Вирусы занимают промежуточное положение между живой и неживой

Обновлено: 25.04.2024

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 бактерии могут поражаться вирусами–бактериофагами (от слова фагос – пожиратель).

Вирусы – удивительные творения природы. Это не только самые мелкие (их размеры сопоставимы с размерами крупных молекул!), но и самые просто устроенные существа на планете. Вы уже знаете, что мельчайшей неделимой структурной единицей живых организмов является клетка. Из клеток состоят все живые организмы, населяющие Землю. Все, кроме вирусов.

В центре вирусной частицы находится молекула нуклеиновой кислоты (НК), которую со всех сторон окружают частицы белка – вот и весь вирус! Своим внешним видом и свойствами вирус больше всего напоминает белковый кристалл. Только подумайте, живое существо может осаждаться в виде кристалла, как обыкновенная поваренная соль!

Строение вирусной частицы: 1 – молекула нуклеиновой кислоты; 2 – молекулы белков оболочки

Про вирусы можно без преувеличения сказать, что они занимают промежуточное положение между миром живой и неживой природы. Вне живого организма вирус ничем не выдает присутствия жизни: не двигается, не растет, не дышит, не способен размножаться – по всем признакам это объект неживой природы, не обладающий ни одним свойством живой материи! Признаки живого проявляются у вируса, когда он проникает в живую клетку и приступает к размножению.

Выход вирусных частиц из клетки обычно сопровождается ее гибелью. В одних случаях клетки словно взрываются, в других – в оболочке клетки образуется отверстие, через которое вытекает ее содержимое. В случае заболевания табачной мозаикой у растения разрушаются хлоропласты, в результате чего часть клеток теряет способность к фотосинтезу, и урожай табака падает.

Цикл развития вирусной частицы: 1 – прикрепление вируса, к мембране клетки–хозяина; 2 – нуклеиновая кислота вируса; 3 – белковая оболочка вируса; 4 – белки вируса; 5 – готовая вирусная частица; 6 – ДНК хозяина.

Активная жизнь вирусов продолжается от нескольких минут до многих часов. Быстрее всего расправляются с клетками вирусы, поражающие бактерии – бактериофаги (иногда их для краткости называют просто фагами).

От момента встречи фага с бактерией до ее гибели проходит всего 15–20 минут. При этом из одной клетки выходит до нескольких тысяч новых частиц фага, и каждая из этих частиц в свою очередь может заразить здоровую клетку и через короткое время разрушить ее, произведя на свет новое поколение невидимых убийц. Процесс размножения фагов продолжается до тех пор, пока не будут уничтожены все чувствительные (т.е. не имеющие иммунитета) к фагу бактерии.

Возбудитель гриппа за один цикл размножения производит около 100 новых вирусных частиц. По мере созревания они поднимаются к поверхности клетки и медленно проникают через ее оболочку, одеваясь в нее. Клетка работает на износ и, после того как ее способность производить вирусные частицы истощается, разрушается и гибнет.

В истории человечества вирусы сыграли не меньшую роль, чем болезнетворные бактерии. Грозные эпидемии вирусных заболеваний уносили жизни миллионов людей. Так, по приблизительным расчетам, в XVIII веке от оспы (а это заболевание вызывается именно вирусом) умерло 60 миллионов человек.

Вирусу–возбудителю желтой лихорадки обязана своей независимостью Республика Гаити. Французская армия, посланная Наполеоном, с легкостью разбила повстанцев, но не смогла закрепить победу из–за эпидемии желтой лихорадки: из 25.000 французов выжило и вернулось на родину только 3000 человек.

Что такое вирусы?

Что такое вирусы? "Вирусы (от латинского – virus, то есть "яд") – неклеточные формы жизни. Состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки (капсида). Открыты в 1892 году Д.И. Ивановским. Вирусы – внутриклеточные паразиты, они размножаются только в живых клетках,

Вирусы и их хозяева

Вирусы и их хозяева 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,

Вирусы и рак у человека

Вирусы и рак у человека У животных в течение всей жизни постоянно происходит самообновление тканей в результате ограниченного, управляемого роста и деления клеток. Старые клетки уходят из жизни, когда работающий в них таймер выключает их способность к делению; их место

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

Как выглядят вирусы растений?

