Почему вирусы называют живыми организмами

Обновлено: 05.05.2024

Представить себе современный мир без вирусов невозможно. Они во многом повлияли на эволюцию. Вирусы также сопровождали развитие человеческой цивилизации. Без эпидемий чёрной оспы наш мир однозначно был бы другим. Впрочем, как и современная цивилизация – без СПИДа. Каждая эпидемия кардинально меняет ход истории.

Но вирусы были на Земле не всегда. Так откуда они взялись? Ведь вирусы отличаются от всего живого. Исследователи даже не знают, стоит ли их вообще относить к живому миру. Ни у чего больше нет такого эволюционного механизма. Возможно даже они являются космическими пришельцами.

Сюрприз эволюции

Большинство учёных всё же относит вирусы к живой природе. Эти выводы сделаны на основе единого генокода, на стремлении развиваться и размножаться. К тому же вирусы, как и всё живое, прекрасно адаптируются к окружающей среде. Они делают это так виртуозно, что создают немало проблем медикам. Ведь против вирусов очень трудно создавать лекарства во многом потому, что они постоянно меняются.

Учёные обращают внимание на эту потрясающую способность адаптироваться буквально к любой среде. Они предполагают, что такой интересный способ выживать в каких угодно условиях мог возникнуть именно в ходе эволюции . Причём, по некоторым данным, довольно давно: ещё на заре образования жизни на нашей планете.

Исследователи предполагают, что вирусы могли образоваться тогда же, когда появились и первые бактерии. Фактически, это были паразиты того мира. И по мере развития жизни на земле и образования новых форм вирусы усложнялись, развивались и приспосабливались. Становилось всё больше разновидностей. Какие-то могли исчезнуть, потеряв жизнеспособность. А какие-то видоизменились до такой степени, что по сути стали другими разновидностями вирусов.

Тем не менее нельзя сказать однозначно, что происходило на клеточном уровне на Земле миллионы лет тому назад. Так что эта гипотеза, скорее всего, никогда не получит ни однозначного подтверждения, ни опровержения. Разве что только каким-то косвенным образом. Тем не менее сама по себе версия имеет право на жизнь.

РНК-мир

Существует другая, не менее любопытная версия . Согласно ей ещё до того, как на планете начали доминировать организмы с генокодом, основанным на ДНК, существовал РНК-мир. В основе, как можно догадаться по названию, находился РНК. Фактически, создания существовали в некоей доклеточной форме. Однако по мере появления более успешных форм жизни, основанных на ДНК, проиграли эволюционную гонку. Выжили только вирусы, которые известны своей способностью адаптироваться практически к чему угодно.

Всегда ли вирусы опасны и как использовать их на благо человечества?

01 Природа вирусов
02 Живые ли вирусы?
03 Что вы знаете о вирусах?

04 Механизмы вирусного заражения
05 Кого заражают вирусы?
06 Вирусы в организме человека

07 Стратегии выживания вирусов
08 Вирусное наследство в геноме человека
09 Почему вирусы так важны для эволюции?
10 Эндогенные вирусы

11 Защитные механизмы организмов
12 Противовирусные препараты
13 Сможете одолеть вирус?

Вирусы пугают: мы их не видим, но они заставляют нас болеть. Мы воспринимаем вирусы как угрозу, однако они сыграли ключевую роль в эволюции живого на Земле, и многие функции организма мы получили именно благодаря вирусным генам в нашей ДНК. Современные вирусы тренируют нашу иммунную систему, а ученые используют их для лечения болезней и создания энергоэффективных материалов. В этом гиде мы разберемся, как устроены и какими бывают вирусы. Сколько вирусов живет в организме человека? Как иммунная система защищается от вирусной угрозы? Какие вирусы на самом деле вредны, а какие полезны? И какие существуют вирусные технологии? Гид будет дополняться, так что сохраняйте его в личном кабинете, чтобы не потерять!

