Вирусы и кто хозяин
Обновлено: 15.04.2024
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.
В материале упоминается COVID-19. Доверяйте проверенной информации из экспертных источников — изучите ответы на вопросы о коронавирусе и вакцинации от врачей, учёных и научных корреспондентов.
Вирусы – это древнейшие существа, появившимися ещё до разделения нашей - клеточной формы жизни - на три домена . Они являются самыми многочисленными биологическими объектами на Земле, и по этому показателю превосходят все организмы, вместе взятые (более 100 миллионов типов). Вирусы легко поражают все формы клеточных организмов, включая животных, растения, бактерии и грибы. Структура их генома демонстрирует огромное количество вариантов своей организации и в генетическом плане они более разнообразны, чем бактерии, растения, животные и человек.
Существуют миллионы различных типов вирусов, но только около 5000 из них были детально описаны. Но ученые до сих пор не понимают, с кем они имеют дело: они так и не признали вирус ни живым существом – ни не живой структурой. От живых организмов вирусы отличаются полным отсутствием основного и энергетического обмена и отсутствием сложнейшего элемента живых систем — аппарата трансляции (синтеза белка). При этом, генетический материал вируса может быть представлен общими с живыми существами ДНК, либо РНК.
Вирусы являются одним из главных естественных средств переноса генов между различными видами , что вызывает генетическое разнообразие земной биомассы. Считается, что вирусы сыграли центральную роль в ранней эволюции биомассы, ещё до расхождения бактерий , архей и эукариот (во времена последнего универсального общего предка жизни на Земле ). Но и по сей день они остаются одним из крупнейших живых хранилищ неисследованного генетического разнообразия на Земле.
Вирусы имеют генетические связи с представителями флоры и фауны Земли. Согласно последним исследованиям, геном человека более чем на 32 % состоит из вирусоподобных элементов, транспозонов и их остатков. С помощью вирусов может происходить так называемый горизонтальный перенос генов ( ксенология ), то есть передача генетической информации не от непосредственных родителей к своему потомству, а между двумя не родственными (или даже относящимися к разным видам) особями.
За свою историю жизнедеятельность человечества неоднократно подвергалась ударам разнообразных бактериальных и вирусных эпидемий. Но, как уже заметили многие врачи-специалисты, нынешняя пандемия, вызванная коронавирусом, принципиально отличается от предыдущих эпидемий своей вирулентностью, патогенностью и скоростью мутаций возбудителя. Это делает её комплексный, многовекторный исход для нас - совершенно непредсказуемым…
Нельзя исключить, что человечество всё же сумеет изобрести вакцину против данного штамма коронавируса. Но данная мера не устранит причины ни нынешней пандемии, ни тех, новых пандемий, которые несомненно последуют за ней. И цель их будет состоять не в том, чтобы полностью ликвидировать человечество, а в том, чтобы путем регулярных, постэпидемических, экономических кризисов - свернуть его промышленное производство, пагубное для планеты и ее биосферы – до уровня начала прошлого, 20-го века…
24 January 2020, Hessen, Marburg: Virologist Sandro Halbe is looking at an electron microscope image of a MERS coronavirus, a close relative of the novel coronavirus, on a computer monitor in a research laboratory of the Institute of Virology at the Philipps University of Marburg. The coronavirus also employs Hessian scientists. The virologists of the University of Marburg are involved in the development of a vaccine against the lung pathogen. Photo: Arne Dedert/dpa
24 января 2020 года, Гессен, Марбург: Вирусолог Сандро Халбе просматривает электронно-микроскопическое изображение коронавируса MERS, близкого родственника нового коронавируса, на компьютерном мониторе в исследовательской лаборатории Института вирусологии при Университете Филиппа в Марбурге, где занимаются разработкой вакцины против патогена легких. Фото: Arne Dedert/dpa
Живое существо, похожее на программу
Вирус – это неклеточная форма жизни, считают биологи. По другой версии, менее популярной среди ученых, вирус – это набор генетической информации, или программа, окруженная защитной оболочкой.
Наличие генома, наследственность и способность эволюционировать роднят вирус с существами, состоящими из клеток. Но, в отличие от бактерий, которые являются клеточными организмами, вирусы не могут синтезировать белки, запасать или использовать энергию.
