Вирусы на другие острова
Обновлено: 19.04.2024
Возбудители оспы — одни из самых крупных вирусов. Похожее на гантель ядро содержит ДНК, защищенную белковым капсидом. Его окружает сферическая оболочка, оторванная от мембраны хозяйской клетки. Белковые трубочки на поверхности скрывают вирус от иммунной системы и обеспечивают заражение
В своем бескрайнем эгоцентризме человек долгое время видел себя на самой вершине пирамиды живых существ. Представлялось, что верхние этажи ее населяют близкие к нам животные, следом идут неподвижные грибы и растения, а основание занимают мириады мельчайших организмов, простейших и бактерий. И где-то на самом дне этой условной пирамиды, прямо на границе живого, расположились бесчисленные вирусы.
Неудивительно, что в пирамиде жизни место им нашлось только в самом низу. Вполне живым можно назвать разве что вирус, захвативший клетку и начавший действовать, используя ее механизмы синтеза белков и нуклеиновых кислот. Но в свободной форме он скорее мертв, чем жив: с появлением электронных микроскопов в 1930-х годах выяснилось, что их крошечные частицы (вирионы) представляют собой большие молекулярные комплексы, состоящие из белков и ДНК (или РНК), и способны разве что пассивно сохранять и переносить геном паразита от одного хозяина к другому.
Древо жизни
А по мере все лучшего понимания их устройства к этим отрицаниям добавились новые: не делятся, не синтезируют белки, не производят энергию. Наконец, вирусы не оставляют окаменелостей и следов в палеонтологической летописи, так что даже вопрос о том, откуда они появились, по-прежнему остается загадкой.
Слева направо: кишечная палочка (бактерия, 2 мкм), питовирус (1,5 мкм), мимивирус (400 нм), бактериофаг Т4 (225 нм), ВИЧ (120 нм), вирус Зика (45 нм), парвовирус (18–28 нм)
Приход гигантов
В самом деле, чем больше мы понимаем о вирусах, тем меньше общего остается у них друг с другом. Классические примеры, подобные табачной мозаике, содержат короткую ДНК и капсид из набора одинаковых повторяющихся белков. Однако другие могут окружать себя фрагментами клеточных мембран, которые часто насыщены самыми разнообразными белками. Третьи используют в оболочке белки в соединении с сахарами — гликопротеины. У четвертых ДНК вовсе нет, а роль носителя генетической информации играет РНК.
По сути, о вирусах в целом мы по-прежнему можем сказать все то же самое: они не видны в оптический микроскоп, не фильтруются, не производят белок вне клеток. Короткие геномы вирусов быстро мутируют и изменяются, что лишь добавляет путаницы в эту картину. Тем понятнее громадный интерес, который привлекло самое громкое открытие в вирусологии последних лет — обнаружение вирусов-гигантов. Еще в 1992 году, когда в одной из больниц британского Брэтфорда вспыхнула легочная инфекция, ученые исследовали пробы воды в поисках источника болезни. Здесь они заметили вполне безвредные амебы, а в амебах — довольно крупные сферы, которые поначалу сочли новым бактериальным разносчиком пневмонии.
Живой океан
А начиная с 2014 года команда Клавери обнаруживает гигантские вирусы и у одноклеточных организмов вечной мерзлоты. Из образцов, которые российские ученые собрали на берегу сибирской реки Анюй, были выделены Pithovirus sibericum и Mollivirus sibericum. Похоже, что вирусы-великаны могут быть распространены не менее широко, чем их хозяева-амебы: пока что этих гигантов находят практически везде. Большая часть их ДНК совершенно уникальна — например, из 467 генов питовируса целых 315 не встречаются больше ни у одного организма, и функции их неизвестны. Этот сложный генетический коктейль, сочетающий и заимствованные у хозяев элементы, и собственные неповторимые детали, может указать на истинное положение вирусов в мире живого.
Свидетельство по форме
Не существует ни единого гена, который был бы общим для всех вирусов на свете. Вдобавок их крошечные геномы чрезвычайно изменчивы, что сильно затрудняет анализ происхождения и эволюции вирусов привычными методами биоинформатики — например, сравнением последовательности нуклеотидов в их ДНК или РНК. Это же касается и аминокислотной последовательности вирусных белков. С другой стороны, функции, которые выполняют те же белки, определяются не столько их набором аминокислот, сколько пространственной конфигурацией, формой — фолдингом. Поэтому важные детали белковых структур остаются куда более стабильными во времени, чем их аминокислотные цепочки или кодирующие их нуклеотиды.
