Климат и коровы

Чтобы понять суть открытия, нужно сначала отдать себе отчет в одном мало кому известном факте: одним из основных источников загрязненния атмосферы т.н. «парниковыми газами», вызывающими глобальное потепление, являются … коровы. Или шире – коровы и другие жвачные животные. Эти животные питаются травой, целыми днями пережевывая всякого рода растения. При переработке этих стеблей в их желудке образуется большое количество газов, которые затем выделяются в воздух либо путем отрыжки, либо простым «пуком». (Интересно, кстати, что 95% этих «коровьих газов» поступает в атмосферу именно в виде отрыжки и только 5% - из-за «пуков»; в этой загадке ученые еще не разобрались). Основной из этих «коровьих газов» – метан, который в списке факторов, способствующих глобальному потеплению, занимает одно из первых мест – он в этом плане в 23 раза вреднее, чем эквивалентное количество углекислого газа.

Но даже те, кому все это известно, порой недооценивают суммарный вклад жвачных животных в глобальное потепление. Специалисты уже произвели соответствующие измерения и знают, что ежедневный вклад одной-единственной коровы в глобальное потепление вполне сравним с ежедневным вкладом автомашины средней мощности. Таких коров сегодня на земном шаре около 1.5 миллиардов. Добавьте к этому еще миллиарды других жвачных животных (к 2050 году их общее поголовье должно, по расчетам, перевалить за 6 миллиардов), и вы поймете, почему, по оценкам тех же специалистов, животноводство привносит в атмосферу около 14% всех поступающих в нее за год тепличных газов.

А теперь – о неприятном открытии. Группа Марка Ли установила, что стебли, растущие в более теплых условиях, становятся со временем все более жесткими и все менее питательными. Это означает, что жвачные животные должны будут с каждым годом поедать все больше этой жесткой травы и, стало быть, выделять все больше метана. Выделяя больше метана, они будут способствовать дальнейшему повышению температуры, что приведет к дальнейшему ухудшению питательности травы и к еще большему ее поеданию.  Вот мы и получили «отрицательную» (для человечества) положительную обратную связь: механизм ухудшения трав с ростом температуры, ведущий к увеличению коровьих отрыжек, позволяет глобальному потеплению самому себя «подстегивать».

В основе этого механизма лежат, разумеется, заложенные эволюцией в растения способности самозащиты от жары. В условиях роста температур лучше выживают растения с более толстыми стеблями, с менее развитыми листьями (через которые обычно уходит много влаги) и т.п. Группа Ли считает, что в этом плане мировое животноводство достигло опасного поворотного пункта. «Наступило время действовать, - пишут в авторы в заключение своей статьи. – Наши исследования показывают, что только целенаправленный и энергичный поиск новых видов растений, сохраняющих высокую питательность при повышенных температурах, может обеспечить растущую потребность человечества в молоке и мясе».

Ученые уже ведут такой поиск. Остальное – дело политиков.

******************************************************************************************************************

                                         Virum furari

Латинский заголовок этой заметки по-русски означает просто «Вирус ворующий», потому что это название, по-моему, лучше всего выражает главную особенность новой группы вирусов-гигантов, недавно обнаруженной американскими и австрийскими учеными. Сами авторы дали новой группе название «Клоснойвирус» (или, возможно, «Клосмньювирус»), поскольку обнаружили ее при исследовании бактериальной флоры в установке для очистки воды австрийского городка Клостернойбург. Новый вирус явно заслужил соотнесение с семейством «гигантских вирусов», поскольку его геном содержит полтора с лишним миллиона нуклеотидных звеньев, образующих 355 генов.

Это не самое большое число генов, обнаруженное у вирусов данного семейства. Напомню, что уже первый гигантский вирус, т.н. Мимивирус, открытый французскими   учеными Клавери и Раулем в 2003 году, имел 911 генов, что превосходило число генов в некоторых бактериях (для сравнения замечу, что у такого рядового вируса, как вирус СПИДа генов всего 9, у вируса гриппа их 13, у самой маленькой бактерии Микоплазма Гениталиум – 480, а у Наноархеус эквитанус, самого маленького представителя второго низшего класса жизни, т.н. «архей», -  552). Близкие линейные и геномные размеры были обнаружены затем у т.н. Марселевируса, Мамавируса и других, что позволило объединить их в одно семейство «вирусов-гигантов». В 2010 году эти рекорды открытый теми же учеными Мегавирус: в его ДНК, состоявшей из миллиона с четвертью химических звеньев, исследователи нашли 1120 генов, т.е. на 22% больше, чем у Мимивируса. Судя по основной части этих генов, он принадлежал к той же группе, что и открытые ранее Мимивирувс и другие вирусы-гиганты, но некоторые гены у него были уникальны и напоминали те гены сложных клеток – бактерий и даже эукариотов, - которые участвуют в переработке сложных веществ. Эти особенности побудили авторов открытия заключить свое сообщение о исследовании Мегавируса утверждением, что все эти вирусы образовались из кого-то очень древнего, ныне исчезнувшего вида клеток (т.н. «четвертого царства жизни», вдобавок к «царствам» бактерий, архей и эукариотов). Несколько иначе оценили эту загадочную группу вирусов другие биологи. Они выразили предположение, что это особое царство, если и существовало, то не было предшественником бактерий и архей, а, напротив, произошло из них путем утраты этими полноценными клетками части своих генов. Иными словами, вирусы-гиганты, по мнению этих ученых, - это результат деградации (или де-эволюции) более сложных живых клеток, своего рода «бактерии, развившиеся вспять» и, в частности, утратившие те гены, которые дают всем другим видам клеток способность размножаться самостоятельно.

