БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭТЮДЫ
Гости и хозяева
Ал Бухбиндер
Не так давно в журнале Science появилась публикация, которая тотчас привлекла к себе широкое внимание специалистов. Авторы статьи, британские эпидемиологи Майкл Бутс и Майкл Милор из Шеффилдского университета, излагали в ней результаты своих экспериментов с вирусами. Бутс и Милор изучали поведение определенного вида вирусов в зависимости от поведения личинок, в которых эти вирусы поселяются.
Эксперимент выглядел следующим образом. Большое количество личинок было размещено по двум ящикам. В каждом ящике была насыпана та пища, которой питаются личинки (некий личиночий «комбикорм»), так что личинки могли передвигаться по ящику в поисках самых вкусных кусочков. Но в первом ящике пища была в таком состоянии (почти сухая), что передвижение личинок происходило свободно и они непрерывно перемещались по ящику, меняя свое местоположение и встречаясь друг с другом. Во втором же ящике к пище была добавлена вода, что сделало смесь вязкой, так что личинки двигались в ней с трудом и практически все время оставались на месте, в небольших по численности колониях, контактируя только со своими непосредственными соседями по колонии.
Несколько личинок в каждом ящике было заранее заражено вирусами одного и того же вида, с одинаковыми свойствами — прежде всего с одинаковой инфекционностью. Эта инфекционность определялась еще до опыта, по той скорости, с которой вирусы заражали какое-то определенное число здоровых и способных свободно контактировать личинок. В ходе контакта двух личинок — уже зараженной и еще не зараженной — вирус получал возможность перейти с одной на другую.
Вероятность, с которой происходил такой переход при каждом контакте, характеризовала меру инфекционности данной разновидности вирусов. Затем начался собственно эксперимент: личинки в каждом ящике были предоставлены сами себе, а по прошествии 40 недель (время, достаточное для смены многих поколений вирусов) их извлекли из ящиков, выделили из каждой группы личинок их вирусы и эти «вирусы из первого ящика» и «вирусы из второго ящика» опять проверили на инфекционность. Рассуждение, стоявшее за экспериментом, было таково. Выживание существ любого вида, в том числе и вирусов, требует, чтобы особи этого вида размножались максимально быстро, то есть как можно более широко распространяли свои гены. Однако стратегия, ведущая к такому успеху, не может быть какой-то раз навсегда заданной — ведь условия в окружающей среде меняются, и оптимальная стратегия должна зависеть от этих условий.
Сам вирус, конечно, не может «по своему разумению» менять эту стратегию, приспосабливая ее к тем или иным условиям. Стратегия приспосабливается благодаря естественному отбору. Во время размножения вирусов в каких-то из них случайно происходят изменения, мутации, которые могут менять их стратегии выживания. Одни мутации порождают одну стратегию, другие другую. Вирусы с теми мутациями, которые изменили их стратегию размножения в сторону лучшей приспособленности к изменившимся условиям, дадут больше потомства, а поскольку это потомство унаследует стратегию родителей, то и оно даст больше потомства, и так, за несколько десятков поколений, во всей популяции вирусов начнут преобладать вирусы с этой, наилучшей для данных условий стратегией. Это и есть естественный отбор в действии.
В описанном эксперименте единственной переменной в условиях была подвижность личинок. В первом ящике она была высокой, во втором — низкой. Исследователи полагали — и, как оказалось, справедливо, — что эти разные условия приведут к тому, что в разных ящиках после сорока недель эволюции будут преобладать вирусы с разной стратегией выживания. И действительно — проверка вирусов после эксперимента показала, что «вирусы первого ящика» обладают высокой инфекционностью, а «вирусы второго ящика» — существенно более низкой.