Кометные события вызывают массовые вымирания, в ходе которых одни виды уничтожаются, а другие сохраняются и неожиданно эволюционируют.

Как описано в предыдущей главе[1], вирусы обладают видоспецифичным разрушительным действием, но существует разница между вирусом, вызывающим заболевания у данного вида, и вирусом, решительно способствующим вымиранию этого же вида.

Поэтому в данной главе мы попытаемся ответить на следующий вопрос: существуют ли документально подтверждённые случаи, когда патогены в целом и вирусы в частности были заметно причастны к вымиранию того или иного вида?

1/ Вымирание, вызванное вирусом в прошлом

Начнём с ранее описанного[2] мел-палеогенового вымирания около 66 млн лет назад, самого последнего и наиболее задокументированного из пяти массовых вымираний.

Инфекционные заболевания считаются одной из основных причин уничтожения некоторых таксонов во время мел-палеогенового вымирания, в то время как другие таксоны были сохранены. Этими видоспецифичными патогенами являются грибы[3] [4], бактерии[5] и, конечно же, вирусы[6].

Мел-палеогеновое вымирание, по-видимому, связано с вирусными заболеваниями, способствовавшими этому массовому вымиранию:
Например, мел-палеогеновое вымирание не было мгновенным, а происходило по схеме, напоминающей распространение инфекции. Фактически, основываясь на своих выводах о патогенах, обнаруженных у погребённых в янтаре насекомых, Пуанар пришёл к выводу, что вымирание динозавров было вызвано "совокупными, каскадными эффектами многих болезней".
Пуанар рассказал более подробно о том, как патогены уничтожили динозавров вместе с многочисленными другими видами мелового периода:

Грибковые и вирусные заболевания, переносимые насекомыми, имели решающее значение для определения того, какие растения выжили и какие погибли в меловом мире[7].
Согласно Пуанарду, переносимые насекомыми вирусы заражали растения, которые, в свою очередь, заражали динозавров:
Поскольку сохранившиеся тли переносят примерно 50% передаваемых насекомыми вирусов растений, возможно, они были ответственны за быструю смену родословных растений позднего мелового периода[8].
Мел-палеогеновое вымирание было не единственным массовым вымиранием, отмеченным разрушительной активностью вирусов. Кометное событие, вызвавшее поздний дриас 12 900 лет назад, уничтожило большую часть шерстистых мамонтов[9], но оставило группы выживших на острове Врангеля[10], которые сохранились примерно до 4200 г. до н. в.[11]

Location of Wrangel Island​
© CC BY-SA 3.0Расположение острова Врангеля
Исследование ДНК мамонтов с острова Врангеля выявило некоторые особенности:
Здесь мы показываем, что геном мамонта с острова Врангеля содержит множество предполагаемых пагубных мутаций, которые предположительно способны вызывать различные дефекты поведения и развития. Функциональная характеристика нескольких восстановленных генов мамонта с острова Врангеля, несущих предположительно пагубные замены, выявила как потерю, так и усиление функциональных мутаций в генах... Эти данные позволяют предположить, что по крайней мере один мамонт с острова Врангеля мог пострадать от негативных последствий сокращения численности популяции и изоляции[12].
Мутации, обнаруженные у мамонтов с острова Врангеля, объясняются скудной популяцией и последовавшим инбридингом. Однако инбридинг сам по себе не вызывает генетических дефектов, а только увеличивает риск рецессивных генетических нарушений[13].

Что ещё более важно, у шерстистых мамонтов с острова Врангеля были обнаружены мутации приобретения функции, которые трудно объяснить процессом инбридинга, но, как будет показано в одной из следующих глав[14], легко могут вызываться вирусами.

По словам старшего куратора Американского музея естественной истории Росса Макфи, гибель мамонта с острова Врангеля действительно вызвала вирусная эпидемия[15]:
После прочтения в журнале статьи о вспышке вируса Эбола, Макфи посетило внезапное озарение: единственное, что способно вызвать вымирание такого типа [остров Врангеля] и масштаба, это инфекционное заболевание с высокой летальностью[16].
Случайно или нет, но вызванный кометой поздний дриас совпал по времени с появлением самого смертоносного для человека вируса — оспы:
Оспа (Variola major и minor) — это эпидемическое заболевание, вызываемое вирусом, терзавшим человечество на протяжении тысячелетий. Фактически, это была первая и единственная болезнь, намеренно искоренённая с лица нашей планеты. Историки предполагают, что она появилась около 10 000 г. до н. э. (12 000 лет до н. в.) в сельскохозяйственных поселениях Северной Африки[17].
Только в течение 20-го века, по оценкам, от оспы погибло 500 миллионов человек[18]. Но несмотря на свою смертоносность, оспа давала своим выжившим носителям некоторые преимущества (усиление функций), например, естественный иммунитет к ВИЧ[19].

