ПОЧЕМУ ЭНДОГЕННЫЕ РЕТРОВИРУСЫ (ЭРВ), ЯВЛЯЮЩИЕСЯ ОСТАТКАМИ ДРЕВНИХ ВИРУСОВ, РАСПОЛОЖЕНЫ В ОДНИХ И ТЕХ ЖЕ МЕСТАХ ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА И ШИМПАНЗЕ?
Трифонов О. В.
Ключевые слова: биология, вирусы, эндогенные ретровирусы, эволюция, геном человека, геном шимпанзе, эволюция, антропогенез, антропология, разумный замысел
Относительно недавно на страницах эволюционно-атеистических интернет-ресурсов стало стремительно набирать популярность так называемое «неопровержимое доказательство» происхождения человека и современных обезьян от общего предка. Таким свидетельством называют схожее расположение эндогенных ретровирусов в геноме человека и шимпанзе. Апологеты эволюционного учения утверждают, что такое положение дел можно объяснить только тем, что обезьяна, ставшая прародительницей человечества и современных обезьян, была заражена этими вирусами. По не вполне ясной причине «инактивированные» вирусы якобы надёжно закрепились в геноме её потомков, и никакие случайные мутации или естественный отбор не смогли их устранить. С той самой поры мы и наши «братья» шимпанзе остаёмся носителями остатков древних вирусов, надёжно передающихся из поколения в поколение.
Звучит очень красиво и убедительно, но хотелось бы знать: что говорит об этом наука? Действительно ли перед нами новое свидетельство дарвиновской эволюции?
Наиболее доходчиво о новом «доказательстве» происхождения человека от обезьян можно прочитать на страницах журнала «Популярная механика» в статье под интригующим названием «Ретровирусы: «пятая колонна» ДНК».
«…Эти ретровирусы, – пишет журналист Алексей Ржешевский, – следы прошлых встреч живых организмов с вирусами типа ВИЧ и другими. Миллионы лет назад они атаковали клетки живших тогда организмов. И если организм не погибал, а успешно справлялся с вирусной атакой, то вирусы в «разобранном» (деактивированном) состоянии оставались в клетках, уже потеряв свою способность к инфицированию. Если вирусом заражались клетки половой линии, то эндогенный ретровирус передавался из поколения в поколение, путешествуя таким образом по геномам иногда миллионы лет. После расшифровки нуклеотидной последовательности ДНК многих животных, в том числе и человека, стало возможным узнать, где именно в геноме находятся эти остатки древних вирусов. И взору учёных предстала строгая упорядоченность расположения эндогенных ретровирусов – выяснилось, что все они находятся в геномах в строго определённых местах. Некоторые из них характерны лишь для человека или для кошки и не встречаются у других животных. Другие же ретровирусы можно обнаружить в одном и том же месте, к примеру, в геномах гориллы, шимпанзе, орангутана и человека. Вероятность того, что вирусы атаковали клетки и случайным образом встроились в геномы разных видов на абсолютно одинаковые позиции среди миллиардов других нуклеотидов, чрезвычайно мала. Это всё равно, как если бы несколько миллионов человек взяли в руки «Войну и мир» и, не сговариваясь, указали бы на одно и то же слово на одной и той же странице. Всё это говорит в пользу того, что в процессе эволюции обломки вирусов в клетках передавались из поколения в поколение и от одних видов другим. И то, что ретровирусы находятся у двух или более животных на одной и той же позиции в ДНК, недвусмысленно говорит о том, что эти животные произошли от общего предка. В 2007 году журнал Nature своей редакционной статьёй подвёл черту под всеми спорами о происхождении человека, заявив решительно и прямо: «При всём уважении к чувствам верующих, идею о том, что человек создан по образу Божию, можно уверенно отбросить. И тело, и разум человека произошли путём эволюции от более ранних приматов»» [Ржешевский 2015].
Глядя на это описание, первое, что обращает на себя внимание, – это неизменная склонность апологетов дарвиновской теории эволюции нарушать правила научной аргументации, а именно: выставлять те положения, которые сами нуждаются в доказательстве, в качестве доказательств других положений. Давайте разберёмся…
Что такое повторяющиеся ДНК-последовательности? Как известно, почти половина генома человека и многих животных состоит из разного рода повторяющихся последовательностей ДНК. Часть из них кодирует фермент ревертазу (обратную транскриптазу), которая в цитоплазме клетки синтезирует ДНК на матрице РНК. Эта вновь синтезированная ДНК способна снова возвращаться в ядро и встраиваться в гены клетки. Такие ДНК (как исходные, так и вновь встроенные) называются ретротранспозонами, а описанный процесс обеспечивает их «размножение» в геноме. Точно таким же образом функционируют и ретровирусы (к ним относится и широко известный вирус иммунодефицита человека).