доктор биологических наук, заведующий отделом межклеточного взаимодействия Национальных институтов здоровья США, профессор факультета Биоинженерии и биоинформатики МГУ им. Ломоносова

Что такое вирусы

Как открыли вирусы и чем они отличаются от других патогенов

Почувствуйте себя вирусологом

Следите за прогрессом

Вирус и хозяин

Вирусолог Леонид Марголис о том, какие бывают вирусы, как они заражают и от чего зависит их патогенность

Какие организмы подвержены вирусным заболеваниям

Вирусолог Леонид Марголис о сосуществовании с вирусами и о том, можно ли родиться с вирусом и жить с ним всю жизнь

Симбиоз человека и вируса

Вирусолог Леонид Марголис о вирусных мутациях, приспособляемости и симбиозе с человеком

Вирусолог Леонид Марголис о том, как вирусы попадают в геном человека

Как вирусы оказались одним из важнейших факторов эволюции живого

О полезных и вредных генах вирусов в нашем геноме, о том, как вирусы встраиваются в ДНК и как вирусные последовательности связаны с шизофренией и другими болезнями

Противостояние вирусам

Как вирусы проникают в организм, можем ли мы от них защититься и чем нам помогает высокая температура

Какие болезни не лечатся лекарствами и правы ли антипрививочники

Проверьте, сможете ли вы одолеть вирус.

О гиде
- 01 Природа вирусов
- 02 Живые ли вирусы?
- 03 Что вы знаете о вирусах?
- 04 Механизмы вирусного заражения
- 05 Кого заражают вирусы?
- 06 Вирусы в организме человека
- 07 Стратегии выживания вирусов
- 08 Вирусное наследство в геноме человека
- 09 Почему вирусы так важны для эволюции?
- 10 Эндогенные вирусы
- 11 Защитные механизмы организмов
- 12 Противовирусные препараты
- 13 Сможете одолеть вирус?
Другие гиды и курсы ПостНауки

Психология познавательных процессов

15 лекций психолога Марии Фаликман о процессе мышления, феноменах восприятия, памяти, внимания и воображения

Фонология

Как отдельные звуки превращаются в речь

Европейская традиция частного права

12 лекций юриста Дмитрия Дождева о римских истоках современного права

Ядерное топливо будущего

Как меняется ядерная энергетика в XXI веке и какие технологии помогают ее развивать

Но и Дженнер не имел представления о том, что является причиной заболевания оспой. В XIX веке все болезнетворные организмы и вещества без разбора называли вирусами. Лишь благодаря опытам отечественного биолога Дмитрия Иосифовича Ивановского прекратилась эта путаница! Он пропускал экстракт заражённых табачной мозаикой 1 растений через бактериальные фильтры, сквозь которые не проходят даже самые мелкие бактерии. Выяснилось, что экстракт оставался по-прежнему заразным для других растений. Значит, возбудителями табачной мозаики были организмы, меньшие по размеру, чем бактерии; их назвали фильтрующимися вирусами. Вскоре бактерии перестали называть вирусами, а сами вирусы выделили в отдельное царство живых организмов. Дмитрий Ивановский же во всём мире по праву считается основателем вирусологии — науки о вирусах.

Рис. 2. Дженнер прививает Джеймса Фиппса от оспы

Но что мы пока поняли про вирусы? Только то, что они меньше бактерий. Чем же вирусы так не похожи на другие организмы? И почему понадобилось вдруг их выделять в отдельное царство? А вот почему. В отличие от других живых организмов, вирусы не имеют клеточного строения, а значит, и всех характерных для клетки структур. А ещё они единственные, кто не умеет самостоятельно производить белок, главный строительный материал всего живого. Поэтому их размножение невозможно вне заражённой клетки. Из-за этого многие учёные не без оснований считают вирусы внутриклеточными паразитами.