Вымирание, вызванное вирусами, похоже, затронуло даже некоторые виды гоминидов. Неандертальцы вымерли около 28 000 лет назад[20] после по крайней мере 100 000 лет[21] успешной адаптации. Характер их вымирания позволяет предположить, что оно, по крайней мере частично, было вызвано вирусными заболеваниями:
Мы исследовали, соответствует ли эволюционная история современных людей и неандертальцев времени и месту происхождения и эволюции некоторых вирусных патогенов, которые могли сыграть роль в вымирании неандертальцев[22].
Обратите внимание, что мел-палеогеновое вымирание, вымирание неандертальцев и шерстистых мамонтов с острова Врангеля произошли тысячи, если не миллионы лет назад, и это касалось вымерших видов.

Таким образом, несмотря на несколько косвенных доказательств того, что эти вымирания были вызваны вирусами, бесспорные доказательства этому отсутствуют. Для этого необходимо провести надлежащее вскрытие, но в большинстве случаев трупов нет — лишь окаменелости. Исключением является шерстистый мамонт и тысячи замороженных трупов, но вскрытие в поисках вирусов ещё не проводилось[23].

Тем не менее существует ряд документально подтверждённых и недавних случаев вымирания, вызванных вирусами.

2/ Недавние вымирания, вызванные вирусами

Роль, которую сыграли вирусы в некоторых вымираниях, была неоднократно подтверждена современными наблюдениями. Например, инфекционные заболевания являются основной причиной продолжающегося вымирания некоторых находящихся под угрозой исчезновения амфибий:
Амфибии составляют 30% животных, находящихся под критической угрозой исчезновения, а также приблизительно 75% видов, находящихся под критической угрозой исчезновения в результате болезней. Хотя ранавирусные инфекции, заражение трематодами и ряд других патогенных угроз были предложены в качестве факторов, способствующих конкретным случаям снижения численности, агентом, который, как считается, представляет наиболее крупную угрозу для амфибий, является Batrachochytrium dendrobatidis, впервые выявленный в 1990-х годах как причина смертельного хитридиомикоза[24].
Амфибии — не единичный случай, то же самое касается вымирания 18 современных видов птиц:
18 примеров вымирания и исчезновения птиц, которые, по крайней мере частично, были приписаны инфекционным заболеваниям. <...> Уорнер предположил, что эти потери были вызваны панзоотией, вызванной непреднамеренной интродукцией Culex quinquefasciatus, переносчика птичьей малярии Plasmodium relictum. Другим смертельным агентом, предположительно также занесённым, была птичья оспа Poxvirus avium.[25]
Были также затронуты и млекопитающие; например, из-за инфекционного заболевания с острова Рождества исчез эндемичный вид крыс:
Крысы с острова Рождества (тушканчиковая мышь Маклеара) полностью вымерли, и их генетическая наследственность не сохранилась ни в какой форме. Генетическое подтверждение наличия специфичной для мышиных трипаносомы Trypanosoma lewisi были обнаружены в образцах чёрных крыс и крыс с острова Рождества. В образцах бульдоговой крысы, собранных ранее 1899 года, не было обнаружено никаких признаков трипаносомной инфекции. Таким образом, обнаружение трипаносом коррелирует с прибытием инвазивных чёрных крыс и последующим исчезновением местных видов крыс на острове Рождества (только в случае бульдоговой крысы)[26].
The extinct endemic Christmas Island rat (Rattus macleari)​
Вымершая эндемическая тушканчиковая мышь Маклеара (Rattus macleari)​
Открытие недавних вымираний, вызванных вирусами, привело к изменению парадигмы, когда вирусы стали рассматриваться как потенциальные агенты вымирания:
Инфекционные заболевания, особенно вирулентные, обычно рассматриваются как причина колебаний или сокращения численности биологических популяций. Однако, как правило, они не рассматриваются в качестве основного фактора, вызывающего фактическую угрозу исчезновения или вымирания видов. Мы рассмотрели известные исторические примеры, когда болезнь (предположительно) оказывала серьёзное пагубное влияние на виды животных, включая вымирание, а также выделили некоторые недавние случаи, в которых болезнь подозревалась как основной фактор угрозы исчезновения конкретных видов. Мы пришли к выводу, что роль болезней в исторических вымираниях на уровне популяции или вида, возможно, была недооценена.[27]
В настоящее время инфекционные заболевания официально входят в пятёрку основных причин глобального вымирания видов[28].