Тем не менее большинство специалистов не приняли гипотезу Клавери-Рауля даже и в таком смягченном виде. Многие из них объявили ее «сверх- избыточной». Так, по мнению виднейшего специалиста по биоинформатике Евгения Кунина (группа которого принимала заметное участие в исследованиях вирусов-гигантов),, «нет никаких оснований связывать гигантские вирусы с какими-то неизвестными видами клеток», поскольку «все эти мимивирусы уверенно демонстрируют несомненное генетическое родство с другими ДНК-содержащими вирусами» (имеется в виду в виду найденное учеными сходство части генов гигантских вирусов с давно известными науке генами т.н. нуклеоплазматического семейства, или «ДНК-вирусами»).

Эти споры еще более обострились после нового открытия группы Клавери, которая в .2013 году обнаружила в подводных отложениях у берегов Чили «супер-гиганта», которому было дано название «Пандоравирус салинус», т.е. соленоводный Пандорвирус. Вскоре за тем второй такой же вирус был найден в воде одного из бассейнов Мельбурна и получил название Пандоравирус дулкис, то бишь пресноводный. ДНК первого из этих супер-гигантов содержало 2.5 миллиона химических звеньев, и таким же рекордным оказалось число генов этого вируса – более 2.5 тысячэ У второй «Пандоры» эти цифры чуть меньше, но тоже намного превосходят параметры всех других вирусов-гигантов. Открытие сходных вирусов на двух разных континентах, отстоящих на 10 тысяч км друг от друга, свидетельствует о том, что Пандоравирусы – не какой-то случайный «выродок», а достаточно распространенный в природе вид. Главной особенностью новооткрытых «супер-гигантов» оказались их гены. Если у прежних гигантских вирусов до трети генов были аналогичны генам вирусов нуклеоплазматического семейства, что подкрепляло мнение Кунина, то гены Паноравирусов поставили в тупик и группу Клавери, и ее противников. Мало того, что по числу генов «Пандора» превосходит не только все прежние вирусы и бактерии-паразиты, но даже некоторые клетки-эукариоты, но при этом лишь у 150-ти из ее генов нашлись аналоги среди известных вирусов и клеток. Каковы функции остальных 2400-т генов, пока неизвестно. (Любопытно также, что гены «Пандор» во многом не совпадают и с генами прежних гигантских вирусов. У «Пандор», например, не оказалось генов для производства той особой многогранной оболочки, которая характерна для всех прочих вирусов).    

Особенности Пандоравирусов заставили многих специалистов признать, что на этот раз найдена группа организмов, во многом перекрывающая пропасть между вирусами и живыми клетками –ту пропасть, которая ранее считалась абсолютной. Тем не менее эти новые организмы остаются вирусами в главном научном значении этого термина: у них нет генов для производства энергии и они не делятся при размножении. Проверяя этот последний факт, исследователи специально ввели их в амебу и убедились, что «Пандоры» не делятся надвое, как делились бы бактерии, а опустошают свою оболочку, выделяя все ее содержимое внутрь амебы, где вслед за тем образуются сотни пандора-подобных частиц, как и должно быть при размножении любого вируса.

Все эти особенности побудили Клавери и его коллег заявить, что Пандоравирусы являются «отдельным видом сами по себе». По их мнению, они возникли из таких древних клеток, которые резко отличались от прародителей нынешних бактерий, архей и эукариотов. А их отличие от других гигантских вирусов, по мнению, свидетельствует о том, что «в далеком прошлом могло существовать не только «четвертое царство жизни», но также пятое, шестое и так далее». Еще дальше пошел Дидье Рауль, который предложилт объединить все виды сложных микроорганизмов – гигантские вирусы, бактерии, археи и микробы-эукариоты в единую новую группу «Организмов, не поддающихся точной классификации» (по-французски это дает аббревиатуру TRUC, что означает также «всякие замысловатые штучки»). Однако, по мнению того же Кунина, пан-геном вирусов (то есть общий набор всех возможных генов), в отличие, скажем, от пан-генома архей или бактерий, бесконечен, иными словами – в нем могут еще обнаружиться новые и новые варианты, что никак не изменит того факта, что все они будут вирусами, а не каким-то «новым царством жизни». Эта особенность, по Кунину, связана с тем, что геном вирусов, в силу условий их существования, необыкновенно изменчив.

Открытие Клоснойвируса, кажется, подтверждает такое мнение. Детальное изучение его генома показало, что чуть не каждый свой отдельный ген этот вирус «воровал» у той или иной клетки, в которую вторгался за время своей эволюции. При этом воровал он преимущественно те гены, которые «обогащали» его, т.е. приближали к способности самостоятельного размножения. В этом плане он оказался впереди даже тех вирусов-гигантов, которые много больше него (хотя и не утратил тесное родство с ними). Но Кунин, видя в этом подкрепление своих взглядов, уже предсказывает, что «это далеко не конец и мы еще увидим подлинных Голиафов вирусного мира».

Что ж, поживем – увидим.

Рафаил Нудельман

"Окна" 8.6.2017