала заполненность занимаемых ими экологических ниш и способство- вала увеличению темпов видообразования у тех представителей их отряда, которые «прошли» через процесс эндогенизации новых ретровирусов. В плане сравнения, инте- ресно посмотреть на тех приматов, которые в своей эволюционной истории не сталкива- лись с ретровирусными атаками. К счастью раскол континента Гондваны, произошедший почти 35-40 млн. лет назад, предоставил нам эту возможность. Известно, что обезьяны Нового Света (New World monkeys, NWMs) обычно либо во- обще не имеют, либо имеют только сильно редуцированные копии эндогенных ретрови- русов большинства классов (Greenwood A. D. et al., 2005). Объяснение причин отсутствия следов «ретровирусных атак» в геноме обезьян Нового Света представляет собой не ме- нее интересную задачу, чем объяснение их наличия для обезьян Старого Света. Получа- ется, что существуют либо неизвестные источники ретровирусов для приматов (и с ними не соприкасались приматы Американского континента — в качестве таких источников мы предполагаем почвенных амеб; см. Супотницкий М.В., 2006), либо в природе имеются ка- кие-то терминаторы ретровирусных эпизоотий, которые не представлены в Старом Све- те. А вот результат эволюции без «эндогенизации» ретровирусов, как говорится, «на ли- цо». Обычно обезьян Нового Света относят к надсемейству примитивных широконосых обезьян. Это мелкие обезьяны с широкой хрящевой носовой перегородкой, с направлен- ными вперед ноздрями и с когтеобразными ногтями. Большой палец не противопоставля- ется другим, полушария мозга гладкие. Свою цену за эволюцию они явно не заплатили. Заканчивая рассмотрение роли эндогенных ретровирусов человека в его эволюции важно отметить тот факт, что процесс эндогенизации ретровирусов в ограниченных мас- штабах с пока не обнаружившимися эволюционными последствиями, имел место уже по- сле его формирования как вида Homo sapiens (т.е. приблизительно 170 тыс. лет назад — оценка Оппенгеймера С., 2004). Например, возраст обнаруженного G. Turner et al. (2001) провируса HERV-K113 не превышает 100 тыс. лет. Он локализован в хромосоме 19 (19p13.11) и пока не полностью зафиксирован в человеческих популяциях. Генотипирова- ние генетически различных популяций показало, что его аллельная частота зависит от исследуемой этнической группы. Провирус весьма распространен среди людей, живущих в Африке, Азии и Полинезии. С точки зрения масштабов времени, в которых происходят эволюционные процессы у приматов, его «возраст» незначителен. Выше мы уже привели данные, показывающие, что для эволюции современного гена p75TNFR человека потре- бовалось 65 млн. лет, пять мутационных событий и неизвестное количество вымерших видов приматов-предшественников, в геноме которых эти события и происходили. Основываясь на данных G. Turner et al. (2001), N. Bannert N. и R. Kurth (2004) предпо- ложили, что полностью интактные и активные аллели HERV все же либо представлены в популяциях людей с очень низкой частотой, либо встречаются с высокой частотой, но в генетически разделенных этнических группах. Сами же G. Turner et al. (2001) полагают, что их находка показывает способность HERV-K реинфицировать популяции людей в не- давнем эволюционном прошлом, и что HERV-K113 реинфицирует людей даже сегодня. Следовательно, возможна не только эндогенизация ретровирусов, но и их экзогенизация и реинфекция. По этому аспекту проблемы есть весьма интересные наблюдения, которые мы рассмотрим ниже. Таким образом, роль в эволюции экзогенных ретровирусов, не способных к эндоге- низации, заключается в увеличении биологического разнообразия через терминацию эволюции неадаптивных видов. Увеличение темпов видообразования происходит уже по- сле массовых вымираний таких видов и снижения степени заполненности ими экологиче- ских ниш. Ретровирусное инфицирование вида, сопровождающееся эндогенизацией ви- руса, возможно не при всех сценариях его существования, однако если оно произошло, то влечет за собой труднопрогнозируемые эволюционные последствия на протяжении не- скольких миллионов лет. У людей эволюционные процессы с участием HERV, еще до ди- вергенции приматов на предков шимпанзе и предков человека, создали определенный Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 Раздел II.3.ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 117 генетический «задел на будущее», предопределяя альтернативы нашей дальнейшей эволюции. Реинфекция. Количество копий эндогенных ретровирусов в пределах зародышевой линии без их репликации, может увеличиваться по двум альтернативным механизмам: 1) ретротранспозицией в cis — когда вирусы используют свои собственные гены белков для мобилизации; они копируют сами себя и вставляются в новые участки хромосомы в пре- делах той же клетки, без обычной для ретровирусов экстрацеллюлярной фазы жизненно- го цикла; 2) через комплементацию в trans , когда белки, необходимые для пролиферации вирусов, добавляются другими эндогенными и экзогенными вирусами. Ретротранспози- ция в cis не требует интактного гена env (он необходим вирусу для перемещения за пре- делы клетки); комплементация в trans не нуждается в наличии у эндогенного ретровируса функционирующих генов. Достаточно что бы он имел промотор и другие «мотивы» для экспрессии и упаковки РНК. Пролиферация эндогенных ретровирусов посредством таких механизмов приводит к накоплению в их геноме большого количества мутаций и стоп- кодонов (Belshaw R. et al., 2004). Эти изменения почти не затронули эндогенный ретровирус HERV-K(HML-2), обнару- женный в геноме приматов Старого Света. «Возраст» вируса оценивается в 6 млн. лет (см. рис. 2). Но не только у приматов Нового Света находят «пустые» сайты интеграции этих ретровирусов, но и в геноме многих людей (Belshaw R. et al., 2005), что показывает их сравнительно недавнее участие эволюции человека. HERV-K(HML-2) содержат непо- врежденные открытые рамки считывания почти во всех генах, включая env . У них низкое соотношение несинонимичных и синонимичных замен (dN/dS). Эти находки указывают на постоянную селекцию именно интактных генов белков HERV-K(HML-2), необходимых для экстрацеллюлярной фазы жизненного цикла ретровируса, а не дефектных; и на то, что HERV-K(HML-2) увеличивали количество своих копий в геноме человека преимуществен- но через реинфекцию, а не через ретротранспозицию в cis или комплементацию в trans. Y.N. Lee et al. (2007) попытались воспроизвести инфекционный провирус HERV-K(HML- 2). Для определения способности структурных белков и ферментов, закодированных в гено- ме HERV-K, «собирать» ретровирус-подобные частицы, ими были сконструированы плазми- ды, экспрессирующие Gag , Gag - PR и Gag - PR - Pol . Геном HERV-K имеет необычный нук- леотидный состав, в котором много кодонов, кодирующих аденин (A-rich). Не случайным яв- ляется то, что такая особенность генома HERV-K характерна и для ВИЧ-1. Первоначально Y.N. Lee et al. (2007) для получения инфекционного ретровируса был использован HERV-K-К113, имеющий интактные открытые рамки считывания для вирус- ных белков (за исключением одного гена) и считающийся сегодня самым «молодым» среди эндогенных ретровирусов HML-2 (см. выше). Однако плазмиды, сконструированные на основе генов этого провируса, плохо их экспрессировали в культурах клеток и вирус- ные частицы не образовывались. Тогда исследователи пришли к выводу, что относитель- ная «молодость» эндогенного ретровируса еще не гарантирует экспрессии всех его генов. Они отобрали группу из 10 вирусов, имевших дефекты, по крайней мере, в одном струк- турном гене, и установили консенсусные последовательности каждого гена. Синтезиро- ванный вирус с такой последовательностью нуклеотидов они назвали HERV-K CON . На построенном филогенетическом древе HERV-K CON занимает место, соответствующее предковой последовательности HERV-K, интегрировавшегося с геномом гоминид 6 млн. лет назад (рис. 5) . М.