Древний предок SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2: что о нем известно

Пандемия, вызванная коронавирусом SARS-CoV-2, стала причиной смерти уже почти 5 млн. людей по всему миру. И число летальных случаев продолжает расти. За последние 20 лет это уже третья эпидемия по причине коронавирусов. В 2003 и 2012 гг. человечество столкнулось со вспышками SARS и MERS, причиной которых был вирус SARS-CoV-1. Но как недавно обнаружили ученые, эпидемии, спровоцированные коронавирусами, случались задолго до XXI века. Предположительно одна из самых древних произошла около 20 тысяч лет назад. Ее причиной был общий предок SARS-CoV-1 и SARS-CoV-2.

Эпидемии и мутации вирусов

Человеческий организм борется с вирусами с незапамятных времен. В результате такого противостояния в геноме человека происходят мутации, которые делают организм менее уязвимым к тому или иному патогену. Эти изменения передаются из поколения к поколению на генетическом уровне, тем самым обеспечивая выживание человечеству как виду. Например, в результате такой мутации человеческий организм может приобрести способность расщеплять белки того или иного вируса, тем самым защищая себя от гибели.

Но такие свойства характерны не только для человека, но и для вируса. Если говорить простым языком, то главная цель любого микроорганизма – создать как можно больше копий самого себя. А для этого он должен проникнуть в клетку других организмов и захватить ее. В случае если вирус сталкивается с защитными механизмами клетки-хозяина, он мутирует – приобретает черты, которые позволяют обойти барьер.

Но если человеческий организм все же выработает устойчивость к вирусу, то эта способность «записывается» в соответствующем гене, а он уже передается следующим поколениям. Если измененная версия гена доминирует в больших группах людей, это может быть свидетельством прошедшей эпидемии и адаптации человека к возбудителю, вызвавшему болезнь.

Что касается коронавирусов, то их способности к мутациям поражают. За последние 20 лет уже три вида коронавирусов, которые ранее инфицировали только животных, адаптировались к заражению людей. Речь идет о возбудителях тяжелые респираторных заболеваний MERS, SARS и COVID-19. Вспышки болезней, вызванных коронавирусами в последние 20 лет, показали, что патогены этого семейства способны не просто мутировать, но и преодолевать видовой барьер. Один из таких коронавирусов, известный как HCoV-HKU1, преодолел видовой барьер в 1950 годах. Но он явно не был первым из своего семейства, поразившим человека. Одним из самых древних коронавирусов до недавнего времени считался HCoV-NL63, предположительный возраст которого около 800 лет ^[1]. Но вот с чего все началось, когда появился первый опасный для человека коронавирус и насколько он мутировал с тех пор – эти вопросы продолжительное время оставались без ответов. Но стремительное развитие генетики как науки открыло перед учеными новые возможности.

Древняя эпидемия коронавируса

Работы по определению предположительного возраста коронавирусов ученые проводили давно. Ответ на вопрос, как долго коронавирусы существуют на планете, специалисты искали, изучая гены коронавирусов. Но недавно группа ученых из Аризонского университета решила применить принципиально другой подход – изучать не сам вирус, а его влияние на ДНК человека.

Еще до пандемии COVID-19 группа биологов-эволюционистов принялась изучать, как разные вирусы влияют на изменения в геноме человека. Полученные знания помогли бы определить возраст множества вирусов. Но когда началась пандемия, ученые решили применить этот же метод, чтобы проверить, нет ли в геноме человека следов предка SARS-CoV-2 ^[2].

Специалисты, используя новейшие методы компьютерного анализа, сравнили геномы более 2,5 тыс. людей из 26 популяций из разных частей мира. При этом основное внимание уделили генам, связанным с адаптивностью к коронавирусам. В образцах ДНК представителей 5 популяций Восточной Азии исследователи обнаружили 42 гены с признаками адаптации к коронавирусу. У представителей других групп такой особенности не было. Кроме того, оказалось, что все 42 гена имеют примерно одинаковое количество мутаций. Предположительно, эти изменения происходили сравнительно быстро и примерно в одно и то же время.

На основе этих данных ученые выдвинули гипотезу, что жители Восточной Азии в древние времена уже переживали эпидемию, вызванную коронавирусом, и сумели адаптироваться к патогену. По оценкам ученых, эти мутации в генах произошли примерно 20-25 тысяч лет назад. Причем, скорее всего, формировались они на протяжении нескольких веков. Ученые предположили, что вирус, вызвавший эти мутации, является самым древним общим предком возбудителя COVID-19, а также MERS и SARS. ^[3]

Что дает это открытие

По мнению ученых, эпидемия коронавируса, охватившая Восточную Азию более 20 тысяч лет назад, была достаточно разрушительной и оставила эволюционный отпечаток в ДНК современных людей. Предполагается, что древний коронавирус господствовал на территории в течение многих лет.

То, что происходит сейчас, во многом напоминает эпидемию, вызванную коронавирусом в древние времена. И это позволяет предполагать, что если возбудитель не будет остановлен вакциной, то болезнь может сопровождать человечество в течение нескольких поколений.

Данное открытие позволяет не только определить, когда ранее бывали вспышки коронавирусной инфекции, но и понять генетические особенности SARS-CoV-2 и то, какие изменения пандемия может вызвать на генетическом уровне. Вполне возможно, что более детальное изучение этих мутировавших 42 генов позволит разработать механизмы управления активностью патогена и остановить его распространение.

Источники