Адам Кучарски – Законы эпидемий. Как развиваются и почему прекращаются эпидемии болезней, финансовые кризисы, вспышки насилия и модные тренды (страница 50)

Эволюция помогает выживать и искусственным инфекциям. В последние годы вредоносные программы научились автоматически меняться, чтобы их было сложнее обнаружить. Например, в 2014 году бот-сеть Beebone заразила тысячи компьютеров по всему миру. Червь, распространяемый ботами, менялся по нескольку раз в день, порождая миллионы уникальных вариантов. Когда антивирусные программы учились узнавать текущую версию кода, червь вновь менялся, искажая известную схему. В 2015 году Beebone наконец удалось полностью удалить из сети – но только после того, как специалисты выявили неизменную часть системы: для координации бот-сети использовались одни и те же доменные имена. Такой подход оказался более эффективным, чем попытки идентифицировать меняющихся червей[517]. Точно так же биологи надеются разработать более эффективные вакцины против гриппа, чтобы нацелить иммунную систему на те части вируса, которые остаются неизменными[518].

Вредоносные программы и дальше будут эволюционировать, чтобы избежать обнаружения, а власти продолжат попытки за ними угнаться. Меняться будут и пути передачи. Инфекции смогут не только находить новые мишени вроде бытовых приборов, но и распространяться посредством кликбейта и прицельных атак на соцсети[519]. Рассылая персонализированные сообщения конкретным пользователям, хакеры смогут увеличить вероятность того, что пользователь перейдет по ссылке и невольно загрузит вредоносное ПО. Но эволюция не только помогает инфекциям эффективно распространяться между компьютерами или людьми. Она также открывает нам новый способ остановить заражение.

7

Отслеживание вспышек

Любовная связь закончилась покушением на убийство. Больше десяти лет Ричард Шмидт, гастроэнтеролог из Лафайета (Луизиана), встречался с медсестрой Дженис Трейхен, которая была младше его на пятнадцать лет. Она развелась с мужем, но Шмидт, несмотря на все свои обещания, не оставил жену и троих детей. Трейхен уже пыталась порвать отношения, но на этот раз твердо решила довести дело до конца.

Позднее она рассказала, что пару недель спустя, 4 августа 1994 года, Шмидт пришел к ней домой, когда она спала. Он сказал, что сделает ей укол витамина B₁₂. Ранее он уже делал ей инъекции витаминов для повышения тонуса, но в ту ночь женщина отказалась. Однако прежде, чем она успела его остановить, Шмидт воткнул иглу ей в руку. Раньше уколы не были болезненными, но в этот раз боль пронзила всю конечность. После этого Шмидт сказал, что должен ехать в больницу.

Боль не утихала всю ночь, а через несколько недель появились симптомы наподобие гриппозных. Трейхен несколько раз обращалась в больницу, но анализы ничего не показывали. Один из врачей заподозрил ВИЧ, но тестирование не провел. Впоследствии он рассказал, что его коллега – некий доктор Шмидт – сообщил ему, что Трейхен уже сдавала тест на ВИЧ, и он был отрицательным. Но болезнь не отступала, и в итоге другой врач назначил новые анализы. В январе 1995 года Трейхен наконец поставили правильный диагноз: она была ВИЧ-положительной.

Еще в августе Трейхен делилась с коллегой подозрениями, что «укол в темноте» не был витамином B₁₂. Не было никаких сомнений, что ВИЧ она заразилась недавно: она была донором крови, и в последний раз – в апреле 1994 года – ее анализы на ВИЧ дали отрицательный результат. По мнению местного специалиста по ВИЧ, картина симптомов указывала на то, что заражение произошло в начале августа. При обыске в кабинете Шмидта были найдены свидетельства того, что 4 августа, за несколько часов до укола Трейхен, он брал кровь у пациента с ВИЧ и что процедура не была должным образом зарегистрирована. Тем не менее Шмидт отрицал и визит к Трейхен, и инъекцию[520].

Мог ли сам вирус дать ключ к объяснению того, что же все-таки произошло? В то время анализ ДНК уже широко применялся для проверки подозреваемых в преступлениях. Но в данном случае задача была гораздо сложнее. Вирусы вроде ВИЧ эволюционируют довольно быстро, поэтому вирус, найденный в крови Трейхен, не обязательно будет таким же, как в крови, с помощью которой ее заразили. Шмидт, обвиненный в покушении на убийство, утверждал, что вирус Трейхен слишком сильно отличался от вируса пациента, у которого брали кровь, а потому последний не мог быть источником ее заражения. Приняв во внимание прочие улики, указывавшие на Шмидта, обвинение не согласилось с этим доводом. Но нужно было получить доказательства.