В. Супотницкий Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 118 Рис. 5. Синтезированный вирус HERV - K CON . Схематическое изображение провируса HERV-K (А) и филогенетического древа этого семейства (Б). Электронная микрофотография ретровирусных частиц HERV-K CON , образовавшихся в культуре клеток 293Т (В). Открытые рамки считывания изображены прямоугольниками. Под ними приведен список ретровирусов, чьи нуклеотидные последовательности были использованы для установления консенсусных последовательностей структурных генов HERV-K CON . Сборка вирусных частиц происходит также как и у ВИЧ, на плазматической мембране клетки (Lee Y.N. et al., 2007) Эксперименты Y.N. Lee et al. (2007) показали, что геном HERV-K CON содержит все функциональные компоненты, необходимые для осуществления им полного цикла ретро- вирусной репликации. В дальнейших экспериментах исследователями установлено, что HERV-K CON оказался способен образовать псевдотипные частицы с ВИЧ-1 и вызывать их проникновение в линии клеток человека. На основе анализа генома эндогенных ретро- вирусов HERV-K (HML-2) и собственных экспериментальных данных, Y.N. Lee et al. (2007) сделали вывод о существовании пока неизвестных механизмов активации эндогенных ретровирусов, позволяющих им реинфицировать людей и сегодня. Они предположили возможность существования штаммов HERV-K в еще не идентифицированных реплика- ционно-активных формах у отдельных людей и/или в их изолированных популяциях, что говорит за то, что современные пандемии ретровирусных инфекций среди людей не ог- раничиваются только ВИЧ. Однако темпы и эволюционное значение для вида Homo sapiens пандемий, вызы- ваемых HERV-K и ВИЧ, скорее всего, различаются. Пока мы не знаем, с какой частотой происходила эндогенизация ретровирусов HERV-K (HML-2) в геноме древних гоминоидов и человека, и не можем предполагать ни такую возможность для ВИЧ, ни темпы этого процесса в нашем ощущении времени. С учетом того, что интеграционные сайты для ВИЧ обнаружены в основном в активных транскрипционных участках (см. работу Lewinski M.K et al., 2006), его эндогенизация обещает «возвращение назад», т.е. регресс вида че- рез анулирование экзонизации. Для пытливых исследователей в этом аспекте геномных исследований содержится масса задач для творчества и возможность сделать фунда- ментальные научные открытия. Надо быть слишком нелюбопытным, что бы за 25 лет пандемии ВИЧ/СПИДа «не заметить», что это совершенно иной процесс, чем пандемии гриппа, натуральной оспы или чумы. Вывод ВИЧ/СПИД-пандемия — это не отдельный эпидемический процесс, вызванный про- никновением в человеческие популяции нового вируса, а одно из проявлений более сложного природного явления — эволюционного процесса, протекающего под маской ин- Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 Раздел II.3.ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 119 фекционного. В эволюционном аспекте ВИЧ играет роль фактора естественного отбора, ускоряющего процессы, определяемые активностью HERV-K (HML-2) и другими эндоген- ными ретроэлементами (усложнение вида и/или его «расщепление» на дочерние виды). Пандемия ВИЧ/СПИДа — это терминация неадаптивного вида, она имеет критическое значение для нашего существования как биологического вида. Литература: 1. Аст Г. Альтернативный геном // В мире науки. — 2005. — № 7. — С. 37–43. 2. Оппенгеймер С. Изгнание из Эдема. Хроника демографического взрыва. — М., 2004. 3. Супотницкий М.В. Микроорганизмы, токсины и эпидемии. — М., 2000, 2005. 4. Супотницкий М.В. К вопросу о месте ВИЧ/СПИД-пандемии среди других инфекционных, эпидемических и пандемических процессов // Эпидемия ВИЧ/СПИД в Украине. — 2006. — № 2. — С. 163–196. 5. Тарантул В.З. Геном человека. Энциклопедия, написанная четырьмя буквами. — М., 2003. 6. Bannert N., Kurth R. Retroelements and the human genome: New perspectives on an old relation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2004. Vol. 101, Suppl. 2. — P. 14572–14579. 7. Belshaw R., Dawson A.L., Woolven-Allen J. et al. Genomewide screening reveals high levels of insertional poly- morphism in the human endogenous retrovirus family HERV-K(HML2): Implications for present-day activity // J. Vi- rol. — 2005. — Vol. 79. — P. 12507—12514. 