Они могут только размножаться в клетке хозяина, используя ее белковые и энергетические ресурсы. Самостоятельно, вне чужой клетки, вирус воспроизводиться не может.
Вирусы открыли благодаря табаку
Модель клетки вируса ящура. Фото: Геннадий Попов/Фотохроника ТАСС
Основателем вирусологии считается российский ученый Дмитрий Ивановский. В 1892 году он опубликовал статью на немецком языке, где рассказал о своих экспериментах.
Пытаясь выяснить причину заболевания табака, он процеживал сок зараженных растений через керамический фильтр, предназначенный для бактерий. Не обнаружив патогенных микроорганизмов таким способом, ученый предположил, что имеет дело с мельчайшим инфекционным агентом, который не виден в световой микроскоп и проходит через фильтр для бактерий.
В конце XIX – начале XX века гипотеза Дмитрия Ивановского была подтверждена, а потом один за другим были открыты вирусы животных (ящур, в 1898 году), людей (желтая лихорадка, в 1901 году) и бактерий (в 1915 году).
Но увидеть вирусы биологам удалось только в 1939 году, благодаря электронному микроскопу.
Классификацию вирусов, во многом применяемую до сих пор, разработал в 1971 году американский биолог, лауреат Нобелевской премии Дэвид Балтимор.
Буквально за последние 20 лет вирусологами были сделаны новые важнейшие открытия. В центре внимания ученых оказался, в частности, виром (совокупность всего вирусного генетического материала в том или ином объекте окружающей среды, например, в килограмме морских отложений).
СССР. Москва. Июнь 1962 г. Директор Института вирусологии имени Д.И. Ивановского Академии медицинских наук СССР Виктор Михайлович Жданов. Фото: Лев Портер/ТАСС
Но как бы интенсивно ни обменивались генетической информацией паразит и клетка, вирусы всегда происходят от вирусов.
Лабораторные исследования комаров вида Aedes, передающих вирус Зика. Фото: Felipe Dana/AP/TASS
Порой вирус может каким-то образом влиять на поведение хозяина. Тля, которая переносит вирус желтой карликовости ячменя, предпочитает питаться зараженными растениями, если в ее организме еще нет этого вируса.
Длительное сосуществование вируса с определенным хозяином приводит к снижению его патогенности. А переход к другому виду может сделать вирус более опасным.
В целом, нет ни одного живого существа, которое избежало бы заражения. Даже у динозавров были обнаружены уплотнения костной ткани, вызванные вирусным заболеванием.
17.03.2020. Россия. Москва. Образцы ДНК во время подготовки к исследованию – поиску патогенных мутаций – в лаборатории ДНК-диагностики Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова. Фото: Иван Юдин/ТАСС
То есть РНК-содержащий вирус проникал в клетку, создавал ДНК-содержащую частицу, которая встраивалась в геном и оставалась там на века. Вирусы, способные на такую трансформацию, называются ретровирусами.
Разница, как между слоном и кишечной палочкой
Снимок вируса COVID-19, сделанный Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний США в Мэриленде. Фото: Zuma\TASS
Самый простой вирус состоит из нуклеиновой кислоты, в которой запечатлен геном, и окружающей ее белковой оболочки.
Вирусы делят на два больших вида, в зависимости от того, какая именно нуклеиновая кислота в них содержится: ДНК или РНК. По химическому составу они очень сложны. Например, вирус полиомиелита содержит несколько сотен тысяч атомов углерода, водорода, азота и кислорода, а также несколько тысяч атомов фосфора.
Среди РНК-содержащих вирусов самые большие и сложные – коронавирусы.
Убийцы миллионов
Фото: Anto Magzan/Zuma/TASS
Всего около 1000 известных болезней имеют вирусную природу. Вот лишь несколько примеров. Натуральная оспа, эпидемии которой опустошали Европу еще со времен Римской империи, была вызвана вирусом, возникшим в Восточной Африке 3000–4000 лет назад.
Вирус Эбола был впервые обнаружен в 1976 году в Заире (ныне Демократическая Республика Конго). Летальность этого заболевания достигает 90%. Эпидемия 2013-2016 гг. привела к смерти 11,3 тыс. человек в Гвинее, Сьерра-Леоне и Либерии.
