Хотя вакцины от многих заболеваний эффективны на протяжении длительного времени, вакцинироваться от гриппа приходится каждый год заново перед началом эпидемиологического сезона. Причина в том, что вирус гриппа очень быстро мутирует. Многие из этих мутаций полезны для вируса: они изменяют последовательность аминокислот в его поверхностных белках, так что антитела, которые наработал наш организм после предыдущей вакцинации или перенесенного заболевания, перестают действовать.

Из-за этого каждый год ученым приходится сначала предсказывать то, как вирус гриппа поменяется к следующему году, а потом разрабатывать соответствующую вакцину — чаще всего коктейль из поверхностных вирусных белков, которые помогут организму выработать иммунитет.

Предсказывать эволюцию удается благодаря тому, что мутации, которые накапливает вирус, неслучайны: в результате действия естественного отбора мутации, полезные для вируса, распространяются чаще, а вредные для него — реже. Поэтому предсказание эволюции вируса требует понимания отбора, действующего на него. Но отбор известен лишь приблизительно, и иногда модели ошибаются. Это может привести к тому, что вакцина окажется малоэффективной.

Группа ученых из Сколтеха, Центрального исследовательского института эпидемиологии и других научных организаций под руководством профессора Сколтеха Георгия Базыкина описала новую закономерность в изменении аминокислотных последовательностей в поверхностных белках вируса гриппа. С помощью методов биоинформатики исследователи обнаружили эффект так называемого старения аминокислотных последовательностей, происходящего под давлением иммунной системы человека.

«Существующие модели предполагают, что эволюция вируса — что-то похожее на движение по холмистой равнине, где высота над уровнем моря — приспособленность вируса, то есть то, насколько эффективно вирус способен заразить хозяина, — рассказывает профессор Георгий Базыкин. — Наша работа показывает, что ландшафт, на котором эволюционирует вирус, — скорее не равнина, а поверхность моря во время бури.

Эволюция вируса похожа на движение серфингиста, которому приходится постоянно оставаться на гребне волны, все время ускользающей у него из-под ног; необходимо двигаться, чтобы не уйти под воду. Существующие модели пытаются предсказать движение серфингиста. Но это очень сложно сделать, если не догадываться, что движется сама волна».