Как выглядят вирусы растений? Вирусы растений, по сравнению с вирусами животных и человека, обладают рядом особенностей.Многие из них обладают палочковидной или нитевидной формой, что для вирусов животных не характерно. Может быть, это определяется способом

Как распространяются вирусы растений?

Как распространяются вирусы растений? Мы сторонимся явно простуженного человека, справедливо полагая, что при кашле и чихании в нас летят мириады вирусных частиц, которыми можно заразиться. Растения не чихают и не кашляют, они не могут передвигаться, им никто не

Как вирусы передвигаются по растению

Как вирусы передвигаются по растению Но вот вирус тем или иным способом проник в растение и начал успешно размножаться в той клетке, в которую он попал. Вначале вирусная частица раздевается, то есть обнажает свою нуклеиновую кислоту, частично или полностью сбрасывая с

Вирусы бактерий: бактериофаги

Вирусы бактерий: бактериофаги Три столетия прошло с тех пор, как голландский коммерсант Антони ван Левенгук первым из людей увидел микробы в им же самим сконструированный микроскоп. Сейчас даже ребенок знает, что мир вокруг нас кишит бактериями. И вот оказалось, что

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

Психические вирусы

Психические вирусы Все бедствия есть результат отрицательного мышления людей. Что такое представляют собою смертельные вирусы? Это вернувшиеся к человеку посланные им в пространство мысли. Каждый отдельный вирус, как и отдельная незначительная мысль, кажется

Вирус - не живой организм, он не способен к самостоятельному размножению без организма-хозяина. Он - просто кусок химического вещества (ДНК, соответственно) , "хакерски" упакованный в оболочку, очень отдалённо подобную оболочке живой клетке, и свойства этого пакета позволяют "вредоносной программе"-куску ДНК проникнуть в живую клетку-хозяина и встроиться в её наследственный аппарат, который с этого момента средствами клетки начинает воспроизводить копии вируса. У вируса самого по себе нет обмена веществ, он не питается и ничего не выделяет в окружающую среду. Аналогия с компьютерными вирусами очень верна: живая клетка - это компьютер, жужжащий, шевелящий внутренностями, потребляющий энергию и совершающий действия (условно говоря - полезные) ; а вирус - это программа для клетки, набор голой информации, команд, представленных в химическом виде. Относить же вирус полностью к неживой природе (как, например, острый кол, проткнувший живой организм насквозь) ) тоже нельзя: копии вируса образуются в результате обычных жизненных процессов, и только их, и представляют из себя, по сути, частички этого жизненного процесса, хоть и слегка "подкорректированого". Без жизни существование вируса невозможно, и даже более - бессмысленно

Новые вопросы в Биология

Развитие людей до момента рождения имеет ряд особенностей, и исходя из этого его принято разделять на два больших этапа – развитие эмбриона и развитие … плода. Эти два этапа имеют свои особенности. Заполните сравнительную таблицу относительно указанных критериев.

СРОЧНО. ПОМОГИТЕ. ДАЮ 10 БАЛОВ(ИЗВИНИТЕ БОЛЬШЕ НЕТ) У МЕНЯ ОСТАЛОСЬ ДО АТТЕСТАЦИИ ОСТАЛОСЬ МАЛО ВРЕМЕНИ ПОМОГИТЕ. Установите соответствие между … особенностями внешнего строения и отрядами насекомых животногоОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ОТРЯД ЖИВОТНОГОА) лижущий или колющий ротовой аппарат---- 1) ПрямокрылыеБ) вторая пара крыльев преобразована в орган равновесия---- 2) ПерепончатокрылыеВ) общественные насекомые---- 3) ДвукрылыеГ) грызуще-лижущий ротовой аппарат---- Д) развитие с неполным превращением---- Установите соответствие между животным и органом, с помощью которого оно дышитЖИВОТНОЕ ОРГАНЫ ДЫХАНИЯА) скат---- Б) лосось---- 1) жабры В ) жерлянка---- 2) легкиеГ) ящерица----Д) морская змея----Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом паразитических червейОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) тело состоит из головки, шейки и члеников---- 1) Бычий цепеньБ) размеры тела до 20 см---- 2) Человеческая аскаридаВ) питательные вещества всасываются поверхностью тела---- Г) пища попадает в пищеварительную систему через рот----Д) раздельнополые животные----Е) гермафродиты----Установите соответствие между моллюском и средой его обитанияМОЛЛЮСК СРЕДА ОБИТАНИЯА) обыкновенная беззубка---- 1) воднаяБ) осьминог---- 2) наземно-воздушнаяВ) голый слизень----Г) большой прудовик---- Д) виноградная улитка----Е) задняя часть пищевода образует зоб----Д) кровеносная система замкнутого типа----Е) мидияУстановите соответствие между особенностями строения животных и группами, к которым их относят в зависимости от вида потребляемой пищи.ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ГРУППЫ ЖИВОТНЫХА) кишечник во много раз длиннее тела---- 1) растительноядныеБ) однокамерный железистый желудок---- 2) хищникиВ) слепая кишка короткая или редуцирована----Г) желудок имеет несколько отделов----Д) хорошо развиты клыки---- Е) клыки отсутствуют---- Установите соответствие между особенностями внешнего и внутреннего строения и хордовым животнымОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) вдоль спинной стороны тела у взрослого животного тянется хорда---- 1) рыбы Б) в состав скелета входит позвоночник---- 2) ланцетникВ) в полости тела лежат почки---- Г) органы выделения – извитые трубочки----Д) плавательн6ый пузырь наполнен смесью газов----Е) передняя часть нервной трубки видоизменена в головной мозг----Установите соответствие между особенностями внешнего строения и классом хордовых животныхОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КЛАСС ЖИВОТНОГОА) кожа голая слизистая---- 1) ЗемноводныеБ) кожа сухая, покрытая чешуйками---- 2) ПресмыкающиесяВ) для дыхания служат легкие и кожа----Г) голова соединяется с туловищем при помощи шеи----Д) имеется третье веко – полупрозрачная мигательная перепонка---- Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом животногоОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) костный скелет---- 1) Белая акулаБ) плавательный пузырь является выростом кишечника---- 2) Речной окуньВ) жаберные крышки отсутствуют----Г) характерно яйцеживорождение----Д) хрящевой скелет---- Установите соответствие между особенностями внешнего и внутреннего строения и хордовым животнымОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) передняя часть нервной трубки видоизменена в головной мозг---- Б) в состав скелета входит позвоночник---- 1) ланцетникВ) в полости тела лежат почки---- 2) рыбы Г) органы выделения – извитые трубочки----Д) плавательн6ый пузырь наполнен смесью газов----Е) вдоль спинной стороны тела у взрослого животного тянется хорда---- Установите соответствие между особенностями внешнего строения и видом паразитических червейОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ВИД ЖИВОТНОГОА) гермафродиты---- 1) Бычий цепеньБ) пища попадает в пищеварительную систему через рот---- 2) Человеческая аскаридаВ) питательные вещества всасываются поверхностью тела---- Г) размеры тела до 20 см---- Д) раздельнополые животные----Е) тело состоит из головки, шейки и члеников---- Выберите три правильных ответаДля пресмыкающихся животных характерно:1) Наружный скелет2) Цевка3) Кожа сухая с роговыми чешуйками4) Трехкамерное сердце5) Сохраняется хорда у взрослого животного 6) Парные легкие, имеющие ячеистое строениевыберите три правильных ответа. Особенности, характерные для рыб:1) кожа голая со слизистыми железами2) внутренний скелет3) отделы тела – голова, туловище, хвост4) двухкамерное сердце 5) зеленые железы6) два круга кровообращенияОсобенности, характерные для земноводных:1) кожа голая со слизистыми железами2) трехкамерное сердце3) наружный скелет4) кожа сухая с роговыми чешуйками5) живорождении е6) оплодотворение наружное

1-тапсырма. Түсініктерге анықтама бер Азықтық тізбек - . Продуценттер Консументтер – Редуценттер - .. - .

