Вирусы на границе живого и не живого

Обновлено: 27.03.2024

Грипп, эбола, простуда, ВИЧ / СПИД, корь - эти и многие другие болезни вызывают вирусы. Некоторые из них очень опасны, а другие почти безвредны. Так или иначе, вирусы являются самыми многочисленными биологическими объектами на Земле и неотъемлемой частью нашей жизни.

За всю историю исследования учеными вирусов, представление о том, что же они из себя представляют неоднократно менялось. Сначала их считали ядовитыми веществами, потом - одной из форм жизни, еще позже - особыми биохимическими соединениями. На сегодняшний день исследователи предполагают, что вирусы являются основными участниками эволюции и занимают свое особое место между живым и неживым мирами.

Вирусы иногда путают с другим семейством микробов: бактерий (одноклеточные организмы, обитающие почти повсюду на Земле, от морского дна до существования внутри животных). Но вирусы намного, намного меньше. Это крошечные инфекционные частицы, состоящие из РНК или ДНК, окруженной белком (как капсулой).

Вирусы могут воспроизводиться только путем инъекции своего генетического материала в клетки живых существ. Хотя ученые часто ссылаются на вирусы как "живые" или "мертвые", на самом деле ни один вирус по-настоящему не жив. Он не питается, как животные и не получает пищу так, как это делают растения. Чтобы выжить, вирус должен захватить клеточную систему живой клетки.

ДНК - Дезоксирибонуклеиновая кислота. Длинная двунитевая спиральная молекула внутри большинства живых клеток, которая несет генетические инструкции. Во всех живых существах, от растений и животных до микробов, эти инструкции указывают клеткам, какие молекулы нужно производить.

(Кстати, компьютерный вирусы не являются настоящими вирусами. Это тип программного обеспечения, то есть компьютерные инструкции. Однако, как настоящий вирус, компьютерный вирус может заразить и даже захватить управление над зараженным компьютером)

Наше тело может самостоятельно избавиться от многих вирусов. Однако, отдельные вирусы могут представлять большую проблему. Для лечения вирусных инфекций существуют антивирусные препараты, они работают по-разному. Некоторые, например, блокируют инъекцию вируса в клетку вируса, другие останавливают вирус, когда он пытается скопировать себя.

В целом, вирусы тяжело поддаются для лечению. Это из- за того, что они живут внутри ваших клеток, которые изолируют их от лекарств. (Также важно отметить, что антибиотики не оказывают воздействия на вирусы.)

Защита от вирусов

Лучшая защита от вирусов - это вакцинация. Вот почему вакцины так важны. Вакцины помогают организму защитить себя.

Вот как они работают: ослабленная первоначальная инфекция - бактерия или вирус - вводится в организм, ученые называют это антигеном . В организме иммунная система обычно распознает антиген как являющийся инородным захватчиком. Затем иммунная система вырабатывает антитела для атаки и уничтожения антигена.

Антитела - белки, которые организм вырабатывает как часть своего иммунного ответа. Антитела нейтрализуют, маркируют или уничтожают вирусы, бактерии и другие посторонние вещества в крови.

Способность вырабатывать антитела сохраняет возможность организму противостоять инфекциям. После этого иммунная система сохраняет способность уничтожать инфекции и при повторных заражениях. Эта долговременная защита называется иммунитетом .

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 300 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

  • Онлайн
    формат
  • Диплом
    гособразца
  • Помощь в трудоустройстве

Компьютерный вирус Вирус человека

Описание презентации по отдельным слайдам:

Компьютерный вирус Вирус человека

Компьютерный вирус Вирус человека

У меня печальный вид, – Голова с утра болит, Я чихаю, я охрип. Что такое? Это.

У меня печальный вид, – Голова с утра болит, Я чихаю, я охрип. Что такое? Это – . Какой-то странный маскарад: Все в масках, но никто не рад. Где серпантин? А где шары? Где конкурсы для детворы? Не слышно музыки и песен, Сценарий малоинтересен. Нет танцев, клоунов и смеха. "Апчхи!" и "Кхе!" разносит эхо. Похоже, каждый крепко влип, Ведь маскарад устроил .

На границе живого и неживого: вирусы

На границе живого и неживого: вирусы

ВИРУСЫ – КТО или ЧТО?

ВИРУСЫ – КТО или ЧТО?

Органоид Функция 1. Клеточная мембрана 2. Передача наследственной информации.

Органоид Функция 1. Клеточная мембрана 2. Передача наследственной информации 3. Митохондрии 4. Фотосинтез : образование кислорода и органических веществ 5. Вакуоль 6. Переваривание ненужных веществ и частей клетки

ВИРУСЫ – КТО или ЧТО?

ВИРУСЫ – КТО или ЧТО?

ВИРУСОЛОГИЯ – наука, изучающая вирусы. Дмитрий Иосифович Ивановский 1892 год.

ВИРУСОЛОГИЯ – наука, изучающая вирусы. Дмитрий Иосифович Ивановский 1892 год открытие вируса табачной мозаики Стихийным злом эволюции назвали ученые сверхмельчайшие формы жизни, не имеющие клеточного строения, значение их огромно, и многое еще неизвестно об этих загадочных существах нашей планеты.


Работа с текстом учебника Задание. Прочтите текст на странице 105 об истории.

Вирусы способны образовывать кристаллы и сохраняться в виде такого типичного.

Вирусы способны образовывать кристаллы и сохраняться в виде такого типичного состояния неживой природы

Строение вирусов. * Размеры вирусов варьируют в широких пределах – от.

Строение вирусов. * Размеры вирусов варьируют в широких пределах – от 10 до700 нм. С помощью электронного микроскопа установлено, что вирусы могут иметь различную форму: шаро-, палочко-, нитевидную, цилиндрическую , форму кристаллов. Известно более 1000 видов!

В процессе эволюции вирусы приобрели способ размножаться только в клетках оп.

В процессе эволюции вирусы приобрели способ размножаться только в клетках определенных организмов. Это позволяет разделить их на 4 группы: вирусы животных, растений, человека и бактерий.

* Вне клетки хозяина они не проявляют никаких свойств живого организма! Они.

* Вне клетки хозяина они не проявляют никаких свойств живого организма! Они не потребляют пищи и не вырабатывают энергии, не растут, у них нет обмена веществ.

Значение вирусов Самостоятельная работа с текстом. Прочитать текст на стр. 10.

Значение вирусов Самостоятельная работа с текстом. Прочитать текст на стр. 106, выписать значение вирусов в тетрадь. В отдельные столбики выделить положительную и отрицательную роль вирусов. - +

Закрепление знаний: Вирусы –это ………………… Приведите примеры вирусов……. Можно ли.

Закрепление знаний: Вирусы –это ………………… Приведите примеры вирусов……. Можно ли увидеть вирусы в световой микроскоп? Кто открыл вирус табачной мозаики? В каком случае вирусы проявляют свою жизнедеятельность? Охарактеризуйте вред и пользу вирусов?

Домашнее задание! Повторить параграфы 9-21. Подготовиться к контрольной работ.


* Паразит *Несамостоятельный, микроскопический *Сторожит, проникает, разруша.

* Паразит *Несамостоятельный, микроскопический *Сторожит, проникает, разрушает *Будь осторожен каждый живой. *Опасность.

Краткое описание документа:

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 300 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

  • Онлайн
    формат
  • Диплом
    гособразца
  • Помощь в трудоустройстве

Неклеточные формы жизни, способные проникать в определённые живые клетки и размножаться в них. Обязательные внутриклеточные паразиты.

Открыты (вирус табачной мозаики) Д. И. Ивановским в 1892 г.

Большинство вирусов видимы только в электронный микроскоп.

Свойства вирусов:

Вирусы-мельчайшие живые организмы;

Вирусы не имеют клеточного строения;

Вирусы способны жить и воспроизводиться паразитируя внутри других клеток;

Большинство вирусов вызывают болезни;

Вирусы устроены Очень просто:ДНК, РНК и капсид.

Вирусы находятся на границе живого и неживого;

Каждый тип вируса распознаёт и инфицирует определённые типы клеток.

Особенности вирусов

Сходство с живыми организмами

Отличие от живых организмов

-Способность к размножению;

-Приспособленность к меняющимся условиям окружающей среды

1.Во внешней среде не проявляют не проявляют свойств живого и имеют форму кристаллов.

2.не потребляют пищи.

3. Не потребляют энергию.

Нет обмена веществ.

Имеют неклеточное строение.

1. Очень маленькие размеры.

2. Простота организации (нуклеиновая кислота и белки).

3.Занимают пограничное положение между неживой и живой материей.

hello_html_m37e198f3.jpg

Строение вирусов

1) нуклеиновая килота в сердцевине вируса:

молекула ДНК (у вирусов герпеса; натуральной оспы; аденовирусов, вызывающих респираторные заболевания человека;

у большинства бактериофагов — вирусов, паразитирующих в клетках бактерий)

Части вирусной частицы (вириона – покоящейся стадии вне клетки или молекула РНК (у вирусов кори, краснухи, или молекула РНК (у вирусов кори, краснухи, полиомиелита, гриппа, СПИДа, табачной мозаики)

2) белковая оболочка — капсид (кроме того, у вирусов СПИДа, герпеса и некоторых других есть дополнительная оболочка, образующаяся из клеточной мембраны клетки-хозяина

Форма вирусов — палочковидная, нитевидная, сферическая, у бактериофагов — с отростком, некоторые вирусы кристаллизуются.

hello_html_m6fe36a22.jpg

Пути передачи вирусов:

1) воздушно-капельный (большинство вирусов)

2) через переносчиков (вирус бешенства)

3) половым путём или через кровь (вирус СПИДа)

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) паразитирует в лейкоцитах. Количество этих защитных клеток снижается, и

Аденовирус

вирус гриппа

организм человека не может противостоять обычным бактериальным инфекциям, не уничтожает собственные мутантные клетки, которые могут образовывать раковые опухоли. Стадия после заражения вирусом, на которой признаки заболевания ещё не выражены, называется ВИЧ-инфекцией. Позднее развивается СПИД — синдром приобретённого иммунного дефицита

Меры профилактики вирусных заболеваний зависят от способов их передачи: это может быть проветривание и уборка помещений, изоляция больных, ношение респираторов, уничтожение переносчиков, применение презервативов, стерилизация инструментов и т. д.

Вначале вирусы считали ядовитыми веществами, затем - одной из форм жизни, потом - биохимическими соединениями. Сегодня предполагают, что они существуют между живым и неживым мирами и являются основными участниками эволюции.

ВИРУС: СУЩЕСТВО ИЛИ ВЕЩЕСТВО?

В конце XIX века было установлено, что некоторые болезни, в том числе бешенство и ящур, вызывают частицы, похожие на бактерии, но гораздо более мелкие. Поскольку они имели биологическую природу и передавались от одной жертвы к другой, вызывая одинаковые симптомы, вирусы стали рассматривать как мельчайшие живые организмы, несущие генетическую информацию.

Низведение вирусов до уровня безжизненных химических объектов произошло после 1935 г., когда Уэнделл Стэнли (Wendell Stanley) впервые закристаллизовал вирус табачной мозаики. Обнаружилось, что кристаллы состоят из сложных биохимических компонентов и не обладают необходимым для биологических систем свойством - метаболической активностью. В 1946 г. ученый получил за эту работу Нобелевскую премию по химии, а не по физиологии или медицине.

Дальнейшие исследования Стэнли четко показали, что любой вирус состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), упакованной в белковую оболочку. Помимо защитных белков у некоторых из них есть специфические вирусные белки, участвующие в инфицировании клетки. Если судить о вирусах только по этому описанию, то они действительно больше похожи на химические субстанции, чем на живой организм. Но когда вирус проникает в клетку (после чего ее называют клеткой-хозяином), картина меняется. Он сбрасывает белковую оболочку и подчиняет себе весь клеточный аппарат, заставляя его синтезировать вирусные ДНК или РНК и вирусные белки в соответствии с инструкциями, записанными в его геном е. Далее происходит самосборка вируса из этих компонентов и появляется новая вирусная частица, готовая инфицировать другие клетки.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

Такая схема заставила многих ученых по-новому взглянуть на вирусы. Их стали рассматривать как объекты, находящиеся на границе между живым и неживым мирами. По словам вирусологов Марка ван Регенмортеля (M.H.V. van Regenmortel) из Страсбургского университета во Франции и Брайана Махи (B.W. Mahy) из центров по профилактике заболеваний и контролю за их распространением, такой способ существования можно назвать "жизнью взаймы". Интересен следующий факт: при том, что долгое время биологи рассматривали вирус как "белковую коробку", наполненную химическими деталями, они использовали его способность к репликации в хозяйской клетке для изучения механизма кодирования белков. Современная молекулярная биология во многом обязана своими успехами информации, полученной при изучении вирусов.

Ученые кристаллизовали большинство клеточных компонентов (рибосомы, митохондрии, мембранные структуры, ДНК, белки) и сегодня рассматривают их либо как "химические машины", либо как материал, который эти машины используют или производят. Подобный взгляд на сложные химические структуры, обеспечивающие жизнедеятельность клетки, и стал причиной не слишком большой озабоченности молекулярных биологов статусом вирусов. Исследователи интересовались ими только как агентами, способными использовать клетки в своих целях или служить источником инфекции. Более сложная проблема, касающаяся вклада вирусов в эволюцию, остается для большинства ученых несущественной.

Быть или не быть?

Что означает слово "живой"? Большинство ученых сходятся во мнении, что помимо способности к самовоспроизведению живые организмы должны обладать и другими свойствами. Например, жизнь любого существа всегда ограничивается во времени - оно рождается и умирает. Кроме того, живые организмы имеют определенную степень автономии в биохимическом смысл е, т.е. в какой-то мере полагаются на собственные метаболические процессы, обеспечивающие их веществами и энерги ей, которые и поддерживают их существование.

Вирусы - это паразиты, которые почти целиком зависят от клетки-хозяина. Они используют его энерги ю, необходимую для синтеза нуклеиновых кислот и белков, для дальнейших видоизменений этих белков и их адресной доставки. Без этого вирусы не могли бы размножаться и распространяться в среде. И тогда напрашивается вполне резонный вывод: несмотря на то, что все процессы в клетке после инфицирования регулируются вирусом, сам он - неживой объект, паразитирующий на живых системах с автономным метаболизмом.

Камень, равно как и капелька жидкости, в которой протекают метаболические процессы, но которая не содержит генетического материала и не способна к самовоспроизведению, несомненно, неживой объект. Бактерия же - живой организм, и хотя она состоит всего из одной клетки, она может вырабатывать энерги ю и синтезировать вещества, обеспечивающие ее существование и воспроизведение. Что в этом контекст е можно сказать о семени? Не всякое семя проявляет признаки жизни. Однако, находясь в покое, оно содержит тот потенциал , который получило от несомненно живой субстанции и который при определенных условиях может реализоваться. В то же время семя можно необратимо разрушить, и тогда потенциал останется нереализованным. В этом плане вирус больше напоминает семя, чем живую клетку: у него есть некие возможности, которые могут и не осуществиться, однако нет способности к автономному существованию.

Можно также рассматривать живое и как состояние, в которое при определенных условиях переходит система, состоящая из неживых компонентов, обладающих определенными свойствами. В качестве примера подобных сложных (эмерджентных) систем можно привести жизнь и сознание. Чтобы достичь соответствующего статуса, у них должен быть определенный уровень сложности. Так, нейрон (сам по себе или даже в составе нейрон ной сети) не обладает сознанием, для этого необходим мозг. Но и интактный мозг может быть живым в биологическом смысл е и в то же время не обеспечивать сознание. Точно так же ни клеточные, ни вирусные гены или белки сами по себе не служат живой субстанцией, а клетка, лишенная ядра, сходна с обезглавленным человеком, поскольку не имеет критического уровня сложности. Вирус тоже не способен достичь подобного уровня. Так что жизнь можно определить как некое сложное эмерджентное состояние, включающее такие же основополагающие "строительные блоки", которыми обладает и вирус. Если следовать такой логике, то вирусы, не являясь живыми объектами в строгом смысл е этого слова, все же не могут быть отнесены к инертным системам: они находятся на границе между живым и неживым.

РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСА

В октябре 2004 г. французские ученые сделали открытие, показывающее, как близко к этой границе подходят некоторые вирусы. Дидье Раул (Didier Raoult) из Средиземноморского университета в Марселе сообщил о том, что он секвенировал геном самого крупного вируса - мимивируса. Вирус размером с небольшую бактерию инфицирует амеб. Обнаружилось, что у него есть множество генов, о которых раньше думали, что они присутствуют только у клеточных организмов. Некоторые из них участвуют в синтезе белков, кодируемых вирусной ДНК, и, возможно, способствуют кооперации вируса с клеточной системой репликации. По словам автора, опубликовавшего свою работу в журнале Science, невообразимая сложность этой дополнительной части геном а мимивируса наводит на мысль о возможном отсутствии границы между вирусами и клеточными организмами-паразитами.

Вирусы и эволюция

У вирусов есть своя, очень длинная эволюционная история, восходящая к истокам возникновения одноклеточных организмов. Так, некоторые вирусные системы репарации, которые обеспечивают вырезание неправильных оснований из ДНК и ликвидацию повреждений, возникших под действием радикалов кислорода, и т.д., есть только у отдельных вирусов и существуют в неизменном виде миллиарды лет.