20 июня 1837 года британская корона перешла по ветвям генеалогического древа от Вильгельма IV к Виктории. Тем временем неподалеку от Сохо молодой биолог тоже размышлял о генеалогических деревьях – только в гораздо большем масштабе. Вернувшись в Англию после пятилетнего плавания на бриге «Бигль», Чарльз Дарвин излагал свои теории в новенькой тетради, обтянутой кожей. Чтобы пояснить свою мысль, он нарисовал упрощенную схему древа жизни. По замыслу Дарвина, ветви должны были указывать на эволюционные отношения между разными видами. Ученый предположил, что, как и на генеалогическом древе, близкородственные организмы будут располагаться ближе друг к другу, а дальние родственники – дальше. Развитие всех ветвей можно проследить до одного корня – общего предка.

Набросок древа жизни, сделанный Дарвином. Вид А – дальний родственник видов B, С и D, которые состоят между собой в более близком родстве. На схеме все виды произошли от одного предка, обозначенного цифрой 1

Дарвин начал рисовать эволюционные деревья, основываясь на внешних признаках. Во время путешествия на «Бигле» он классифицировал виды птиц по таким признакам, как форма клюва, длина хвоста и оперение[521]. Эту область науки впоследствии стали называть филогенетикой – от греческих слов «вид» (φυλή) и «происхождение» (γενετικός).

Если поначалу эволюционный анализ был основан на внешних особенностях разных видов, то открытие метода генетического секвенирования позволило выполнять гораздо более детализированное сравнение организмов. Если в нашем распоряжении есть два генома, мы можем определить степень их родства по количеству совпадений в геномных последовательностях. Чем больше совпадений, тем меньше мутаций потребовалось для перехода от одной последовательности к другой. Это немного напоминает ситуацию в игре скребл, когда вы ждете появления фишек с нужными буквами. Так, перейти от последовательности AACG к AACC будет проще, чем от AACG к TTGG. Как и в скребле, мы можем предположить, как долго шел эволюционный процесс, подсчитав, сколько букв изменилось по сравнению с оригинальной последовательностью[522].

Используя этот подход и большие вычислительные мощности, можно построить филогенетическое дерево последовательностей, проследив за их эволюцией. Можно также примерно определить время, когда произошли важные эволюционные изменения. Это полезно знать, если мы хотим выяснить, как распространялась инфекция. Например, в 2003 году после масштабной вспышки SARS ученые нашли этот вирус у пальмовой циветты – маленького зверька, похожего на мангуста. Быть может, болезнь долгое время циркулировала в популяции циветт, а затем передалась человеку?

Упрощенное филогенетическое дерево для вирусов SARS у разных видов-хозяев. Пунктирные линии указывают расчетное время, когда вирусы разделились, найдя новых хозяев

По данным Hon et al., 2008

Анализ разных вирусов SARS опроверг это предположение. Вирусы человека и циветты оказались близкими родственниками, а значит, оба вида были относительно новыми хозяевами вируса. SARS мог передаться от циветты к человеку лишь за несколько месяцев до начала эпидемии. А вот в популяции летучих мышей вирус циркулировал гораздо дольше и перешел к циветтам приблизительно в 1998 году. Судя по эволюционной истории разных вирусов, циветты были для SARS лишь промежуточным звеном на пути к человеку[523].

В ходе судебного процесса над Ричардом Шмидтом обвинение использовало аналогичные филогенетические доказательства, чтобы продемонстрировать возможность заражения Трейхен вирусом от пациента с ВИЧ, которого посещал Шмидт. Эволюционный биолог Дэвид Хиллис и его коллеги сравнили вирусы, выделенные у этих двух больных, с другими вирусами, полученными от пациентов с ВИЧ из Лафайета. В экспертном заключении Хиллис указал, что вирусы, найденные у пациента Шмидта и у Трейхен, имели «самые близкородственные последовательности из всех проанализированных, с максимальными совпадениями, возможными у двух разных людей». Это не было неопровержимым доказательством того, что к Трейхен инфекция попала от пациента Шмидта, зато опровергало утверждение защиты о том, что эти два случая ВИЧ не связаны между собой. Шмидта признали виновным и приговорили к пятидесяти годам тюрьмы. Что касается Трейхен, она продолжает жить с ВИЧ, снова вышла замуж, а в 2016 году отпраздновала двадцатую годовщину свадьбы[524].

Процесс над Шмидтом был первым уголовным делом в США, в ходе которого использовался филогенетический анализ. С тех пор эти методы приходили на помощь в других судебных процессах в разных странах. После вспышки гепатита С в испанской Валенсии полицейские следователи установили связь между многими пациентами и анестезиологом Хуаном Маэсо. Филогенетический анализ подтвердил, что он был наиболее вероятным источником заражения, и в 2007 году его признали виновным в заражении нескольких сотен человек через повторно использованные шприцы[525]. Генетический анализ также помогает доказать невиновность. Вскоре после дела Маэсо из тюрьмы в Ливии выпустили группу врачей. Их держали там восемь лет, обвинив в намеренном заражении детей ВИЧ. Врачей освободили отчасти благодаря филогенетическому анализу, который показал, что во многих случаях заражение произошло за несколько лет до приезда группы медиков в страну[526].