3/ Вирусы — агенты вымирания в прошлом и настоящем?

Подозрение на причастность вируса к вымиранию в прошлом, как, например, вымирание мамонтов на острове Врангеля, неандертальцев или мел-палеогеновое вымирание в сочетании с наблюдением недавних вымираний, вызванных вирусами среди амфибий , птиц и млекопитающих, привели некоторых исследователей к мысли, что вирусные инфекции — причина других прошлых вымираний, зафиксированных в летописи окаменелостей:
В 1981 году я предположил, что внезапное, индивидуальное исчезновение устоявшегося вида может быть результатом вирусного воздействия... вымирание обычно происходит быстро (т. е. геологически мгновенно) и синхронно на обширных территориях; при этом симпатрические[29] виды не затрагиваются[30].
Эта идея, раскрытая в приведённой выше цитате, согласно которой вирусные заболевания могут быть способствующим агентом или даже единственной причиной вымирания данного вида, была представлена в 1995 году, но она не нова. Уже более трёх столетий назад была выдвинута теория, объясняющая вымирание ирландского гигантского оленя[31]:
Каким образом [ирландский гигантский олень], ранее столь распространённый и многочисленный в этой стране, полностью исчез, заслуживает нашего рассмотрения. [Несмотря на принятые объяснения,] мне кажется более вероятным, что этот вид животных мог вымереть здесь от определённого пагубного состава воздуха во время некоторых прошлых сезонов, давно прошедших после Потопа, что могло вызвать эпидемическую болезнь, если можно так выразиться, или мор, особенно поражающий этот вид существ и способный уничтожить сразу большое их количество, если не совсем уничтожить весь вид[32].
Irish giant deer (Megaloceros giganteus) reconstruction​
Ирландский гигантский олень (Megaloceros giganteus) — реконструкция​
В отличие от этой цитаты многовековой давности, до недавнего времени современная наука была склонна игнорировать роль инфекционных заболеваний в событиях вымирания. Эта позиция изменилась с появлением геномики, а также выявлением и отслеживанием вирусов у вымерших и сохранившихся видов. Роль, которую сыграли вирусы в прошлых вымираниях, привела некоторых исследователей к предположению, что специфическое по хозяину воздействие вирусов было как причиной вымираний, так и основной движущей силой эволюции:
Каждые несколько миллионов лет происходит массовое вымирание — исчезновение ряда таксонов, вызванное, по-видимому, какими-то экологическими нарушениями. Эти события используются стратиграфами для разделения геологического времени. В промежутках между массовыми вымираниями происходят фоновые вымирания, отдельные вымирания хорошо устоявшихся видов, в то время как симпатрические виды не проявляют никаких признаков стресса. Предполагается, что фоновые вымирания вызываются специфическим по хозяину действием вируса. Далее выдвигается гипотеза о том, что фоновые вымирания являются фундаментальным компонентом процесса эволюции[33].
Это действие вируса, специфическое по хозяину, описанное в приведённой выше цитате, примиряет и объясняет два, казалось бы, противоположных аспекта, проявляющихся в массовых вымираниях: вымирание конкретных видов, за которым вскоре следует внезапное появление новых видов.

Эта двойная и фундаментальная роль вирусов делает их вездесущими, одновременно агентами созидания и разрушения, способствующими массовому вымиранию из-за свирепствующих болезней, а также генетической "модернизации", ведущей к появлению новых и более сложных видов.

С этой точки зрения вирусы представляются основной движущей силой разумной эволюции, направленной на повышение сложности[34]. Подобно мастеру в притче о талантах, вирусы способствуют уничтожению некоторых "устаревших" видов и отплачивают "ценным" видам эволюционным скачком.

The Parable of Talents on the stained glass in St Mary Abbot`s church on Kensington High Street.
Притча о талантах на витраже в церкви Святой Марии Аббатисы на Кенсингтон Хай Стрит.
Если вирусы являются движущей силой жизни, то могут ли они быть её инициаторами? В следующих трёх главах будет проиллюстрирована фундаментальная роль вирусов в жизни, их поразительный возраст, повсеместное распространение на Земле и в каждой форме жизни, а также многочисленные преимущества, которые они предоставляют этим формам жизни.