Микробиологическая модель вируса СПИДа. Фото: YAY\TASS
Одновременно в других зараженных клетках вырабатываются специальные белки – интерфероны, которые блокируют работу чужеродных нуклеиновых кислот, не давая паразиту размножаться.
В ответ на реакцию организма в вирусе нарастает аналогичная активность, тоже направленная против клетки. Результат этой разрушительной активности вируса во многом похож на действие врожденного иммунитета – в частности, происходит угнетение синтеза белков.
Вирусам нельзя задерживаться в одном–единственном организме. Смерть организма грозит вирусу гибелью, и необходимо заблаговременно озаботиться поисками нового пристанища. Поэтому, размножившись в одном, вирусы стремятся заразить другие организмы, для чего освоили необходимые способы перемещения.
Правда, кого угодно вирус заразить не может. Для того чтобы обеспечить дальнейшее существование, ему придется отыскать такой организм, в клетках которого он может размножаться, и суметь проникнуть в него. Такой вид организмов называется хозяином вируса.
Каждый вид вируса имеет определенный круг восприимчивых хозяев. Одни вирусы заражают только животных определенных видов, другие – только определенные виды растений. Есть вирусы, способные размножаться и в клетках насекомого, и в клетках растения, на котором это насекомое питается. Вирусы бактерий заражают только бактерии, каждый вирус – свою. За пределы своего круга вирус обычно не выходит, но этот круг может быть и очень узким, и очень широким. Например, вирус натуральной оспы заражает только человека, а вирус огуречной мозаики заражает множество видов растений из сорока семейств. Вирусы растений безвредны для человека, и можно не опасаться заразиться, например, вирусами картофеля, употребляя в пищу зараженные клубни.
Почему подброшенного кукушонка хозяева гнезда кормят усерднее, чем собственного птенца?
Почему подброшенного кукушонка хозяева гнезда кормят усерднее, чем собственного птенца? Чтобы выяснить ответ на этот вопрос, орнитологи изучали поведение мелких птичек камышевок, в гнездах которых оказалось кукушечье яйцо. В результате исследований выяснилось, что
Глава 6 Хозяева морей
Глава 6 Хозяева морей Акула Акула (Selachomorpha) – хищная рыба. Тело у акул мощное, длинное. Иногда акулы достигают 20 метров. Это очень много. Например, высота самого высокого человека не больше двух метров. Получается, что акула больше человека в десять раз.Челюсти у нее
Вирусы насекомых
Вирусы насекомых В отличие от вирусов человека, животных и растений, вирусы насекомых накапливаются в организме хозяина в огромных количествах – до трети массы тела! То есть больное насекомое может быть просто нафаршировано вирусом.Вирусные болезни обнаружены у очень
Вирусы пчел
Вирусы пчел "Из летка не пахнет, как прежде, спиртовым, душистым запахом меда и яда, не несет оттуда теплом полноты, а с запахом меда сливается запах пустоты и гнили. сонные, ссохшиеся пчелы в разные стороны бредут рассеянно по дну и стенкам улья. Вместо чисто залепленного
Вирусы
Вирусы Вам, наверное, приходилось слышать о вирусах гриппа, бешенства, герпеса, СПИДа. Эти вирусы вызывают болезни человека и животных. Существуют вирусные заболевания растений, например табачная мозаика, при которой листья табака покрываются беловатыми пятнами. Даже
Хозяева и паразиты
Хозяева и паразиты Самки рогаса шелкопрядового откладывают яйца в молодых гусениц сибирского шелкопряда. Зараженные гусеницы шелкопряда зимуют в почве, а следующей весной поднимаются на деревья и начинают питаться. Личинка наездника, дремавшая всю зиму, теперь быстро
Почему подброшенного кукушонка хозяева гнезда кормят усерднее, чем собственного птенца?
Почему подброшенного кукушонка хозяева гнезда кормят усерднее, чем собственного птенца? Чтобы выяснить ответ на этот вопрос, орнитологи изучали поведение мелких птичек камышевок, в гнездах которых оказалось кукушечье яйцо. В результате исследований выяснилось, что
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?
- 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
Читайте также:
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.