Жертвами различных вирусов становятся представители всех без исключения существующих царств живых организмов! Так, есть вирусы растений — вирус табачной мозаики (рис. 3, слева), вирус мозаики костра (это растение изображено на рисунке 3, справа), вирус желтухи свёклы, вызывающий иногда даже эпидемии. Кстати, в растение вирус просто так не проникнет. Заражение происходит при травмах растительных тканей. Типичный пример: тля пьёт сок из стебля и для этого протыкает покровные ткани — а вирус тут как тут.

Рис 3. Слева: листья табака, поражённые вирусом табачной мозаики. Справа: костёр (лат. Brómus) — род многолетних травянистых растений семейства Злаки. Если посмотреть на заросли костра в ветреную погоду, его крупные метёлки, склоняясь под ветром то в одну, то в другую сторону, отсвечивают красноватым светом в солнечных лучах, очень напоминая языки пламени. Отсюда, вероятно, и произошло русское название этого растения

Грибы тоже поражаются вирусами, вызывающими, например, побурение плодовых тел у шампиньонов или изменение окраски у зимнего опёнка. Причиной многих опасных заболеваний животных и человека тоже служат вирусы: вирус гриппа, ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), вирус Эбола, вирус бешенства, герпеса, клещевого энцефалита и т. д.

Есть даже вирусы, поражающие бактерии, их называют бактериофагами 2 . Так, в конце XIX века исследователи из Института Пастера заметили, что вода некоторых рек Индии обладает бактерицидным действием, то есть способствует снижению роста бактерий. И достигалось это благодаря присутствию в речной воде бактериофагов.

Рис. 4. Слева: вирус табачной мозаики. В центре: вирус мозаики костра похож на футбольный мяч (справа)

Рис. 5. Слева направо: вирус герпеса, аденовирус А человека, бактериофаг

Рис. 6. Маленькие вирусы-спутники внутри гигантского мимивируса

Но не стоит думать, что вирусы причиняют исключительно вред другим организмам! Так, исследователи из Пенсильванского университета показали, что безвредный для человека вирус AAV2, встречающийся почти у всех людей, убивает самые разные виды раковых клеток. При этом здоровые клетки организма вирус не заражает.

А совсем недавно стало известно, что вирусы тоже болеют. Мимивирус, поражающий амёбу Acanthamoeba polyphaga, сам страдает от другого вируса-спутника (рис. 6). Он, кстати, так и называется — Спутник. Этот вирус-спутник использует механизмы воспроизводства мимивируса для собственного размножения, мешая ему нормально развиваться в клетке амёбы. По аналогии с бактериофагами, он был назван вирофагом, то есть пожирающим вирусы. Можно сказать, что присутствие вируса-спутника в амёбе обеспечивает ей больше шансов на выживание в борьбе с мимивирусом.

Однако вирусы не могут синтезировать белок самостоятельно. К тому же вне клетки они перестают демонстрировать хотя бы какие-то признаки чего-то живого, превращаясь просто в набор молекул. Это уже свидетельствует о том, что перед нами – неживой объект. Так куда же их всё-таки отнести?

Спор учёных

Вопрос того, к чему отнести вирусы, терзает учёных с тех пор, как эти своеобразные организмы, если их так вообще можно назвать, были открыты в XIX веке. С одной стороны, у них отсутствует целый ряд признаков чего-то живого, они в большей степени зависят от других клеток, чем какие-либо ещё.

Разгадка кроется в происхождении вирусов

Американские учёные, проводившие в течение длительного времени исследования природы вирусов, предложили свой взгляд на проблему. В 2015 году они нашли доказательства того, что вирусы относятся к живой природе. Учёные института Карла Вёзе решили разобраться в том, откуда они вообще взялись. Благодаря анализу белковых цепей было установлено, что у вирусов и других клеток намного больше общего, чем изначально предполагалось. Однако в процессе эволюции произошло упрощение. Оно помогало вирусам выживать в тех условиях, которые были неподходящими для полноценных клеток. В итоге живая природа приняла известную нам сейчас форму.