Это позволяет анализировать эволюционные отношения организмов, исходя из характерных элементов фолдинга их белков. Несколько лет назад такой анализ был проделан для 11 млн белковых структур. Биологи выделили в общей сложности 1995 суперсемейств фолдинга (Folding Superfamilies, FSF), две трети которых имеются только у клеточных организмов — бактерий, архей, эукариот. При этом большая часть остальных суперсемейств встречается у всех организмов, включая и вирусы. Это в общей сложности 424 FSF — более 1/5 их общего числа, весьма внушительное количество, которое свидетельствует в пользу гипотезы о долгом общем прошлом и коэволюции древнейших протоклеточных и протовирусных форм.
В этом океане вирусы могут выступать особенными, неклеточными формами существования генов, возникшими еще до появления протоклеток. Когда-то они были разнообразными и равными представителями зарождавшейся жизни. Однако некоторые из них — и образец этому нам дают гигантские вирусы — могли усложниться и дать начало будущим клеточным организмам. Они оказались настолько успешными, что вытеснили остальных на периферию эволюции. Предкам вирусов оставалась единственная и не самая приятная стратегия выживания — глубокий паразитизм внутри более удачливых соперников. Но применение этой стратегии на практике они довели до совершенства. Сегодня вирусы — самые многочисленные существа на нашей планете, вносящие огромный вклад в вечное волнение генетического океана жизни.
Ученые обнаружили в соленом антарктическом озере вирусы, паразитирующие на других вирусах. Работа исследователей опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, а ее краткое изложение приводит портал Nature News.
Специалисты определяли последовательность так называемого коллективного генома микроскопических обитателей озера Organic Lake (Органическое озеро), которое находится на востоке Антарктиды. Ученые отбирали образцы живых организмов и расшифровывали их ДНК, после чего определяли в общей генетической массе фрагменты индивидуальных геномов.
В числе прочих геномов ученые обнаружили геномы гигантских вирусов из группы фикоднавирусов, которые паразитируют на водорослях. В ДНК фикоднавирусов авторы обнаружили вкрапления генетического материала, напоминающего ДНК вируса Sputnik, который паразитирует на других вирусах. Sputnik был впервые обнаружен в 2008 году - он обитал в клетках амеб, живущих в башенном охладителе в Париже, и для своего размножения использовал гены гигантского мамавируса, также живущего в амебах.
Тот факт, что геном большого вируса содержит фрагменты генома меньшего вируса (он был назван Organic Lake Virophag (OLV) - вирофаг Органического озера), указывает, что последний паразитирует на первом, и что эти два вируса долгое время сосуществовали вместе (для вирусов характерно "заимствовать" фрагменты ДНК друг у друга). Ученые полагают, что, сдерживая развитие фикоднавирусов, OLV способствуют размножению и процветанию водорослей.
С тех пор, как паразитизм среди вирусов был впервые обнаружен, специалисты нашли уже несколько примеров этого явления. Так, в марте 2011 года другой коллектив авторов описал вирус, названный Mavirus, который паразитирует на вирусах CroV - обладателях самого большого генома среди всех известных на сегодня вирусов. CroV поражают организмы Cafeteria roenbergensis, которые являются одними из самых распространенных представителей зоопланктона.
Исследователи не исключают, что родственные Sputnik вирусы-паразиты могут обитать по всему миру - ДНК OLV была обнаружена в коллективных геномных базах данных организмов, обитающих в другом антарктическом озере (Ace LAke), в лагуне Пунта Корморант (Punta Cormorant) на Галапагосских островах, а также в заливе Дэлавер.
Богачи сбежали от коронавируса на личные острова и в бункеры. Риелторы зафиксировали небывалый спрос на элитную недвижимость на фоне пандемии. Об этом сообщает британский портал недвижимости Homes&Properties.
Миллиардеры не изменяют своим привычкам, когда речь идет о самоизоляции. По словам Пенни Мосгроув, главного исполнительного директора международного агентства элитной недвижимости Quintessentially Estates, в связи с коронавирусом количество новых заказов на покупку и аренду жилья класса люкс заметно увеличилось. Состоятельные люди готовы тратить большие деньги, лишь бы оказаться подальше от эпицентров распространения вируса. В качестве убежища они чаще всего выбирают шотландские замки, особняки с бункерами или необитаемые острова Карибского архипелага. Чтобы добраться до мест изоляции, олигархи берут в аренду частные самолеты и яхты, что заметно по возросшему количеству сделок.
Уступите дороги Коронавирус и цены на нефть ударили по российской экономике. Что поможет избежать сильного кризиса?