8. Coffin J. M. Evolution of Retroviruses: Fossils in our DNA // Proceedings of The American Philosophical Society. — 2004. — Vol. 148, № 3. — P. 264-280. 9. Elton S. et al. // Journal of Human Evolution. — 2001. — Vol. 41. — P. 1—27. 10. Furano A.V. The biological properties and evolutionary dynamics of mammalian LINE-1 retrotransposons // Prog. Nucleic Acids Res. Mol. Biol. 2000. — Vol. 64. — P. 255–294. 11. Greenwood A. D., Stengel A., Erfle V. et al. The distribution of pol containing human endogenous retroviruses in non-human primates // Virology. — 2005. — Vol. 334. — P. 203–213. 12. Hughes J.F., Coffin J.M. Human endogenous retroviral elements as indicators of ectopic recombination events in the primate genome // Genetics . — 2005. — September 12. 13. Krull M., Brosius J., Schmitz J. Alu-SINE Exonization: En Route to Protein-Coding Function // Mol. Biol. Evol. — 2005. — Vol. 22, — № 8. – P. 1702–1711. 14. Lee Y.N., Bieniasz P. Reconstitution of an Infectious Human Endogenous Retrovirus // PLoS Pathogens. — 2007. — Vol. 3, № 1. — P. 0119—0130. 15. Lewinski M.K, Yamashita M., Emerman M. et al. Retroviral DNA integration: Viral and cellular determinants of tar- get-site selection // PloS Pathog. — 2006. — Vol. 2, № 6. — P. 611—620. 16. Polavarapu N., Bowen N., McDonald J. Newly Identified Families of Human Endogenous Retroviruses // Journal of Virolology. — 2006. — Vol. 80, № 9. — P. 4640–4642. 17. Singer S. S., Maennel D. N., Hehlgans T. et al. From ‘‘junk” to gene: curriculum vitae of a primate receptor isoform gene // J. Mol. Biol. — 2004. —Vol. 341. — P. 883–886. 18. Stengel A., Roos C., Hunsmann G. et al. Expression Profiles of Endogenous Retroviruses in Old World Monkeys // Journal of Virolology. — 2006. — Vol. 80, № 9. — P. 4415—4421. 19. Supotnitskii M. V. After AIDS // Mendeleev Chemistry Journal. —1995. — Vol. 40, № 2. — P. 189–208. 20. Sverdlov E. D. Retroviruses and primate evolution // Bioessays. — 2000. — Vol. 22. — P. 161-171. 21. Tang W., Gunn T. M., McLaughlin D. F. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2000. – Vol. 97. — P. 6025–6030. 22. Turner G., Barbulescu M., Su Mei et al. Insertional polymorphisms of full-length endogenous retroviruses in hu- mans // Current Biology. — 2001 — Vol. 11, № 19. — P. 1531–1535. Анотація: ВІЛ/ СНІД-Пандемія — це не окремий епідемічний процес, викликаний проникненням у людські популяції нового вірусу, а одне із проявів більше складного природного явища — еволюційного процесу, що протікає під маскою інфекційного. В еволюційному аспекті ВІЛ відіграє роль фактора природного добору, що прискорює процеси, обумовлені активністю HERV-K (HML-2) і іншими ендогенними ретроэлементами (ускладнення виду й/або його "розщеплення" на дочірні види). Пандемія ВІЛ/СНІД - це терминация не адаптивного виду, вона має критичне значення для нашого існування як біологічного виду. Abstract: HIV/AIDS pandemic is not the separate epidemic process called by penetration into human populations of a new virus, and one of developments of more comprehensive natural phenomenon - the evolutionary process leaking under a mask infectious. In evolutionary aspect of a HIV plays a role of the factor of natural selection accelerating processes, determined by activity of HERV-K (HML-2) and others retroviridae. HIV/AIDS pandemic is possible termination of non-adaptive biological species. Поступила в редакцию Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 101-111 Раздел II.3.ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ И ИХ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 120 Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 101-111 II.4. СОЦІАЛЬНО-ПОЛІТИЧНІ ПРОЦЕСИ І ЕКОГЕОДИНАМІКА 121 II.4. СОЦІАЛЬНО-ПОЛІТИЧНІ ПРОЦЕСИ І ЕКОГЕОДИНАМІКА М.В. Супотницкий Геополитика и экогеодинамика регионов. 2007. Вып.2. С. 109-119 122

ВИЧ/СПИД-пандемия - так с чем же в действительности мы столкнулись?

Репозитарії

Схожі ресурси