. В первом браке возможно рождение сына-гемофилика с ихтинозом (xAhY),потому что в генотипе ребёнка содержится X-хромосома, полученная в результа … те кроссинговера, с двумя рецессивноми аллелями, и отцовская Y-хромосома, не содержащая аллелей этих двух генов.

Міграція - це * 1 Розділення популяцій одного виду 2 Переміщення особин на нові території 3 Виживання більш пристосованиї організмів

Сокращение мышцы, возникающее при раздражении серией сверхпороговых импульсов, в которых интервал между импульсами больше, чем длительность одиночного … сокращения, называется:1) гладкий тетанус2) зубчатый тетанус3) одиночное сокращение4) оптимальный тетанус5) пессимальный тетанус

1)Как называется явление возникающее при раздражении сверх пороговых импульсов, в которых интервал между импульсами больше чем длительность одиночного … сокращения?

Материал для проведения самостоятельной работы. 2 варианта с ответами.

Задание 1. Выбери один правильный ответ:

1. Какие формы жизни занимают промежуточное положение между телами живой и неживой природы?

а) вирусы;
б) бактерии;
в) лишайники;
г) грибы.

2. Вирусы относятся к доклеточным организмам потому, что они:

а) не содержат ядра;
б) не способны к самостоятельному обмену веществ;
в) являются паразитами;
г) не имеют органоидов.

3. Вирусы были открыты в:

а) 1828 году;
б) 1865 году;
в) 1892 году;
г) 1900 году

4. Какое из перечисленных заболеваний человека вызвано неклеточными формами жизни?

а) оспа;
б) туберкулез;
в) дизентерия;
г) холера.

5. Вирусы, проникая в клетку хозяина:

а) питаются рибосомами;
в) воспроизводят свой генетический материал;
б) отравляют её своими продуктами жизнедеятельности;
г) поселяются в митохондриях.

6. Вирусы являются облигатными паразитами, так как они

а) могут функционировать только в эукариотической клетке;
б) способны размножаться вне клетки;
в) не способны функционировать вне клетки;
г) могут функционировать только в бактериальной клетке.

7. Вирусы похожи на живые организмы в том, что они

а) имеют свой набор генов и эволюционируют путём естественного отбора;
б) способны размножаться, создавая собственные копии путём самосборки;
в) имеют собственный обмен веществ.

8. Внутри каждого вириона находится

а) гликоген;
б) ДНК или РНК;
в) молекулы АТФ;
г) ферменты.

9. Капсид состоит из

а) углеводов;
б) целлюлозы;
в) белков;
г) минеральных веществ.

10. Функции капсида

а) защитная;
б) обеспечение прикрепления вируса к поверхности клеточной мембраны;
в) создание оптимального давления.

Задание 2. Выберите два правильных ответа

1. Обязательными компонентами вируса являются:

а) липиды;
б) нуклеиновые кислоты;
в) белки;
г) полисахариды;
д) АТФ.

2. Признаки организмов, характерные для неклеточной формы жизни:

а) питание;
б) выделение вредных продуктов жизнедеятельности;
в) дыхание;
г) высокая степень изменения приспособленности к среде;
д) наследственность.

3) Основное отличие в строении вируса оспы от дифтерийной палочки заключается в отсутствии у вируса:

а) белков;
б) ДНК;
в) генов;
г) рибосом;
д) цитоплазмы.

Задание 3. Выберите три верных ответа из шести.

1) Вирусы, в отличие от бактерий
1) имеют неоформленное ядро
2) размножаются только в других клетках
3) не имеют мембранных органоидов
4) осуществляют хемосинтез
5) способны кристаллизоваться
6) образованы белковой оболочкой и нуклеиновой кислотой

Задание 4. Установите соответствие между признаком организма и группой организма:

Группа организмов
1) Прокариоты
2) Вирусы

Признак
A) Клеточное строение тела
Б) Наличие собственного обмена веществ
B) Встраивание собственной ДНК в ДНК клетки хозяина
Г) Состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки
Д) Размножение делением надвое
Е) Способность к обратной транскрипции

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.

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)

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.

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.

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

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.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 300 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Онлайн
формат
Диплом
гособразца
Помощь в трудоустройстве

Описание презентации по отдельным слайдам:

Что изучает наука биология? Назовите основные признаки живого? Приведите примеры живых организмов и неживых тел. Всегда ли можно провести границу между живыми организмами и телами неживой природы?

В 80-е годы 19 века на юге России табачные плантации оказались под угрозой. По неизвестной причине отмирали верхушки растений, на листьях появлялись светлые пятна, год от года число пораженных полей увеличилось. Заболевание названо табачной мозаикой.

Для решения данной проблемы была создана группа ученых. В эту группу входил Дмитрий Иосифович Ивановский. В 1852 году Ивановский получил инфекционный экстракт из растений табака, пораженных табачной мозаикой.

Краткая история открытия вирусов Д.И. Ивановский открыл вирус табачной мозаики растений. Фридрих Август Иоганн Лёффлер — немецкий бактериолог и гигиенист и Пауль Фрош обнаружили, что возбудитель ящура проходит через бакетриальные фильтры. Фридрих Лёффлер

Феликс д'Эрель французско-канадский микробиолог, открыл в 1917 г бактериофаги – вирусы, поражающие бактерии.

Уэнделл Мередит Стэнли — американский вирусолог и биохимик - в 1935 году впервые очистил и выделил в кристаллическом виде вирус мозаики табака.

Вирус желтой лихорадки 1901 Вирус натуральной оспы 1907 Вирус полиомиелита 1909

1939 г – изобретен электронный микроскоп и впервые получены изображения вирусов. Электронная микрофотография вирусов табачной мозаики Электронная микрофотография вируса гриппа С

Что такое вирусы? Вирусы – облигатные паразиты, т.е. могут существовать только внутри клетки хозяина. Вне клетки существуют в форме кристаллов. Размеры очень малы. Можно увидеть только в электронный микроскоп. Не имеют клеточного строения, занимают пограничное положение между живой и неживой материей. Вирусы поражают клетки всех живых организмов. Вирусы бактерий называют бактериофагами.

Бактериофа́ги - вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Чаще всего бактериофаги размножаются внутри бактерий и вызывают их гибель.

Бактериофаги атакуют бактерию

Проверь себя Какие формы жизни занимают промежуточное положение между телами живой и неживой природы? А) вирусы; Б) бактерии; В) лишайники; Г) грибы. 2. Вирус вне клетки хозяина это … А) капсид, Б) бактериофаг, В) вирион, Г) циста.

3. Какую оболочку имеет вирус? А) плазматическую мембрану; Б) клеточную стенку из целлюлозы; В) клеточную стенку из хитина; Г) белковую оболочку – капсид. 4. Бактериофаги – это … А) бактерии; Б) вирусы, поражающие клетки растений; В) вирусы, поражающие клетки животных; Г) вирусы, поражающие бактериальные клетки;

5. Вирусы размножаются: А) самостоятельно вне клетки хозяина; Б) только в клетке хозяина; В) только в воде; Г) в присутствии солнечного света. 6. Как можно увидеть вирусы: А) невооруженным глазом; Б) с помощью лупы; В) в световой микроскоп; Г) только в электронный микроскоп.

7. Кто открыл вирус табачной мозаики: А) Д.И. Ивановский; Б) Д.И. Менделеев; В) М. В. Бейеринк; Г) Феликс д'Эрель 8. Наука, изучающая вирусы - это? А) бактериология, Б) токсикология, В) вирусология, Г) патология.

Значение вирусов в природе и жизни человека Положительное Отрицательное Регулируют численность живых организмов В медицине Вызывают заболевания В селекции

Краткое описание документа:

Читайте также: