Патогенные грибки мутируют в тепле
Прыгающая ДНК в одном из инфекционных грибков начинает особенно активно прыгать при повышении температуры.
Для любого вида выгодно быть изменчивым — так больше вероятность выжить. Если в популяции много особей с теми или иными генетическими особенностями, то в случае непредвиденных обстоятельств кто-нибудь да выживет — те, чьи генетические варианты позволяют справиться с происходящим. Причём желательно не просто выжить, но и дать потомство, иначе от выживания никакого толку, с эволюционной точки зрения.
Изменчивость же, как известно, дают мутации. Есть мутации очень вредные, есть умеренно вредные, нейтральные и полезные; но, как бы то ни было, мутация — это то, что можно передать в следующее поколение, если она пришлась кстати. Но если мутационная изменчивость помогает выжить виду, то, может быть, в особых случаях её нужно как-то простимулировать? Если в жизни появилось много разных стрессов, то пусть в ДНК появится много мутаций: некоторые окажутся губительными, но так как их вообще будет много, то и вероятность полезных тоже повысится. Так поступают, например, бактерии. Оказавшись в трудной жизненной ситуации, например, почувствовав антибиотики, бактерии включают так называемый SOS-ответ: начинают копировать свою ДНК так, чтобы в ней было побольше ошибок (одновременно они притормаживают деление и дополнительно активируют системы ремонта ДНК, вероятно, для того, чтобы количество ошибок не вышло совсем уж из-под контроля). Похожим образом ведут себя раковые клетки — в прошлом году мы писали, что терапия заставляет рак мутировать, как в последний раз.
В недавней статье в PNAS сотрудники Университета Дьюка сообщают, что нечто похожее происходит с патогенными грибами Cryptococcus neoformans. Они вызывают криптококкоз, который может ограничиться только кашлем и лихорадкой, а может довести до менингита, если у человека есть проблемы с иммунитетом. C. neoformans сильнее мутируют при тепловом стрессе, то есть, грубо говоря, когда им становится слишком жарко: если температура поднимается с 30°С до 37°С, скорость появления мутаций возрастает в пять раз. Речь в данном случае идёт о конкретных мутациях — о тех, которые создают транспозоны, или мобильные генетические элементы, или «прыгающая ДНК». Транспозонами называют особые последовательности ДНК, обладающие большой самостоятельностью: они могут копировать себя в пределах одного генома, используя разные молекулярные механизмы (мы как-то рассказывали об одной группе транспозонов, которые произошли от вирусов).
Если транспозон скопирует себя в некодирующую область генома, особой беды не будет. Но если он скопирует себя внутрь гена, то ген либо вовсе отключится, либо будет как-то работать, но явно не так, как он должен работать в норме. Именно так ведёт себя Tcn12 — один из транспозонов гриба C. neoformans, который начинает активно прыгать с места на место при повышении температуры. Другой транспозон, T1, любит встраиваться в промежутки между соседними генами, влияя на их регуляцию. Третий «температурный» транспозон, Cnl1, предпочитает копировать себя поближе к теломерам — концевым участкам хромосом, от которых во многом зависит продолжительность жизни клетки и её способность к делению.
Если гриб растёт не в питательной среде в лабораторной посуде, а в теле мыши, то склонность к транспозонным мутациям повышается быстрее. Вероятно, в животном организме его встречают дополнительные стрессовые факторы вроде иммунных клеток и белков, которые добавляют активности транспозонам. Гриб сам по себе почвенный, но часто встречается у птиц, в птичьем помёте и гнёздах, а к человеку попадает воздушно-пылевым путём. Притом от человека к человеку криптококк не передаётся, но можно нафантазировать, что какая-нибудь мутация вдруг подарит ему эту возможность — тем более, что в нас он развивается как раз при повышенной «мутагенной» температуре. Такие фантазии могут особенно разгореться на фоне модного сериала «Последний из нас», в котором гриб-«зомбификатор» из рода кордицепсов промутировал из насекомых в человека и устроил всемирную катастрофу.
Но в случае с криптококком авторы работы пока что пишут только о том, что его транспозоны начинают активно скакать по геному. Как это сказывается на самом грибе или на заражённых мышах, авторы не пишут, хотя если бы там было что-то феноменальное, они бы не преминули сообщить — всё-таки особо выдающиеся результаты все стремятся сразу продемонстрировать граду и миру, даже если потом их приходится опровергать. Усиленный мутагенез при стрессе — это не волшебное средство, а последняя надежда, которая, мягко говоря, далеко не всегда оправдывается. А что касается грибов-«зомбификаторов», то прежде чем высчитывать вероятность апокалиптической мутации, стоит посмотреть на тех же насекомых: грибы вовсе не свели их напрочь с лица земли, и если какой-нибудь этакий гриб обнаружится у людей, то, как бы это цинично ни звучало, всё закончится не апокалипсисом, а очередным эволюционным балансом, который обычно появляется между патогенами и их хозяевами.