[1] Глава 10 "Видоспецифическое уничтожение или совершенствование".
[2] См. часть I "Кометы и массовые вымирания" и часть II, главу "Мел-палеогеновый пограничный слой".
[3] Casadevall, A (2012) "Fungi and the Rise of Mammals" PLoS Pathog 8(8): e1002808
[4] Lips K. R. (2016) "Overview of chytrid emergence and impacts on amphibians". Philosophical transactions of the Royal Society of London 371(1709), 20150465
[5] Poinar, G. & Poinar, R. (2007) "What Bugged the Dinosaurs? Insects, Disease, and Death in the Cretaceous" Princeton University Press
[6] Emiliani C. (1993) "Extinction and viruses" Bio Systems, 31(2-3), 155 - 159
[7] George Poinar, Roberta Poinar. (2008) "What Bugged the Dinosaurs?: Insects, Disease, and Death in the Cretaceous" Princeton University Press
[8] Там же.
[9] Пьер Лескодро (2022). "Встречи с кометами", Les Editions Pilule Rouge. Часть I "О внезапно замёрзнувших мамонтах и космических катастрофах".
[10] Арктический остров, расположенный в Восточно-Сибирском море.
[11] Vartanyan, S.L. et al. (1995). "Radiocarbon Dating Evidence for Mammoths on Wrangel Island, Arctic Ocean, until 2000 BC". Radiocarbon. 37 (1): 1 - 6.
[12] Erin Fry et al. (2020). "Functional Architecture of Deleterious Genetic Variants in the Genome of a Wrangel Island Mammoth", Genome Biology and Evolution, Volume 12, Issue 3, March, Pages 48 - 58
[13] Nabulsi MM. et al. (2003) "Parental consanguinity and congenital heart malformations in a developing country" American Journal of Medical Genetics Part A. 116A (4): 342 - 7
[14] См. главу "Полезные вирусы".
[15] MacPhee, R. D. E.; Marx, P. A. (1997) "The 40,000-Year Plague: Humans, Hyperdisease, and First-Contact Extinctions" Natural and human induced change in Madagascar; 169-217
[16] Robert Payo (2009) "What Killed the Mammoths? Ross MacPhee Looks for Answers" Ohio State University
[17] Amanda Laoupi (2016) "Fires from Heaven. Comets and diseases in circum-Mediterranean Disaster Myths" Centre for the Assessment of Natural Hazards & Proactive Planning - NTUA
[18] David A. Koplow (2003) "Smallpox — The Fight to Eradicate a Global Scourge" Berkeley University of California Press
[19] Alison P. Galvani (2003) "Evaluating plague and smallpox as historical selective pressures for the CCR5-Δ32 HIV-resistance allele" Proceedings of the National Academy of Sciences
[20] Delson, E. Harvati, K. (2006) "Return of the last Neanderthal" Nature 443, 762 - 763
[21] Klein, R. (1983) "What Do We Know About Neanderthals and Cro-Magnon Man?". Anthropology 52 (3): 386 - 392
[22] Wolff, H. et al. (2010) "Did viral disease of humans wipe out the Neandertals?" Medical hypotheses 75(1), 99 - 105
[23] Tia Ghose (2014) "Can the Long-Extinct Woolly Mammoth Be Cloned?" Livescience
[24] Ross D. E. et al. (2013) "Infectious Disease, Endangerment, and Extinction" International Journal of Evolutionary Biology
[25] Там же.
[26] Там же.
[27] Macphee, R. et al. (2013) "Infectious Disease, Endangerment, and Extinction" International journal of evolutionary biology 571939
[28] Smith KF. et al. (2006) "Evidence for the role of infectious disease in species extinction and endangerment" Conserv. Biol. 20(5):1349-57
[29] Термин "симпатрический" означает обитающий в одной и той же географической области.
[30] Emiliani, C. (1995) "Evolution--a composite model" Evolutionary Theory Vol.10 No.6 299-303
[31] Один из самых крупных когда-либо живших оленей. Его ареал простирался от Ирландии до Сибири. Самые последние останки датируются 7700 годами до н. в.
См.: Stuart, A.J. et al. (2004). "Pleistocene to Holocene extinction dynamics in giant deer and woolly mammoth" Nature 431 (7009): 684 - 689
[32] Quigley, K. (2017). "Boggy Geography and an Irish Moose: Thomas Molyneux's New World Neighborhood" The Eighteenth Century, 58(4), 385-406
[33] Emiliani C. (1993) "Extinction and viruses" Biosystems; 31(2-3):155-9
[34] В этом контексте "сложность" означает "способность обрабатывать информацию", как объяснено в частях V и VI.