Пандемия коронавирусной инфекции существенно изменила запросы клиентов и набор услуг, осуществляемых агентством. В качестве примера Пенни Мосгроув рассказала, как один из них оставил заявку на дом с большим спа-салоном для своей жены, чтобы та могла проходить все косметические процедуры, не выходя за пределы особняка. Другой заказчик решил приобрести у агентства новую квартиру после того, как вернулся из заграничной поездки. По приезде он успел побывать в своем особняке стоимостью 35 миллионов фунтов стерлингов (3,2 миллиарда рублей). Испугавшись, что дом уже инфицирован, он решил срочным образом поменять место жительства.
Небывалый ажиотаж возник и вокруг частных островов. Один из клиентов Quintessentially Estates заинтересовался островом
Иль-де-Кайе, который находится в четырех милях от побережья Гренады, и уже собрался осмотреть его на своем частном самолете. Сотрудники агентства отмечают, что выбор островов для продажи огромен.
Коронавирус сократил список людей, готовых позволить себе такой способ самоизоляции. По данным журнала Forbes, миллиардеры понесли огромные убытки на фоне паники на фондовых рынках, спровоцированной пандемией. Больше всего потерял основатель Amazon Джефф Безос. Всего за неделю его состояние сократилось на 14 миллиардов долларов (около 1100 миллиардов рублей).
Зачем это нужно? Вирус распространяется в общественных местах — старайтесь их избегать. Домашний режим особенно важно соблюдать людям старше 65 лет и тем, кто страдает хроническими заболеваниями. Молодым стоит воздержаться от личного общения с родителями, бабушками и дедушками и пожилыми людьми вообще. Старайтесь поддерживать контакты по телефону или через интернет — это поможет уберечь пожилых людей от опасности заражения.
Зачем это нужно? Кашляя или чихая, человек с респираторной инфекцией, такой как COVID-19, распространяет вокруг себя мельчайшие капли, содержащие вирус. Если вы находитесь слишком близко, то можете заразиться вирусом при вдыхании воздуха. Держитесь от людей на расстоянии как минимум один метр, особенно если у кого-то из них кашель, насморк или повышенная температура.
Зачем это нужно? Если на поверхности рук есть вирус, то обработка спиртосодержащим средством или мытье рук с мылом убьет его.
Зачем это нужно? Руки касаются многих поверхностей, на которых может присутствовать вирус. Прикасаясь к глазам, носу или рту, можно перенести вирус с кожи рук в организм.
При кашле и чихании прикрывайте рот и нос салфеткой или сгибом локтя; сразу выбрасывайте салфетку в контейнер для мусора с крышкой, обрабатывайте руки спиртосодержащим антисептиком или мойте их водой с мылом.
Зачем это нужно? Это позволит предотвратить распространение вирусов и других болезнетворных микроорганизмов. Если при кашле или чихании прикрывать нос и рот рукой, микробы могут попасть на ваши руки, а затем на предметы или людей, к которым вы прикасаетесь.
При повышении температуры, появлении кашля и затруднении дыхания как можно скорее обращайтесь за медицинской помощью
Зачем это нужно? Повышение температуры, кашель и затруднение дыхания могут быть вызваны респираторной инфекцией или другим серьезным заболеванием. Симптомы поражения органов дыхания в сочетании с повышением температуры могут иметь самые разные причины, среди которых, в зависимости от поездок и контактов пациента, может быть и коронавирус.
How coronavirus is affecting the super-rich:billionaires search for country estates and islands to avoid Covid-19
Вирусы
Относительный плюс пандемии COVID-19 в том, что она поражает людей старшего возраста. Если бы этот вирус поражал людей в возрасте от 20 до 50 лет, которые составляют основную часть рабочей силы, он мог бы стать началом конца западной цивилизации.
А теперь мы получили пандемию коронавируса, которая вызвала общемировой карантин и на сентябрь 2020 года уже официально дала 32 миллиона зараженных и 975 тысяч умерших. Неофициально число жертв больше, поскольку ряд правительств, например, Беларуси, сознательно занижают смертность.
Вирусы — самая распространенная форма биологических молекул. Все живые организмы, включая людей, постоянно атакуются вирусами из внешней среды. О большинстве из них мы даже не догадываемся, поскольку они направлены против бактерий или растений. Не все вирусы млекопитающих могут заражать человека, а те, которые могут, обычно отражаются иммунной системой.
Однако на смену тем вирусам, которые удалось условно победить с помощью вакцинации (оспа, вирус полиомиелита, свинка) или перевести в хроническое заболевание с помощью лекарств (ВИЧ), приходят новые. О них знают эпидемиологи и ученые, которые еще несколько лет назад предсказывали, что коронавирусы, циркулирующие в летучих мышах, могут стать причиной пандемии.
Разберем пять вирусов, которые могут вызвать пандемию в ближайшие годы.
Xенипавирусы
Цветная трансмиссионная электронная микрофотография вириона Хендры
Хендра
Симптомы заражения людей вирусом Хендра могут быть респираторными, включая кровотечение и отек легких или, в некоторых случаях, вирусное воспаление мозговой оболочки.
Путь заражения Хендрой начинается с летучих лисиц. Вирус содержится в их слюне, испражнениях и моче. Уничтожение лесов, в которых летучие лисицы живут, заставляет их мигрировать ближе к фермам. Там они заражают лошадей, а они, в свою очередь, — людей.
В 1999 году родственный Хендре вирус был обнаружен в Малайзии. Он был выделен после крупной вспышки респираторного заболевания у свиней и неврологического заболевания у людей, находившихся в тесном контакте с ними. Более 100 человек умерли. Для предотвращения распространения эпидемии было убито 1,1 миллиона свиней. Возбудитель вируса был выделен из умершего человека, который жил в деревне Нипа Ривер (Nipah River), поэтому хенипавирус был назван вирусом Нипа (Нипах).
В случае Нипа снова не обошлось без летучих лисиц. Эти летучие мыши распространены в Юго-Восточной Азии, Камбодже, Индонезии, Филиппинах, Таиланде, и в Африке, например, в Гане.
Сероголовые летучие лисицы переносят Nipah henipavirus
Флавивирусы
Еще одна группа, которая постоянно выдвигает новые патогены человека, это флавивирусы. Если коронавирусы и хенипавирусы уже живут в млекопитающих, хозяева флавивирусов — членистоногие, к которым относятся комары и клещи. При их укусе вирус попадает в кровь человека, вызывая симптомы от лихорадки до менингита.
К флавивирусам принадлежит вирус желтой лихорадки, которые вызывал эпидемии в Новое время по всему миру, от молодых США до Закавказья. И хотя против некоторых известных флавивирусов есть вакцины, они могут вызывать антителозависимое усиление инфекции, когда предварительная вакцинация не облегчает, а утяжеляет течение заболевания.
Если хенипавирусы толкает к человеку уничтожение естественных мест обитания его носителей, атаки флавивирусов вызваны изменением климата. Потепление заселенных умеренных широт вызывает распространение носителей вирусов там, где они вымерзали зимой.
Фото: Mike Blake / Reuters
Вирус лихорадки Западного Нила (ЛЗН)
Природным резервуаром вируса ЛЗН служат множество видов птиц, включая вездесущего воробья. Комары, которые пьют кровь зараженных птиц, переносят вирус около 30 видам млекопитающих, включая лошадей, котов и собак, а также человека.
Примерно у 80 процентов людей, инфицированных ЛЗН, симптомы незначительны, но у 20 процентов людей появляются лихорадка, головная боль, рвота или сыпь, и у 1 процента развиваются тяжелые симптомы — энцефалит или менингит с ригидностью шеи, спутанностью сознания, судорогами. Риск смерти среди пациентов с симптомами, касающимися нервной системы, составляет около 10 процентов. Восстановление может занять от нескольких недель до месяцев.
Исследования вируса показывают, что он появился в Африке около тысячи лет назад. Впервые он был выделен в 1937 году в Уганде и до конца ХХ века был распространен в Африке и Азии. В XXI веке ЛЗН стал распространяться в северных широтах.
В России вирус вызывал заболевания на юге европейской части страны и на территории Омской области. Например, в период с 1999 по 2012 год в Волгоградской области был зафиксирован 1001 случай заражения, 59 из них закончились смертью.
Вакцины против вируса лихорадки Западного Нила нет.
Заболевшие лихорадкой денге в Бангладеш
Денге
Заболевание вирусом приводит к лихорадке, боли в мышцах и суставах, сыпи и увеличению лимфатических узлов. При повторном заболевании развивается геморрагический синдром. В небольшом количестве случаев заболевание перерастает в синдром шока денге, при котором кровяное давление падает до опасно низких значений. Смертность от шока может достигать 50 процентов.
После Второй мировой войны лихорадка денге распространилась более чем в 120 странах, в основном в Азии и Южной Америке. Импорт из Кореи в США автомобильных шин, содержавших воду с личинками комаров, привел к появлению болезни в Северной Америке. Ежегодно от вируса денге умирают 10-20 тысяч человек. Учитывая развитие торговли между Южной Америкой, Африкой и Европой, появление денге в России — дело времени.
Ни специфического лечения симптомов, ни вакцины против денге не разработано.
