Микробы-хамелеоны

Мировая общественность опасается биотерроризма и спровоцированных эпидемий чумы, холеры и сибирской язвы. К сожалению, возбудители этих болезней и сами по себе, без злодейского вмешательства, способны изменяться и порождать новые, особо патогенные штаммы. Работы по изучению возбудителей особо опасных инфекций поддерживают РФФИ и программа президента РФ.

Сотрудники Российского научно-исследовательского противочумного института «Микроб» обобщили собственные и литературные данные о жизненных циклах и генетических особенностях возбудителей особо опасных инфекций: чумы, холеры и сибирской язвы. Несмотря на существенные различия и разную скорость генетической изменчивости, все три возбудителя способны формировать новые варианты с ранее неизвестными свойствами.

Возбудители холеры гораздо больше времени проводят в воде, чем в человеческом организме. Но именно в тонком кишечнике они бурно размножаются и нарабатывают белки, позволяющие им выжить в бедной водной среде. Большая часть генов, необходимая для жизни внутри хозяина, попала в геном возбудителя извне, принесенная бактериофагами. Захват полезных для микроба чужеродных генов обеспечивают специальные собственные гены холерного вибриона, который таким путем образовал три эпидемически опасных варианта. Классический вариант вызвал, по крайней мере, две из шести вспышек азиатской холеры в 1817—1923 гг. Возбудителю эльтор мы обязаны нынешней пандемией (она началась в 1961 году и продолжается до сих пор). В 1992 году в Индии и Бангладеш выделили высоковирулентный бенгальский штамм. «Усвоение» генов, принесенных бактериофагами, обеспечивает холерному геному высокий уровень изменчивости, поэтому эпидемиологи в любой момент могут ожидать появления патогенных клонов с новым сочетанием свойств.

Среди возбудителей чумы ученые также выделяют три варианта (биовара), которые различаются по биохимическим и молекулярно-генетическим свойствам. Они стали причиной «чумы Юстиниана», разыгравшейся в 531—580 гг. нашей эры, пандемии XIII — XV веков, вошедшей в историю под названием «черная смерть», и нынешней, которая началась в 1894 году в Гонконге, а сейчас напоминает о себе спорадическими случаями. Виновники двух последних пандемий возникли благодаря геномным перестройкам античного варианта. Чтобы приобрести свою исключительную вирулентность и патогенность, чумной микроб «отключил» 13% генов своего эволюционного предшественника и приобрел множество чужеродных генов, которые, в том числе, позволили чумной палочке приспособиться к жизни в организме блохи. Возбудитель чумы и сейчас показывает чудеса изменчивости, осваивая новые виды животных-хозяев.

Уровень генетической изменчивости возбудителя сибирской язвы гораздо ниже, чем у других патогенов, в том числе возбудителей холеры и чумы. Малое разнообразие сибиреязвенной бациллы исследователи объясняют ее эволюционной молодостью и низкой скоростью эволюции (ведь большую часть жизненного цикла патоген покоится в земле в виде спор). Тем не менее в геноме возбудителя есть несколько изменчивых участков, по которым уровень генетического разнообразия достаточно высок.

Ученые отмечают: хотя геномы всех трех возбудителей особо опасных инфекций эволюционируют разными путями и с разной скоростью, каждый из них может приподнести человечеству «сюрприз» в виде новых вирулентных клонов с неизвестными свойствами. Поэтому за возбудителями надо постоянно наблюдать, чтобы не пропустить новинку.