Таким образом, данное открытие свидетельствует о том, что вирусы принадлежали к объектам живой природы. Исследователи говорят о том, что их до сих пор можно воспринимать с подобной позиции. И, возможно, точку в споре о том, чем они на самом деле являются, поставит не очередное открытие, а просто изменение взгляда на то, что стоит считать живым, а что – нет.

Совсем другие

Таким образом, как подчёркивают исследователи, то, что мы принимаем за признак неживого, может указывать как на обратное. Просто в очень незнакомом нам виде.

В последние годы в науке всё большее распространение получает точка зрения, согласно которой вирусы – это нечто промежуточное между живым и неживым. И поэтому вполне закономерно, что они обладают признаками как того, так и другого. И именно так их и нужно воспринимать. По крайней мере, пока учёные не нашли доказательств обратного.

Главная задача биологии — это развитие представлений у человека о живых организмах, о многообразии видов, обо всех закономерностях развития живых существ, а также об их взаимодействии с окружающей природой. Предмет основы безопасности жизнедеятельности (ОБЖ) позволяет получить знания и умения, которые помогут сохранить жизнь и здоровье в опасных ситуациях. Эти ситуации всегда возникают неожиданно, но, тем не менее, большинство из них предсказуемы и к ним можно подготовиться заранее. ОБЖ учит нас предвидеть возможные опасности и минимизировать потери от той или иной ситуации. Сегодня мы сталкиваемся с новым видом вирусной опасности COVID-19,о котором поговорим с точки зрения биологии и ОБЖ.

Что такое вирус?

Вирус — это неклеточный инфекционный агент. Сегодня нам известно около 6 тысяч различных вирусов, но их существует несколько миллионов. Вирусы не похожи друг на друга и могут иметь как форму сферы, спирали, так и форму сложного асимметричного сплетения. Размеры вирусов варьируются от 20 нм до 300 нм.

Как устроен вирус?

В центре агента находится генетический материал РНК или ДНК, вокруг которого располагается белковая структура — капсид.
Капсид служит для защиты вируса и помогает при захвате клетки. Некоторые вирусы дополнительно покрыты липидной оболочкой, т.е. жировой структурой, которая защищает их от изменений окружающей среды.

Вирусолог Дэвид Балтимор объединил все вирусы в 8 групп, из которых некоторые группы вирусов содержат 1-2 цепочки ДНК. Другие же содержат 1 цепочку РНК, которая может удваиваться или достраивать на своей матрице ДНК. При этом каждая группа вирусов производит себя в различных органеллах зараженной клетки.

Вирусы имеют определенный диапазон хозяев, т.е. он может быть опасен для одних видов и абсолютно безвреден для других. Например, оспой болеет только человек, а чумкой только некоторые виды плотоядных. Вирус не способен выжить сам по себе, поэтому активируется только в хозяйской клетке, используя ее ресурсы и питательные вещества. Цель вируса — создание множества копий себя, чтобы инфицировать другие клетки!

Как вирус попадает в организм?
- через физические повреждения (например, порезы на коже)
- путём направленного впрыскивания (к примеру, укус комара)
- направленного поражения отдельной поверхности (например, при вдыхании вируса через трахею)
- к эпителию слизистых оболочек (это например вирус гриппа)
- к нервной ткани (вирус простого герпеса)
- к иммунным клеткам (вирус иммунодефицита человека)
Геном вируса встраивается в одну из органелл или цитоплазму и превращает клетку в настоящий вирусный завод. Естественные процессы в клетке нарушаются, и она начинает заниматься производством и сбором белка вируса. Этот процесс называется репликацией. И его основная цель — это захват территории. Во время репликации генетический материал вируса смешивается с генами клетки хозяина — это приводит к активной мутации самого вируса, а также повышает его выживаемость. Когда процесс репликации налажен, вирусная частица отпочковывается и заражает уже новые клетки, в то время как инфицированная ранее клетка продолжает производство.