Атеровирусы
Вирусы этой группы вызывают болезни домашних и диких животных, в том числе эпидемии (зоонотии), но их угроза человеку изучена плохо. К группе относятся вирус артериита лошадей, вирус репродуктивного и респираторного синдрома свиней (РИРС) и вирус геморрагической лихорадки обезьян.
Подобно всем перечисленным выше вирусам, геном атеровируса основан на РНК, он быстро мутирует, а значит, эволюционирует. Подобно ВИЧ, атеровирусы подавляют иммунную систему. Симптомы болезней варьируются от лихорадки до выкидышей.
Например, особо вирулентный штамм РИРС появился в Китае в 2006 году и распространился по Азии. У свиней, инфицированных этим высоковирулентным вирусом, развилась длительная высокая температура (41–42°C), тяжелые респираторные симптомы, покраснение кожи и цианоз ушей. Смертность среди пораженных животных составила 20–50 процентов. Кроме того, зараженные во время беременности свиноматки рожали мертвых или сильно ослабленных поросят.
Фото: Bogdan Criste/ Reuters
Вирус передавался через контакт с инфицированными выделениями. Заболевания человека не зафиксированы, но, учитывая сходную физиологию и многочисленные примеры передачи вирусов между свиньями и людьми, передача этого или сходного вируса — тоже дело времени.
В случае атеровирусов против людей работает интенсивно развивающееся сельское хозяйство, где десятки и сотни тысяч животных содержатся в плохих санитарных условиях и в близком контакте с людьми.
Все упомянутые вирусы могут вызвать пандемию, сравнимую или даже превышающую масштабы коронавирусной. Остается только надеяться, что в следующий раз государства и отдельные граждане будут лучше готовы к глобальному распространению болезни.
Виктория Доронина,
микробиолог, научный сотрудник Manchester Metropolitan University
Удивительный пример тройного симбиоза описали в последнем номере журнала Science американские биологи, работающие в Йеллоустонском национальном парке (США), где на горячей почве вблизи геотермальных источников произрастает термостойкая трава Dichanthelium lanuginosum, близкая родственница проса. Ранее было установлено, что удивительная устойчивость этого растения к высоким температурам каким-то образом связана с эндофитным (произрастающим в тканях растения) грибом Curvularia protuberata. Если выращивать растение и гриб по отдельности друг от друга, ни тот, ни другой организм не выдерживает длительного нагревания свыше 38°C, однако вместе они прекрасно растут на почве с температурой 65°C. Кроме того, даже в отсутствие теплового стресса растение, зараженное грибом, растет быстрее и лучше переносит засухи.
Авторы обсуждаемой статьи недавно предположили, что гриб помогает растению обезвреживать активные формы кислорода (АФК), образующиеся как побочный продукт реакции растения на стресс (об АФК см.: Ю. А. Лабас, А. В. Гордеева, Л. Г. Наглер. Незримое одеяние голых тварей // Природа, № 12, 2006). Действительно, у растений, лишенных симбиотического гриба, в условиях теплового стресса в листьях образуются заметные количества АФК, тогда как у растений с грибом этого не наблюдается.
Исследователи выделили из гриба не только вирусную РНК, но и сами вирусные частицы. Они похожи на другие грибные вирусы и имеют вид шариков диаметром около 30 нанометров.
Вирусы, необходимые для термоустойчивости симбиотического комплекса, под электронным микроскопом (фото из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science)
Таким образом, для термоустойчивости оказались необходимы все три компонента симбиотической системы: и растение, и гриб, и вирус.
Правда, идея о ключевой роли активных форм кислорода не подтвердилась. Производство АФК в листьях одинаково снижалось у растений, зараженных любым грибом: с вирусом или без.
Таким образом, гриб, зараженный вирусом, способен повышать термоустойчивость не только у своего природного хозяина — однодольного растения Dichanthelium lanuginosum, но и у неродственных растений, относящихся к классу двудольных. Это открытие может иметь большое практическое значение. Трудность пока в том, что авторам не удалось добиться стопроцентной зараженности всех помидоров симбиотическими грибами. Именно этим, по их мнению, объясняется более высокая смертность подопытных томатов на горячей почве по сравнению с Dichanthelium lanuginosum.
Источник: Luis M. Márquez, Regina S. Redman, Russell J. Rodriguez, Marilyn J. Roossinck. A Virus in a Fungus in a Plant: Three-Way Symbiosis Required for Thermal Tolerance // Science. 2007. V. 315. P. 513–515.
Популярная англоязычная страничка, посвященная симбиозу:
Interliving? What for? How?.
Читайте также: