Нам угрожают генно-компьютерные инфекции

Может ли самая что ни на есть живая инфекция вдруг стать компьютерным вирусом? До недавнего времени все ученые отвечали на этот вопрос однозначно — не может. Однако последние данные заставили их пересмотреть свой взгляд на данный вопрос. Выясняется, что временами очень даже может. И уже активно занимается этим, атакуя созданные людьми ДНК-чипы.

Фото: Фото: AP

Недавно британские специалисты по биоинформатике (отрасль молекулярной биологии, занимающаяся компьютерным моделированием молекулярных процессов живых организмов) Уильям Лэнгдон и Мэтью Арно занялись исследованием так называемых человеческих ДНК-чипов. Напомню, что подобные устройства представляют собой собрание коротких последовательностей человеческой ДНК, которые являются либо участками генов, либо "техническими" последовательностями, обеспечивающими нормальную работу этих генов. Все это сборище помещено на твердую поверхность, как то: стеклянные или кремниевые компьютерные чипы, или микроскопические шарики (самые первые ДНК-чипы были вообще сделаны на подложке из фильтровальной бумаги).

Эти устройства применяются для изучения свойств генов, в частности, для выяснения, какая информация и каким именно образом считывается с конкретной последовательности ДНК, а также для моделирования мутаций. Впервые ДНК-чип был изготовлен в 1995 году, и с тех пор генетики имеют на вооружении уже несколько сотен тысяч подобных устройств. Их используют не только ученые, но и врачи — с помощью ДНК-чипов можно установить уровень активности тех или иных генов и предсказать возможность развития многих наследственных заболеваний, в том числе и аутоиммунных.

Так вот, просмотрев несколько тысяч подобных устройств, Лэнгдон и Арно пришли к сенсационному выводу — оказывается, все они содержат гены чужеродного организма, а именно — бактерии Mycoplasma genitalium. Этот злокозненный микроорганизм является паразитом человека и других млекопитающих, вызывая у них болезни мочеполовых путей. Однако не исключено, что данные гены принадлежат не только представителю этого вида, но и еще некоторым бактериям из обширного рода Mycoplasma.

Данные микроорганизмы характерны отсутствием жесткой клеточной стенки (что для большинства бактерий не очень-то типично) и самым маленьким в мире геномом. Интересно, что микоплазмы, несмотря на отсутствие внешней защитной оболочки, обитают практически везде — в организмах животных, в почве, каменном угле и горячих источниках.

Читайте также: Мутанты против вирусов: кто кого?

Фото: AP

Кроме того, эти крохотные микроорганизмы, считающиеся самыми примитивными прокариотами, обладают еще одной интересной особенностью — они с легкостью встраивают свои гены в геномы любых других клеток, находящихся поблизости. Причем чаще всего внедрение происходит в "молчащий" участок чужой ДНК, то есть тот, с которого информация не считывается, это либо "техническая" зона, либо гены, считывание информации с которых по разным причинам "запрещено" самой клеткой. Компьютерное моделирование показало, что такие "пришлые" гены микоплазм могут крайне успешно сохраняться и воспроизводиться и в ДНК-чипах, то есть, in silico. Исследование же Лэнгдона и Арно подтвердило данную точку зрения.

Ученые также заметили, что обнаруженные во всех чипах "пришлые гены" являются одинаковыми, а их доля среди общего количества ДНК из чипа тоже везде стабильная — около четырех процентов. Это наводит на мысль о том, что человечество столкнулось с абсолютно новым типом "информационной инфекции". Маскируясь, воспроизводясь и адаптируясь, чужеродные "гены" прячутся и распространяются от одного чипа к другому на манер виртуальной инфекции, то есть компьютерных вирусов.

Но это еще не все. Дело в том, что каждый ДНК-чип имеет своего виртуального двойника — компьютерную базу данных, в которой записаны все последовательности ДНК, на нем в данный момент находящиеся. Само собой разумеется, что информация о генах микоплазм там тоже присутствует. Получается, что теперь все врачи, которые работают с этими базами данных, должны быть крайне осторожны, поскольку они могут поставитьнеправильный диагноз на основе анализа поведения "пришлого" гена, спутав его с исходным человеческим (как вы понимаете, визуально их различить невозможно).