Выход вируса

Вирус создал множество собственных копий, клетка оказывается изнуренной из-за использования ее ресурсов. Больше вирусу клетка не нужна, поэтому клетка часто погибает и новорожденным вирусам приходится искать нового хозяина. Это и есть заключительная стадию жизненного цикла вируса.

Скорость распространения вирусной инфекции

Размножение вирусов протекает с исключительно высокой скоростью: при попадании в верхние дыхательные пути одной вирусной частицы уже через 8 часов количество инфекционного потомства достигает 10³, а концу первых суток − 10²³.

Вирусная латентность

Как вирус распространяется?
- воздушно-капельный (кашель, чихание)
- с кожи на кожу (при прикосновениях и рукопожатиях)
- с кожи на продукты (при прикосновениях к пище грязными руками вирусы могут попасть в пищеварительную и дыхательную системы)
- через жидкие среды организма (кровь, слюну и другие)
Почему с вирусами так тяжело бороться?

Сегодня людям уже удалось победить некоторые вирусы, а некоторые взять под жесткий контроль. Например, Оспа (она же черная оспа). Болезнь вызывается вирусом натуральной оспы, передается от человека к человеку воздушно-капельным путем. Больные покрываются сыпью, переходящей в язвы, как на коже, так и на слизистых внутренних органов. Смертность, в зависимости от штамма вируса, составляет от 10 до 40 (иногда даже 70%), На сегодняшний день вирус полностью истреблен человечеством.

Кроме того, взяты под контроль такие заболевания, как бешенство, корь и полиомиелит. Но помимо этих вирусов существует масса других, которые требуют разработок или открытия новых вакцин.

Коронавирус

Виновником эпидемии, распространяющейся сегодня по миру, стал коронавирус, вирусная частица в 0,1 микрона. Свое название он получил благодаря наростам на своей структуре, своеобразным шипам. Внутри вируса спрятан яд, с помощью которого он подчиняет себе зараженный организм. Этот вирус воздействует не только на человека, но и на птиц, свиней, собак и летучих мышей. В настоящий момент выделяют от 30 до 39 разновидностей коронавирусной инфекции. Но для человека патогенно всего 6. И как любой другой вирус COVID-19 мутирует.

К наиболее распространенным симптомам COVID-19 относятся повышение температуры тела, сухой кашель и утомляемость. К более редким симптомам относятся боли в суставах и мышцах, заложенность носа, головная боль, конъюнктивит, боль в горле, диарея, потеря вкусовых ощущений или обоняния, сыпь и изменение цвета кожи на пальцах рук и ног. Как правило, эти симптомы развиваются постепенно и носят слабо выраженный характер. У некоторых инфицированных лиц болезнь сопровождается очень легкими симптомами.

Сколько же может жить этот вирус вне организма? Все зависит от типа вируса и от той поверхности, на которую вирусы попали. В качестве примера было рассмотрено 3 вируса, по которым велись исследования. Изучали время, на которое может задерживаться вирус на различных поверхностях. Данные приведены в таблице.

Поскольку пока не изобретено вакцины от COVID-19, в целях защиты от инфекции самым важным для нас является соблюдение гигиены.

Гигиена — раздел медицины, изучающий влияние жизни и труда на здоровье человека и разрабатывающая меры (санитарные нормы и правила), направленные на предупреждение заболеваний, обеспечение оптимальных условий существования, укрепление здоровья и продление жизни.

Сегодня следует соблюдать определенные правила гигиены:
- Соблюдение режима труда и отдыха, не допускающего развития утомления и переутомления.
- Выполнение условий, обеспечивающих здоровый и полноценный сон (свежий воздух, отсутствие шума, удобная постель, оптимальная продолжительность).
- Правильное здоровое питание в соответствии с потребностями организма.
- Комфортный микроклимат в жилище (температура, влажность и подвижность воздуха, естественная и искусственная освещенность помещений).
- Содержание в чистоте тела и тщательный уход за зубами.
- Спокойное и корректное поведение в конфликтных ситуациях.
Читайте также: