Там, где нет белых медведей

…Там живут пингвины и морские котики, растут мхи, лишайники и злаковые, копошатся в их корнях насекомые и, скорее всего, обитают вирусы. Последних хоть и считают неизбежными спутниками всего живого, в вечной мерзлоте еще не находили. Возможно, потому, что никто всерьез их там не искал.

Разве что американские ученые-полярники, исследовавшие льды Северного полюса. Взяв пробы льда, которому, по их подсчетам, было около трех миллионов лет, они решили выяснить, есть ли в нем вирусы. Не мудрствуя лукаво, сделали ПЦР-анализ на самый распространенный вирус — табачной мозаики. К великой радости ученых, в оттаявшей древней водичке они обнаружили нуклеиновую кислоту, характерную только для вируса табачной мозаики.

Результаты исследования были опубликованы в узкоспециализированном научном журнале, который попал на глаза профессиональным вирусологам. Они тут же заподозрили неладное: в то время этого вируса еще просто не могло быть, поскольку не существовало растений, на которых он паразитирует. Если же табачная мозаика действительно присутствует в столь глубоких льдах, то это означает ни много ни мало переворот в науке.

Анализы решили повторить и… ничего не обнаружили. Завязалась широкая дискуссия в научных кругах, в том числе с помощью Интернета: особо жаркие споры велись на одном из вирусологических сайтов. Если отбросить лишнее, то резюме было таким: перед тем как проводить исследования, нужно помыть руки и не курить в лаборатории.

Убийственные выводы, поставившие под сомнение научную карьеру американцев, пробудили интерес к теме у украинских ученых-вирусологов: если во льдах искали вирусы, значит, чем-то руководствовались. Надо сказать, в своих предположениях они были не одиноки. Так, одна из научных групп в Австралии уже давно и целенаправленно пытается обнаружить и исследовать вирусы растений на Антарктическом архипелаге. Более того, они нашли два уникальных вируса, не сравнимых ни с одними из известных на Большой земле, но накопить их в растениях и проанализировать на молекулярном уровне не удалось. Правда, это были не совсем полярные вирусы: ученые нашли их значительно севернее полюса, практически на широте Огненной Земли.

У украинских же ученых есть вполне реальная возможность отыскать вирусы в Антарктике — если они там, разумеется, есть. Речь идет о полученной Украиной десять лет назад в концессию английской антарктической станции Фарадей, известной тем, что в 80-х именно там было открыто явление озоновых дыр. Помимо физиков, геологов и других специалистов, в Антарктиду отправляются и биологи. В течение двух недель, пока длится «пересменка» — когда одна экспедиция передает дела другой, — они отбирают образцы растений, почвы, крови животных и рыб, готовят их к транспортировке. В нынешнем году на период «межсезонья» вместе с полярниками отправился и заведующий кафедрой вирусологии Киевского университета им. Тараса Шевченко Валерий Полищук.

— Мы знали, что на территории, прилегающей к нашей станции, — рассказывает Валерий Петрович, — есть вид сосудистых растений, в народе называемых «волосянка». Раз есть сосудистые растения, значит, теоретически, должны быть и вирусы: то, что их до сих пор не находили, говорит, скорее, о том, что их либо плохо, либо неправильно искали. Поэтому основная идея заключалась в следующем: выяснить, есть ли в Антарктиде вирусы растений в принципе, что с ними в таких условиях происходит и каким образом экспансия вирусов с других материков может нарушить экологический баланс. Это интересно, в первую очередь, с точки зрения эволюции самих вирусов: как они туда попали, как размножаются, насколько являются регуляторами численности растений и так далее.

— Интересно, каким образом в таком холоде выживают растения?

— Основной интерес биологов на полюсе — поиски причин акклиматизации к низким температурам присутствующих там живых организмов. Антарктида, как известно, огромное поле для добычи криля, который питается фитопланктоном — маленькими водорослями. Температура воды в месте его обитания может быть от 0 °С до -1,5 °С. Каким образом там выживают водоросли, если ни в одной лаборатории при такой температуре их размножить не удается? А почему рыбы неплохо себя чувствуют в такой воде? Значит, существуют специальные природные механизмы, позволяющие, скажем, крови не замерзать.

Почему человек погибает от холода? Потому что перестают работать ферменты, поставляющие в клетки кислород, не позволяющие крови кристаллизоваться при низких температурах, и прочее. На самом деле главная задача у высших животных — функциональное обеспечение деятельности ферментативных систем, оптимальная температура для которых у человека 36,6°. У обитателей же полюса существуют механизмы, которые позволяют ферментам нормально работать при низких температурах. Задача биологов — найти их.

Вот вы спрашиваете, почему при таких температурах выживают растения. А неизвестно! Можно предположить, что действуют определенные белки, обеспечивающие их жизнедеятельность. В свое время в СССР проводилась селекция озимой пшеницы на морозоустойчивость и было показано, что существуют так называемые белки теплового шока, которые и защищают растение. Но в том случае речь шла о селекции, то есть о чем-то, выведенном человеком. Но на полюс растения попали без всякой селекции, выжили, самостоятельно адаптировались к суровым условиям и чувствуют себя довольно неплохо. К тому же наши озимые под снегом зимуют, а колоситься начинают лишь с приходом весны. В Антарктиде же разрываешь снег — а там на полуметровой глубине зеленое растение, причем не только колосится, но и наливается зерном. Пока что эти механизмы адаптации и устойчивости не совсем понятны.

— Вирусы, на ваш взгляд, тоже сумели приспособиться к вечной мерзлоте?

— Пока мы этого не знаем. Мы проанализировали привезенные образцы растений, мхов и лишайников на полтора десятка вирусов и получили положительные результаты на три. Дальнейшая задача — выделить эти вирусы. То есть у нас есть растения, которые предположительно инфицированы вирусом. Теперь нам нужно выделить возбудитель, заразить им чувствительное растение, получить симптомы и доказать, что растение заражено вирусом, полученным из образца. Если нам это удастся, это будет серьезное научное достижение: мы получим нативный вирус, который в своей эволюции был адаптирован к растениям, живущим в Антарктиде.

Изучив его геном, мы можем проследить последовательность развития и самих растений, на которых он обитает, поскольку хозяин и паразит постоянно «подстегивают» эволюцию друг друга — коэволюцию. Нет живого организма, в котором не было бы вируса: другое дело, когда он проявляется и почему. В условиях Антарктиды ситуация вообще уникальная, поскольку найдено лишь одно высшее растение и практически исключена возможность заражения вирусами других растений, что сплошь и рядом случается в более теплых местах. Не переносят там вирусы и насекомые: те, которых удалось обнаружить, обитают лишь в корнях растений.

Скорее всего, иной окажется и роль антарктических вирусов в биоценозе. Испокон веков они были регулятором численности всего живого, но в Антарктиде сама эволюция не могла допустить, чтобы на растениях размножались вирусы, способные их уничтожать и приводить к значительным потерям популяции. Да и у самих растений должна быть хорошая система адаптации, сильная иммунная система, а значит, и хорошая сопротивляемость к инфекционным заболеваниям, в первую очередь вирусным.

В свое время мы занимались оценкой распространенности вирусных заболеваний растений на территории Украины и обнаружили интересную вещь. Если на поле, к примеру, выращивают помидоры, то на нем будет и полным-полно «помидорных» вирусов, если же в следующем году там посеют пшеницу, то обнаружится и огромное количество вирусов пшеницы. Парадоксальным было другое: когда мы исследовали абсолютно дикие места, где человек никогда ничего не сеял, то всегда находили там концентрации самых разных вирусов, но на низких уровнях. То есть вирус априори присутствует у своего хозяина и не вмешивается до тех пор…

— …пока этого хозяина не становится слишком много?

— Возможно, и так. Как только популяция начинает расти, поднимает голову и вирус, регулируя численность до такого уровня, каковым он должен быть в данном биоценозе. В связи с этим было бы очень интересно получить информацию о тех вещах, которые происходят в Антарктиде.

— Вы хотите сказать, что эта тема еще никем не исследована?

— Изучением коэволюции вирусов и растений, миграции вирусов в Антарктиде еще никто не занимался. Поэтому я полон оптимизма — если там есть вирусы, то их найдем мы.