Фото: AP

Некоторые специалисты опасаются еще и того, что эти "инфекционные агенты", даже существуя в виде последовательности битов в памяти компьютера (после того, как их уничтожат в реальных чипах), все равно смогут сохраняться, распространяться и эволюционировать. Правда, Лэнгдон считает, что подобное утверждение принадлежит не к области науки, а скорее, научной фантастики, однако он вынужден был признать, что заражение чипов чужими генами идет рекордно быстрыми темпами. По его мнению, сейчас уже можно говорить о появлении нового серьезного противника — "генно-компьютерных" инфекций.

Каким же образом гены микоплазмы попали в образцы человеческой ДНК? Здесь могут быть два варианта развития событий. Эти молекулы могли быть занесены людьми, которые работали с чипами, причем совершенно случайно. Дело в том, что микоплазмозы — весьма распространенные заболевания, однако часто бывает так, что этот возбудитель болезни может годами жить в человеке и никак себя не проявлять. Таким образом, носитель и не догадается, что он инфицирован.

К сожалению, такая ситуация, при которой в ДНК-образцы с помощью сотрудников лаборатории попадают разные "посторонние" фрагменты, не редкость в мире ученых. Согласно недавнему исследованию молекулярного биолога Рэйчел О′Нейлл и ее сотрудников, которые рассмотрели находящиеся в открытом доступе установленные геномы микроорганизмов, до 20 процентов их состава представляли собой фрагменты человеческой ДНК. Она, судя по всему, попала в анализируемые пробы в ходе элементарного загрязнения (то есть перед работой ученые и лаборанты просто-напросто не соблюдали условие полной стерильности).

Однако если это так, то ничего страшного — нужно просто обязать всех сотрудников лабораторий, работающих с ДНК-чипами, быть аккуратнее с образцами. Хуже, если причина в другом — гены микоплазмы попали в ДНК еще в организме человека. То есть, эти пакостные бактерии генетически модифицировали своего хозяина, не спросив его согласия на данную процедуру. Такое вполне вероятно, поскольку, как было сказано выше, они достаточно легко передают свои гены как друг другу, так и окружающим их чужеродным клеткам. А поскольку микоплазмы паразитируют в половых путях людей, не удивительно, что "пришельцы" попали в половые клетки хозяев и, следовательно, передались по наследству его потомкам.

Чаще всего паразитические бактерии делают эти фокусы для того, чтобы как-то ослабить иммунную реакцию организма хозяина на его собственных паразитов, то есть на них же, родимых. Подобное обычно происходит в течение достаточно долгого времени, счет здесь идет на столетия и даже тысячелетия. Впрочем, сейчас, когда люди начали применять антибиотики, скорость эволюции бактерий возросла в несколько раз, и, возможно, генная модификация тоже стала более быстрой.

Утешает лишь то, что пока чужеродная ДНК обнаружена лишь в "молчащих" участках человеческой. Однако и эти зоны наследственной молекулы очень важны для нормальной деятельности клетки, и любой лишний элемент в них также может повлиять на нормальное считывание информации. Что может привести к серьезным последствиям для всего организма в целом.

Впрочем не всегда такая генетическая модификация (ученые называют ее "горизонтальный перенос генов") обязательно вредна для хозяина. Иногда она способствует приобретению им полезных для него признаков (подробнее об этом читайте в статье "Круглые черви используют чужие гены"). Так что, может быть, подобный процесс когда-нибудь сможет помочь превращению нас в "супергероев" вроде известного Человека-паука?

Тем не менее, сейчас ученые думают над тем, как избавить ДНК-чипы от незваных "пришельцев". И, судя по всему, работа им предстоит весьма тяжелая…

Читайте самое увлекательное в рубрике "Наука и техника"