Но у животных (и у человека) существует и другая часть повторяющихся последовательностей, которые не содержат фрагмента, кодирующего ревертазу, а потому не способны размножаться независимо от остальной части ДНК и даже перемещаться по геному, а могут только передаваться из поколения в поколение при делении клеток. Что это за фрагменты и для чего они нужны?
Эндогенные ретровирусы (ЭРВ) – лишь гипотеза. Было выдвинуто предположение, что данные последовательности представляют собой ретровирусы, утратившие способность осуществлять полный цикл своего развития. Их условно называют эндогенными ретровирусами (ЭРВ). (Хотелось бы отметить, что термин не очень удачный, так как указывает на предположительное происхождение данных последовательностей, что обычно в терминологии не допускается). ЭРВ отнесли к так называемой «мусорной части ДНК», которая не несёт никакой функции и является ненужным балластом.
Далее было замечено, что у человека и шимпанзе некоторые такие последовательности (названные ЭРВ) расположены в аналогичных местах геномов, и предполагается, что это следы ретровирусов, встроившихся в геном их общего предка. Для другой части ЭРВ расположение в геноме отличается у шимпанзе и человека, и считается, что они попали туда уже после отделения ветви человека от остальных приматов.
Расположение ЭРВ в одних и тех же местах ДНК человека и обезьян свидетельствует о происхождении человека от общего с шимпанзе и другими обезьянами предка, так как вероятность того, что ретровирус (впоследствии ставший ЭРВ) встроится в одну и ту же часть генома и у человека, и у шимпанзе, весьма невелика.
Казалось бы, всё прекрасно. Однако утверждение, что данные последовательности ДНК являются остатками ретровирусов, – не более чем гипотеза. Не существует никаких доказательств, что это остатки именно древних ретровирусов, а не, например, ретротранспозонов самих клеток эукариот.
Совпадение позиций ≠ доказательство происхождения. Но даже если это и остатки ретровирусов, то нужно доказать, что древние ретровирусы могли встраиваться в любое место ДНК клеток (что также является не более чем гипотезой). Ведь известно, что современные ретровирусы животных встраиваются только в один определённый участок генома во всех заражённых клетках, хотя известны четыре ретровируса, патогенных для человека (Т-лимфотропный вирус человека типа 1, Т-лимфотропный вирус человека типа 2, ВИЧ-1 и ВИЧ-2), которые действительно встраиваются в клеточную ДНК случайным образом.
Кроме этого, непонятно, что от чего произошло: данные последовательности ДНК – от ретровирусов, или, наоборот, ретровирусная ДНК – от этих последовательностей.
Только после разрешения этих вопросов можно вести разговор об использовании данного обстоятельства в качестве доказательства происхождения человека и современных обезьян от общего предка.
Окончательный научный вердикт не в пользу дарвинизма. Однако в последнее время генетики сделали открытия, вообще лишающие данный аргумент какого-либо смысла. Выяснилось, что многие последовательности ДНК, которые мы именуем «эндогенными ретровирусами» (ЭРВ), являются вполне функциональными. Но работают они только в определённых типах тканей. Именно поэтому их функции долгое время оставались неизвестными, и эту ДНК рассматривали как «мусор». Эти последовательности ДНК действуют как промоторы: они запускают транскрипцию в различных стартовых точках, и благодаря этому из одной и той же последовательности ДНК образуются разные РНК-транскрипты [Faulkner 2009].
Учёные одного из крупнейших образовательных и научно-исследовательских центров США – Технологического института Джорджии – ещё в 2008 г. обнаружили 51197 промоторных последовательностей, полученных из эндогенных ретровирусов, которые инициируют транскрипцию внутри человеческого генома. Сюда относятся и 1 743 случая, когда транскрипция начинается с последовательностей эндогенных ретровирусов, расположенных в проксимальном промоторе гена. Анализ показал, что ретровирусные последовательности в человеческом геноме кодируют десятки тысяч активных промоторов [Conley 2008].
ЭРВ разных классов систематически транскрибируются в раннем эмбриогенезе и на различных стадиях развития: разные длинные концевые повторы служат инициаторами стадиеспецифической транскрипции. Например, превращение человеческих эмбриональных стволовых клеток в клетки эпибласта активирует тип ЭРВ, характерный для бластоцисты. Смена транскрипции определённых типов ЭРВ координирует экспрессию ансамблей генов, как дирижёр в оркестре [Goke 2015].
Показано, что HERV-H (один из классов ЭРВ человека), будучи неактивным в дифференцированных клетках взрослого организма, играет существенную роль в развитии эмбриональных клеток: он является ключевым компонентом, необходимым для поддержания плюрипотентности, то есть способности стволовой клетки превращаться в клетки любого типа тканей. Человеческие стволовые клетки подвергли воздействию РНК, подавляющей транскрипцию HERV-H. После этого стволовые клетки утратили признаки плюрипотентности и приобрели фибробластоподобный фенотип [Lu 2014, Кэри 2016, Подгорная 2018].
Ещё одно исследование показало, что ЭРВ играют важную роль в стволовых клетках мозга, определяя, какие гены и когда должны быть активированы [Brattås 2017, Кэри 2016].
Также стало известно, что некоторые ЭРВ играют решающую роль в развитии плаценты, способствуют пластичности генома и защищают хозяина от заражения различными патогенными экзогенными ретровирусами [Varela 2009].
Ещё одна важная функция ЭРВ – защита организма от раковых новообразований. Как выяснилось, раковые клетки могут активировать экспрессию элементов ЭРВ, что воспринимается организмом как сигнал опасности и вызывает иммунологический ответ вследствие индукции противовирусного защитного пути. Таким образом, имитируя вирусные инфекции, ЭРВ могут функционировать как «внутренние иммуномодуляторы», делая раковые клетки чувствительными к иммунологическому распознаванию.
Более того, транслированные элементы ЭРВ способны самостоятельно формировать ценный пул антигенов, ассоциированных с опухолью. Эпитопы, полученные из ЭРВ (специфические части антигена, с которыми связывается антитело), распознавались Т-клетками иммунной системы человека [Attermann 2018, Petrizzo 2021].
Заключение
Таким образом, утверждение о том, что ЭРВ являются остатками давних вирусов, – не более чем гипотеза. Вполне возможно, что это изначально неотъемлемая часть генома животных и человека, выполняющая роль тканеспецифического клеточного промотора, хотя и сходная по своему строению с известными природными ретровирусами. Сегодня уже ни у кого из специалистов не вызывает сомнения функциональность ЭРВ, что полностью опровергает заявления апологетов дарвинизма о «мусорной» природе ЭРВ. Отсюда следует, что расположение ЭРВ, будь то в геноме человека, шимпанзе или другого животного, не является случайным: они находятся именно там, где необходимы для обеспечения целостной и скоординированной работы генома.
Конечно, можно оправдать сторонников учения Ч. Дарвина тем, что этот аргумент начали использовать тогда, когда ещё ничего не было известно о промоторной активности ЭРВ (а сегодня продолжают по инерции). Однако, что бы мы ни говорили, использование гипотез в качестве доказательств чего бы то ни было неправомерно и свидетельствует скорее о низком профессионализме таких популяризаторов дарвинизма, об игнорировании ими принципов научной этики.
Список использованной литературы
1. Кэри Н. Мусорная ДНК. Путешествие в темную материю генома. М.: Лаборатория знаний. 2016. 336 с.
2. Подгорная О. И., Остромышенский Д. И., Енукашвили Н. И. Кому нужен этот мусор, или темная материя генома // Биохимия. 2018. Т. 83. № 4. С. 607–624.
3. Ржешевский А. Ретровирусы: «пятая колонна» ДНК // Популярная механика. № 7. C. 30–33.
4. Attermann A., Bjerregaard A., et al. Human endogenous retroviruses and their implication for immunotherapeutics of cancer // Annals of oncology. 2018. Vol. 29 (11). P. 2183–2191. URL: https://doi.org/10.1093/annonc/mdy413
5. Brattås P., Jonsson M. et al. TRIM28 controls a gene regulatory network based on endogenous retroviruses in human neural progenitor cells // Cell Reports. 2017. Vol. 18. P. 1–11. DOI:1016/j.celrep.2016.12.010
6. Conley A., Piriyapongsa J., Jordan I. Retroviral promoters in the human genome // Bioinformatics. Vol. 24. Issue 14. 2008. P. 1563–1567. URL: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btn243
7. Faulkner G., Kimura Y. et al. The regulated retrotransposon transcriptome of mammalian cells // Nature Genetics. 2009. № 41. Р. 563–571. URL: https://www.nature.com/articles/ng.368
8. Goke J., Lu X., et al. Dynamic transcription of distinct classes of endogenous retroviral elements marks specific populations of early human embryonic cells // Cell Stem Sell. 2015. Vol. 16. P. 135–141.
9. Lu X., Sachs F. et al. The retrovirus HERV-H is a long noncoding RNA required for human embryonic stem cell identity // Nature Structural & Molecular Biology. 2014. Vol. 21. P. 423–425.
10. Petrizzo A., Ragone C. et al. Human Endogenous Retrovirus Reactivation: Implications for Cancer Immunotherapy // Cancers. 2021. Vol. 13. Issue 9. 1999. P. 1–12. URL: https://www.mdpi.com/2072-6694/13/9/1999
11. Varela M., Spencer T. et al. Friendly viruses: the special relationship between endogenous retroviruses and their host // Annals of the New York Academy of Sciences. Vol. 1178. P. 157–172. URL: https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2009.05002.x