Бактериофаг Т4

Тем не менее большинство специалистов в области эволюционной биологии считают вирусы неживыми объектами и не принимают их во внимание при исследовании эволюционных процессов. Они полагают также, что вирусные гены ранее принадлежали хозяйским клеткам и как-то "улизнули" от них, а затем приобрели белковую оболочку. Таким образом, вирус - это "сбежавшие" хозяйские гены, превратившиеся в паразитов. При таком взгляде на проблему не удивительно, что возможный вклад вирусов в происхождение видов и поддержание их разнообразия остался вне поля зрения ученых. (И в самом деле, из 1205 страниц "Энциклопедии эволюции", очередной том которой вышел в 2002 г., вирусам посвящены всего четыре страницы.)

Исследователи не отрицают, что вирусы играли какую-то роль в эволюции. Но, считая их неживой материей, они ставят их в один ряд с такими факторами, как климатические условия. Такой фактор воздействовал на организмы, которые обладали изменяющимися, генетически детерминируемыми признаками, извне. Организмы, более стойкие к этому влиянию, успешно выживали, размножались и передавали свои гены следующим поколениям.

Однако в действительности вирусы воздействовали на генетический материал живых организмов не опосредованно, а самым что ни на есть прямым образом - они обменивались с ним своими ДНК и РНК, т.е. были игроками на биологическом поле. Большим сюрпризом для врачей и биологов-эволюционистов стало то, что большая часть вирусов оказалась вполне безобидными созданиями, не связанными ни с какими болезнями. Они спокойно дремлют внутри клеток-хозяев или используют их аппарат для своего неспешного воспроизведения без всякого ущерба для клетки. У таких вирусов есть масса ухищрений, позволяющих им избежать недремлющего ока иммунной системы клетки - для каждого этапа иммунного ответа у них заготовлен ген, который этот этап контролирует или видоизменяет в свою пользу.

Более того, в процессе совместного проживания клетки и вируса вирусный геном (ДНК или РНК) "колонизирует" геном хозяйской клетки, снабжая его все новыми и новыми генами, которые в итоге становятся неотъемлемой частью геном а данного вида организмов. Вирусы оказывают более быстрое и прямое действие на живые организмы, чем внешние факторы, которые осуществляют отбор генетических вариантов. Многочисленность популяций вирусов вкупе с их высокой скоростью репликации и высокой частотой мутаций превращает их в основной источник генетических инноваций, постоянно создающий новые гены. Какой-нибудь уникальный ген вирусного происхождения, путешествуя, переходит от одного организма к другому и вносит вклад в эволюционный процесс.

Клетка, у которой уничтожена ядерная ДНК, - настоящий "покойник": она лишена генетического материала с инструкциями о деятельности. Но вирус может использовать для своей репликации оставшиеся целыми компоненты клетки и цитоплазму. Он подчиняет себе клеточный аппарат и заставляет его использовать вирусные гены как источник инструкций для синтеза вирусных белков и репликации вирусного геном а. Уникальная способность вирусов развиваться в погибших клетках наиболее ярко проявляется, когда хозяевами служат одноклеточные организмы, прежде всего населяющие океаны. (Подавляющее число вирусов обитает на суше. По оценкам специалистов, в Мировом океане насчитывается не более 1030 вирусных частиц.)

Бактерии, фотосинтезирующие цианобактерии и водоросли, потенциал ьные хозяева морских вирусов, нередко погибают под действием ультрафиолетового излучения, которое разрушает их ДНК. При этом некоторые вирусы ("постояльцы" организмов) включают механизм синтеза ферментов, которые восстанавливают поврежденные молекулы хозяйской клетки и возвращают ее к жизни. Например, цианобактерии содержат фермент, который участвует в фотосинтезе, и под действием избыточного количества света иногда разрушается, что приводит к гибели клетки. И тогда вирусы под названием цианофаги "включают" синтез аналога бактериального фотосинтезирующего фермента, более устойчивого к УФ-излучению. Если такой вирус инфицирует только что погибшую клетку, фотосинтезирующий фермент может вернуть последнюю к жизни. Таким образом, вирус играет роль "генного реаниматора".

Избыточные дозы УФ-излучения могут привести к гибели и цианофагов, однако иногда им удается вернуться к жизни при помощи множественной репарации. Обычно в каждой хозяйской клетке присутствует несколько вирусов, и в случае их повреждения они могут собрать вирусный геном по частям. Различные части геном а способны служить поставщиками отдельных генов, которые совместно с другими генами восстановят функции геном а в полном объеме без создания целого вируса. Вирусы - единственные из всех живых организмов, способные, как птица Феникс, возрождаться из пепла.

По данным Международного консорциума по секвенированию геном а человека, от 113 до 223 генов, имеющихся у бактерий и человека, отсутствуют у таких хорошо изученных организмов, как дрожжи Sacharomyces cerevisiae, плодовая мушка Drosophila melanogaster и круглый червь Caenorhabditis elegans, которые находятся между двумя крайними линиями живых организмов. Одни ученые полагают, что дрожжи, плодовая мушка и круглый червь, появившиеся после бактерий, но до позвоночных, просто утратили соответствующие гены в какой-то момент своего эволюционного развития. Другие же считают, что гены были переданы человеку проникшими в его организм бактериями.

Вместе с коллегами из Института вакцин и генной терапии при Орегонском университете здравоохранения мы предполагаем, что существовал третий путь: исходно гены имели вирусное происхождение, но затем колонизировали представителей двух разных линий организмов, например бактерий и позвоночных. Ген, которым одарила человечество бактерия, мог быть передан двум упомянутым линиям вирусом.

Более того, мы уверены, что само клеточное ядро имеет вирусное происхождение. Появление ядра (структуры, имеющейся только у эукариот, в том числе у человека, и отсутствующей у прокариот, например у бактерий) нельзя объяснить постепенной адаптацией прокариотических организмов к изменяющимся условиям. Оно могло сформироваться на основе предсуществующей высокомолекулярной вирусной ДНК, построившей себе постоянное "жилище" внутри прокариотической клетки. Подтверждением этому служит факт, что ген ДНК-полимеразы (фермента, участвующего в репликации ДНК) фага Т4 (фагами называют вирусы, которые инфицируют бактерии) по своей нуклеотидной последовательности близок к генам ДНК-полимераз как эукариот, так и инфицирующих их вирусов. Кроме того, Патрик Фортере (Patrick Forterre) из Южного парижского университета, который исследовал ферменты, участвующие в репликации ДНК, пришел к выводу, что гены, детерминирующие их синтез у эукариот, имеют вирусное происхождение.

Вирус синего языка
Вирус синего языка

Вирусы влияют абсолютно на все формы жизни на Земле, а часто и определяют их судьбу. При этом они тоже эволюционируют. Прямым доказательством служит появление новых вирусов, таких как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД.

Вирусы постоянно видоизменяют границу между биологическим и биохимическим мирами. Чем дальше мы будем продвигаться в исследовании геном ов различных организмов, тем больше будем обнаруживать свидетельств присутствия в них генов из динамичного, очень древнего пула. Лауреат Нобелевской премии Сальвадор Лурия (Salvador Luria) в 1969 г. так говорил о влиянии вирусов на эволюцию: "Возможно, вирусы с их способностью включаться в клеточный геном и покидать его были активными участниками процесса оптимизации генетического материала всех живых существ в ходе эволюции. Просто мы этого не заметили". Независимо от того, к какому миру - живому или неживому - мы будем относить вирусы, пришло время рассматривать их не изолированно, а с учетом постоянной связи с живыми организмами.

ОБ АВТОРЕ:
Луис Вилляреал (Luis P. Villarreal) - директор Центра по изучению вирусов при Калифорнийском университете в г. Ирвайн. Получил степень кандидата биологических наук в Калифорнийском университете в Сан-Диего, затем работал в Стэнфордском университете в лаборатории лауреата Нобелевской премии Пола Берга. Активно занимается педагогической деятельностью, в настоящее время участвует в разработке программ по борьбе с угрозой биотерроризма.


Чем важнее ген, тем реже он мутирует
Изучение большого массива данных по мутагенезу у модельного растения Arabidopsis thaliana показало, что в разных участках генома мутации возникают с разной частотой. В результате получается, что частота возникновения новых мутаций связана обратной зависимостью с функциональной важностью данного участка генома и с силой действующего на него очищающего отбора. Иначе говоря, в наиболее важных участках новые мутации не только активнее вычищаются отбором, но и реже возникают.

Рис.1. Мумия Рамзеса V

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

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

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

Рис. 6. Маленькие вирусы-спутники внутри гигантского мимивируса

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.

Читайте также: