Кто из перечисленных ученых предположил название вирус

В статье поговорим об истории открытия вирусов. Это интересная тема, которой в современном мире выделяется не так уж много внимания, а зря. Сначала мы разберемся с тем, что же такое сам вирус, а затем поговорим о других аспектах этого вопроса.

Вирус

Вирус — это неклеточный инфекционный организм, который может размножаться только внутри живых клеток. Кстати, с латинского это слово переводится дословно как "яд". Эти образования могут поражать все типы живых организмов, начиная от растений и заканчивая бактериями. Также есть вирусы, которые могут размножаться только внутри других своих собратьев.

Исследование

Начало исследованиям было положено в 1892 году. Тогда Дмитрий Ивановский опубликовал свою статью, в которой описывал патоген растений табака. В 1898 году Мартином Бейеринком был открыт вирус табачной мозаики. С того момента учёные описали уже около 6000 различных вирусов, хотя они полагают, что существует их более 100 миллионов. Отметим, что эти образования - самая многочисленная биологическая форма, которая присутствует в любой экосистеме на Земле. Изучением их занимается вирусология, а именно - раздел микробиологии.

Краткое описание

Отметим, что пока вирус находится вне клетки или в процессе зарождения он является независимой частицей. Обычно состоит из трех компонентов. Первый - это генетический материал, который представлен ДНК или РНК. При этом отметим, что некоторые вирусы могут иметь два вида молекул. Вторая составляющая - это белковая оболочка, которая защищает сам вирус и его липидную оболочку. По её наличию отличают вирусы от подобных инфекционных бактерий. В зависимости от типа нуклеиновой кислоты, которая по сути является генетическим материалом, разделяют вирусы ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Ранее к вирусам относили прионы, но потом оказалось, что это ошибочное мнение - это обычные возбудители, которые состоят из инфекционного материала и не имеют в своем составе нуклеиновых кислот. Форма вируса может быть очень разнообразной: начиная от спиральной и заканчивая гораздо более сложными структурами. Размеры этих образований составляют примерно одну сотую бактерии. При этом большинство вирусов настолько малы, что их невозможно отчётливо разглядеть даже на световом микроскопе.

Форма жизни

По форме жизни такие организмы являются облигатными паразитами, так как воспроизводиться вне клетки они не могут. Находясь в такой среде, частицы не проявляют никаких признаков живых организмов. От паразитов вирусы отличаются тем, что у них полностью отсутствует энергетический и основной обмен, а также важный элемент всех живых систем - синтез белка, сложность которого превышает даже структуру вируса.

Появление

История открытия вируса умалчивает, как они появились на эволюционном древе. Это действительно очень интересный вопрос, который еще недостаточно изучен. Предполагается, что некоторые вирусы могли образоваться из небольших молекул ДНК, которые могли передаваться между клетками. Есть ещё вариант того, что вирусы произошли от бактерий. При этом, благодаря своей эволюции, они являются важным элементом при горизонтальном переносе генов и обеспечивают генетическое разнообразие. Некоторые учёные считают такие образования отличительной формой жизни по некоторым признакам. Во-первых, есть генетический материал, способность воспроизводиться и эволюционировать естественным путем. Но при этом у вирусов нет очень важных характеристик живых организмов, например, клеточного строения, которое является основным свойством всего живого. Из-за того, что вирусы обладают только частью характеристик живого, их относят к формам, существующим на краю жизни.

Распространение

Распространяться вирусы могут по-разному, существует много различных способов. Они могут передаваться от растения к растению при помощи насекомых, которые питаются растительными соками. Для примера можно привести тлю. У животных вирусы могут распространяться при помощи кровососущих насекомых, переносчиков бактерий. Как мы знаем, вирус гриппа распространяется в воздухе при чихании и кашле. Например, ротавирус и норовирус могут передаваться при контакте с зараженной пищей или жидкостью, то есть фекально-оральным способом. ВИЧ - это один из немногих вирусов, который может передаваться путем переливания крови и при половых контактах.

Каждый новый вирус имеет определенную специфику по отношению к своим хозяевам. При этом круг хозяев может быть узким или широким, в зависимости от того, насколько много клеток удалось поразить. Животные реагируют на заражение иммунным ответом, который заключается в том, что уничтожаются болезнетворные организмы. Вирусы как форма жизни довольно приспосабливаемы, поэтому уничтожить их не так просто. У человека иммунным ответом может служить вакцина против конкретных инфекций. Однако некоторые организмы могут пройти через внутреннюю систему безопасности человека и вызвать хроническую болезнь. Это вирус иммунодефицита человека и различные гепатиты. Как известно, антибиотики не могут воздействовать на такие организмы, но, несмотря на это, ученые разработали эффективные противовирусные препараты.

Термин

История исследований

Вирусы в микробиологии стали чем-то новым, но данные о них накапливались постепенно. В результате развития науки стало понятно, что не все вирусы вызываются патогенами, микроскопическими грибами или протистами. Отметим, что исследователь Луи Пастер так и не смог найти агент, который вызывает бешенство. Из-за этого он предположил, что тот настолько мал, что рассмотреть его под микроскопом невозможно. В 1884 году Шарль Шамберлан - известный микробиолог из Франции - изобрел фильтр, поры которого гораздо меньше бактерий. При помощи этого инструмента можно полностью удалить бактерии из жидкости. В 1892 году российский микробиолог Дмитрий Ивановский использовал этот аппарат для исследования вида, который позже получил название вируса табачной мозаики. Эксперименты ученого показали, что даже после фильтрации сохраняются инфекционные свойства. Он предположил, что инфекция может быть спровоцирована токсином, который выделяют бактерии. Однако тогда мужчина не стал дальше развивать эту идею. В то время были популярны идеи о том, что любой патоген можно определить при помощи фильтра и вырастить в питательной среде. Отметим, что это один из постулатов теории болезни на уровне микробов.

"Кристаллы Ивановского"

Жизненный цикл вируса и дальнейшее исследование

В начале прошлого века английский бактериолог Фредерик Туорт открыл группу вирусов, которые могли размножаться в бактерии. Сейчас такие организмы называются бактериофагами. Одновременно с этим канадский микробиолог Феликс Дэрелль описал вирусы, которые при контакте с бактериями могут образовывать вокруг себя пространство с погибшими клетками. Он сделал суспензии, благодаря которым сумел определить наименьшую концентрацию вируса, при которой погибают не все бактерии. Сделав необходимые расчеты, он смог определить первоначальное число вирусных единиц в суспензии.

Жизненный цикл вируса активно исследовали в начале прошлого века. Тогда стало известно, что эти частицы могут обладать инфекционными свойствами, проходить через фильтр. При этом им необходим живой хозяин для размножения. Первые микробиологи проводили исследования вирусов только на растениях и животных. В 1906 году Росс Грэнвилл Гаррисон изобрел уникальный способ выращивания тканей в лимфе.

Прорыв

Одновременно с этим происходили открытия новых вирусов. Происхождение их до сих пор оставалось и остается на сегодняшний день загадкой. Отметим, что открытие вируса гриппа принадлежит американскому исследователю Эрнесту Гудпасчеру. В 1949 году был открыт новый вирус. Происхождение его было неизвестно, но организм удалось вырастить на клетках зародыша человека. Таким образом был открыт первый полиовирус, выращенный на живых тканях человека. Благодаря этому была создана важнейшие полиовакцина против полиомиелита.

Изображение вирусов в микробиологии появились благодаря изобретению электронного микроскопа инженерами Максом Кноллем и Эрнстом Руской. В 1935 году американским биохимиком было проведено исследование, которое доказало, что вирус табачной мозаики состоит в основном из белка. Чуть позже эту частицу разделили на белковую и РНК-составляющую. Удалось кристаллизовать вирус мозаики и гораздо более детально изучить его структуру. Первая рентгенограмма была получена в конце 1930-х годов благодаря ученым Барналю и Фэнкухену. Прорыв вирусологии приходится на вторую половину прошлого века. Именно тогда ученые открыли более 2000 различных видов вирусов. В 1963 году произошло открытие вируса гепатита B Бламбергом. В 1965 году был описан первый ретровирус.

Подводя итоги хочется сказать о том, что история открытия вирусов очень интересна. Она позволяет понять многие процессы и разобраться в них более детально. Однако хотя бы поверхностное представление необходимо иметь для того, чтобы идти в ногу со временем, ведь прогресс развивается семимильными шагами.

История нашего вида — это история борьбы с вирусами. Своего рода эволюционная гонка вооружений, в которой нет места перемирию. Ведущие эпидемиологи мира уже не раз высказывались о том, что рано или поздно объявится новый инфекционный агент, с которым придется сразиться. Однако у нас, в отличие от противника, есть преимущество — мы можем подготовиться к “войне”, а нашим лучшим оружием является научный метод. Наука, лишенная границ и предубеждений, раз за разом обеспечивает нашему виду триумфальную победу. Вирусы — это крохотные информационный системы, закодированные в ДНК или РНК, а их основная цель — выживание. Чтобы выжить, вирусам нужны мы, а если точнее — наши клетки. А наше выживание зависит от знаний о вирусах и чем больше мы знаем, тем выше шансы на победу.

Существует огромное количество вирусов, которые могут погубить нас. Многим из них еще только предстоит появиться

Знакомство с вирусами

В 1892 году выпускник Петербургского университета Дмитрий Ивановский заинтересовался болезнью листьев табака — они сморщивались, покрывались ржавыми пятнами и засыхали. Ивановский предположил, что у заболевания должен быть возбудитель. Чтобы доказать свою теорию, ученый растер листья зараженных растений, а затем полученный сок профильтровал через полотно. В процеженном соке никаких болезнетворных бактерий не оказалось, но растения, которые им поливал Иванский, заболевали в 80% случаев. Тогда ученый предположил, что бактерии, вызывающие заболевание очень маленькие и процедил воду с помощью фарфорового фильтра — который не пропускает даже самые малые бактерии — однако снова безрезультатно. Вывод, который сделал Ивановский, впоследствии изменил мир — ученый предположил о существовании настолько маленьких организмов, что их не видно в оптический микроскоп.

Несколько лет спустя причинами болезни табачных листьев заинтересовался голландский микробиолог Мартин Бейеринк. Ученый пришел к выводу, что растения поражала ядовитая жидкость, которую он назвал “вирусом” (от лат. — яд). Однако это был очень странный яд: его концентрация, как это обычно бывает, никак не влияла на результат, а он всегда был один и тот же. Источник яда оставался тайной вплоть до 1932 года, пока профессор Уиндел Стенли из тонны зараженных листьев не получил чашку кристаллов. Натирая кристаллами листья здоровых растений, он тем самым вызывал у них характерные заболевания. Но живые существа не могут превращаться в кристаллы.Это привело Стенли к выводу, что вирусы — крохотные белковые молекулы, а не живые организмы. А вот впервые увидеть вирус удалось лишь семь лет спустя с помощью электронного микроскопа.

С появлением микрофотографии мы, наконец, смогли увидеть как выглядят возбудители разных инфекционных заболеваний

По сути, вирус — это информационная система (закодированная в ДНК или РНК), окруженная защитной оболочкой и сформированная эволюцией для обеспечения своей собственной репликации и выживания. Все вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную белковую оболочку и способные переходить из одной клетки в другую. Вирусы растут только в живых клетках однако заражают все — от простейших одноклеточных организмов, таких как амебы, до сложных многоклеточных организмов, таких как мы. А вот бактерии сами по себе являются клетками и несут в себе все молекулярные механизмы, необходимые для их размножения. Как следствие, они имеют уникальные биохимические пути, на которые действуют антибиотики широкого спектра.

Чтобы всегда быть в курсе последних открытий из мира популярной науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram

Борьба с полиовирусом

Всю первую половину ХХ века вирусы были причиной опасных недугов, одним из которых был полиомиелит — детский спинномозговой паралич, который приводит к патологиям центральной нервной системы. Несмотря на то, что первые упоминания о полиомиелите встречаются в истории Древней Греции и Древнего Египта, с первой крупной эпидемией мир столкнулся только в 1905 году в Швеции, после чего вирус начал свое путешествие по планете. К 1916 году от полиомиелита в одном только Нью-Йорке скончалось 2 тысячи детей. А в 1921 году болезнь сразила будущего президента США Франклина Рузвельта. В целом эпидемия полиомиелита в ХХ веке стала самым настоящим национальным бедствием во многих странах.

После того, как Франклин Рузвельт заболел полиомиелитом, в 1938 году он основал Национальную организацию по борьбе с полиомиелитом (англ. National Foundation for Infantile Paralysis). Фонд занимался сбором пожертвований, которые использовались для поиска вакцины и производства механических кроватей для больных. Тем временем вирус уверенно шагал по планете. Так, за 1952 год в США от полиомиелита погибло 3145 человек, а парализованными остались больше 20 тысяч. Советский Союз понес сравнимые потери шесть лет спустя. Все это время наиболее эффективным способом “борьбы” с полиомиелитом были так называемые “железные легкие” — камеры, в которых работу парализованных дыхательных мышц совершала перемена давления воздуха. Пациенты, пораженные этим недугом, до конца жизни оставались в ящиках, откуда торчала голова и ноги.

Наверняка все помнят эти красные капли — прививка против полиомиелита

Изобретение вакцины стало возможным лишь в середине 1950-х годов, но уже к 1961 году полиомиелит был практически истреблен. Первую вакцину изобрел врач Джонас Солк. К тому моменту, как он устроился на работу в фонд Рузвельта, ученые уже научились разводить вирусы на клетках почек обезьян и при помощи антибиотиков очищать их от микробов. Солк, в свою очередь, решил использовать формалин и проверить иммуногенность на обезьянах. В 1952 году полученную вакцину ученый ввел себе, жене и трем сыновьям. Вакцина оказалась безопасной и не вызывала аллергических реакций. В 1954 году Солк получил разрешение поставить прививки 5 тысячам американских школьников в Питтсбурге. Последующий анализ показал наличие антител в крови школьников, а вакцина ученого стала первой эффективной вакциной от полиомиелита.

Новость об изобретении вакцины мгновенно разлетелась по миру и в США отправились ученые со всего света. Большой вклад в изобретение окончательной вакцины внесли советские ученые Михаил Чумаков и Анатолий Смородинцев. Совместная работа советских и американских ученых состоялась несмотря на разгар холодной войны. В 1958 году Алберт Сэбин, врач детской городской больницы Цинцинатти пришел к выводу, что когда вирусы культивируют при пониженной температуре, победителем в этом искусственно созданном естественном отборе становятся непатогенные штаммы. Если такой вирус попадет в желудок, то начнет размножаться. Это непатогенная “живая вакцина”, а наши антитела воспринимают ее как обычный полиовирус.

Однако использование вакцины Сэбина в США посчитали излишним, так как вакцина Солка работала. Тогда Сэбин передал образцы Чумакову, чтобы проверить ее эффективность на территории СССР. В январе 1959 года началась массовая иммунизация, в ходе которой вакцину получили 15 миллионов детей в разных республиках. Вскоре заболеваемость полиомиелитом пошла на убыль. Но как же вакцина Солка? Оказалось, что многие люди, прошедшие вакцинацию, из-за нее заболевали полиомиелитом. В итоге наибольшую эффективность показала доработанная вакцина Сэбина, которая к 1960 году была доступна в более чем 100 странах мира.

Так выглядит CoVID-2019 под микроскопом

Таким образом, первая половина ХХ века, включая пандемию испанского гриппа и борьбу с опаснейшим вирусом в истории — оспой, также прошла под эгидой войны с полиомиелитом. На сегодняшний день человечество одержало практически полную победу над большим количеством опасных вирусных инфекций. Но это не значит, что нам больше ничто не угрожает. Так, узнать о борьбе с эпидемией нового коронавируса CoVID-2019 читайте в нашем специальном материале.

Молекулярная история вирусов

Туберкулез и малярия, как выяснилось благодаря молекулярному анализу, нередко становились причиной смерти в Древнем Египте — не исключено, что следы этих болезней будут обнаружены в более древних ДНК египетских мумий. Имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что египтяне также страдали оспой и полиомиелитом. Китайский педиатр Ван Цюань (1495-1585) выявил оспу и примерно в то же время китайцы начали процесс “иммунизации” здоровых людей путем вдувания в нос порошкообразного материала. Узнаваемые описания вспышек гриппа датируются 1580 годом, причем в каждом из 19-го и 20-го веков было по три таких события. За исключением ВИЧ / СПИДа, который можно рассматривать как “продолжающуюся” (с 1981 года) пандемию, самой страшной пандемией современности все же был испанский грипп 1918/19 или “испанка”, которая унесла жизни 50 миллионов человек.

Еще больше интересных статей о самых разных вирусах нашей планеты читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен

В Древнем Египте были малярия, туберкулез и, возможно, оспа и полиомиелит

Так, вирус иммунодефицита человека 1-го типа (HIV1) — наиболее заметная форма синдрома приобретенного иммунодефицита человека (СПИД), “перескочил” к людям также в первой половине ХХ века. Предположительно это произошло, когда охотник порезал руку, убивая инфицированного шимпанзе. Затем, как это часто бывает, ВИЧ-1 распространялся между людьми, пока в 1981 были зафиксированы первые случаи СПИДа в США. Необходимо понимать, что очень многие и разнообразные факторы влияют на подобные вторжения болезней от других видов в нашу жизнь. Увеличение численности населения, возникновение городов-миллионников, высокая плотность населения и тесный контакт с дикими животными способны привести к вспышке самых разных инфекций. Совокупность огромного количества факторов в результате привела к появлению CoVID-2019.

Дело (не только) в людях

Мы, конечно, не единственный вид, который может внезапно заразиться от других позвоночных. Собачья чумка (CDV), например, была выявлена у пятнистых гиен Серенгети, а регулярные вспышки у львов, похоже, произошли непосредственно от собак или других диких животных, включая гиен. Сегодня известно, что CDV связан как с вирусом ныне уничтоженной чумы крупного рогатого скота, так и с корью человека, которые ближе друг к другу. Последовательность генов позволяет предположить, что эти два патогена разошлись около 1000 лет назад, возможно, от предкового вируса, который не идентичен ни тому, ни другому.

Вакцинация спасла миллионы жизней

Сегодня, несмотря на триумфальную победу некоторых болезней, проблемы с вакцинацией остаются в регионах, которые по сути являются зонами военных действий. Мы могли бы также искоренить корь, но этому препятствуют некоторые родители в развитых странах, которые считают, что они не несут ответственности за иммунизацию своих детей против стандартных инфекций. Кстати, наш специальный материал о прививках поможет понять чего именно боятся противники вакцинации. Между тем, корь является одним из наиболее заразных патогенов, а во взрослом возрасте легко может стать причиной смерти.

Защита, точнее, вакцины от вирусов появились еще до того, как люди поняли, что такое вирус. Они понимали, что существуют инфекционные заболевания, но не видели никакой разницы между бактериями, вирусами и даже какими-нибудь амебами. По-видимому, первой появилась вакцина против натуральной оспы, которую английский врач Эдвард Дженнер создал в конце XVIII века. Во всяком случае, это первый документированный случай исследования и использования вакцины. Потом, уже в 1870-е годы, случилось другое знаменитое событие — создание Луи Пастером вакцины против бешенства. Это прекрасно работало и выглядело как настоящее чудо: совершенно неизлечимая болезнь, которую можно предотвратить и даже вылечить, если вовремя начать лечение при помощи этих вакцин.

Но при этом вакцины создавались вслепую. Никаких идей о том, что есть некий особый тип агента, который вызывает эти болезни, не было. Такие идеи стали появляться в самом конце XIX века. В 1890-е годы был такой русский ученый, Дмитрий Иосифович Ивановский, молодой тогда еще человек, который готовился защищать диссертацию, ничем особенно не примечательный. Он исследовал болезни табака и был первым, кто уделил внимание тому обстоятельству, что эта болезнь передавалась с соком больных растений. То есть возбудитель этой болезни как-то проходил через фильтры, которые не пропускают бактерии. Ивановский на самом деле не понимал, живой это организм или нет, он скорее думал, что это токсин, хотя и подозревал, что это начало каким-то образом репродуцирует себя. Но, как бы то ни было, первым описал такой объект, привлек внимание научного сообщества и стал, по сути, основателем вирусологии. А дальше довольно за короткое время был сделан еще ряд важных открытий: было показано, что многие болезни вызываются вирусами — ящур, желтая лихорадка, полиомиелит, саркома птиц.

Английский бактериолог Фредерик Туэрт в 1915 году описал в своей статье группу вирусов, инфицирующих бактерии, а французско-канадский микробиолог Феликс Д’Эрелль в 1917 году описал эти вирусы подробно и дал им название бактериофаги, то есть ‘пожиратели бактерий’, поскольку при добавлении к бактериям в питательной среде эти вирусы создают зону с мертвыми бактериями. Таким образом, к концу Первой мировой войны стало понятно, что существуют некие мельчайшие агенты, которые составляют совершенно особый класс паразитов.

Такой иммунитет исключительно эффективен. Однако включается пресловутая гонка: как только вирус меняется в соответствующей части генома, он становится устойчивым против вакцины. И чтобы восстановить иммунитет, хозяин должен заимствовать новые фрагменты измененного вирусного генома. Так что это такая фундаментальная (поскольку основана на центральном принципе в биологии — комплементарности нуклеиновых кислот) форма этой гонки вооружений.

Есть и другие способы борьбы. Многие вирусы разрабатывают специальные, так сказать, противозащитные средства. В частности, у вирусов очень часто есть некие белки, которые адаптируются к системе иммунитета и мешают ей. Очень часто происходит так, что вирус захватывает компонент хозяйской защитной системы и его же использует против нее. Этот компонент меняется и перестает работать, но воспринимается как работающий. И таким образом вирус как бы ставит хозяину палки в колеса. Это очень распространенное явление. Такая гонка вооружений ведет к разнообразию как вирусов, так и хозяйской системы защиты. Это важнейший фактор генерации разнообразия в процессе эволюции.

Очевидно, что какие-то вирусы подстраиваются под иммунную систему и продолжают борьбу, а какие-то оказываются побежденными. Но мы ничего не знаем об этих видах, которые существовали миллионы лет назад, но так и не прошли по пути эволюции. Правда, мы можем реконструировать какие-то предковые формы, которые оставили потомство, дошедшее до наших дней.

В ходе эволюции у вирусов появились и другие способы выживания. Они могут встроить свой геном в клетку хозяина и таким образом жить. Однако когда что-то плохое угрожает его существованию, вирус активируется, выходит из своего полусонного состояния, убивает хозяина и переходит к другому. Вообще говоря, в ходе эволюции победили именно те паразиты, которые умеют сочетать названные две стратегии. Это как умение правильно распределять свои ставки в казино. И очень важно понимать, что гибель хозяина или его тяжелое состояние ни в коем случае не является чем-то выгодным для паразита. Это побочный эффект его деятельности.

Размножение вирусов, как правило, не сулит ничего хорошего индивидуальным организмам. Хотя, с другой стороны, вирусы могут стимулировать иммунитет. Были даже попытки вылечить рак при помощи заражения вирусами. Но в целом в ходе эволюции паразиты и вирусы играют огромную роль, без них не было, нет и не будет никакой жизни. И вся история жизни — это история совместной эволюции взаимодействия паразитов с хозяином. И увеличение сложности защиты хозяев, совершенствование иммунной системы было бы невозможно без постоянного взаимодействия с паразитами. В частности, можно математически показать, что возникновение многоклеточных организмов стимулируется во многом именно защитой от вирусов. Многоклеточность становится выгодной тогда, когда клетки атакуются вирусом: выгодно, когда одна клетка принимает на себя удар и при помощи механизмов программируемой клеточной смерти может себя убить и избавить других от вируса. И многие другие приспособления, которые существуют у клеточных организмов, связаны либо с защитой от вирусов, либо с генетическим материалом, который хозяин получает от вируса.

Можно привести следующий пример. Есть довольно знаменитый фермент под названием теломераза — это тот фермент, который обеспечивает стабилизацию наших хромосом, как бы следит за тем, чтобы они не становились короче. Это совершенно необходимо для выживания организма, и активность этого фермента связана как со старением, так и с раком. И изначально, на заре становления эукариот, эта самая теломераза была не чем иным, как обратной транскриптазой, которая у ранних эукариот входила в состав одного из мобильных генетических элементов. И нужно всегда помнить, что наш собственный геном где-то на две трети или чуть меньше состоит из остатков мобильных генетических элементов. Большинство людей полагают, что это бесполезный мусор, но их так много, что многие из них используются для всяких нужд. Таким образом, эволюция хозяев никогда не свободна от паразитов и очень многое от них берет.

В 1971 году великий американский ученый Дэвид Балтимор предложил классифицировать вирусы в зависимости от типа геномной нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. Тип вируса, согласно этой классификации, определяет цикл его размножения. Но в природе эти классы распределены очень неравномерно. Если мы посмотрим, какие виды вирусов заражают разные организмы, получится интересная картина. У бактерий и архей подавляющее большинство — это вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК. А у эукариот существенно преобладают РНК-вирусы, которых существует просто фантастическое разнообразие. Причины этих различий очень интересны, но хорошо понятны только в немногих случаях. Например, большие ДНК-содержащие вирусы не могут распространяться в растениях, они там не выживают и присутствуют только в водорослях. У высших растений их место занимают РНК-содержащие вирусы. Вот это понятие ниши как раз и определяет, по-видимому, различия в распространении вирусов. Но это не всегда можно точно понять.

Открытие вирусов

В 1892 году Д.И. Ивановский (см. Рис. 1), изучая мозаичную болезнь табака (см. Рис. 2), установил, что причиной заболевания является некое инфекционное начало, содержащееся в листьях больных растений, которое проходит через фильтр, задерживающий обыкновенные бактерии. Если профильтрованный сок внести в листья здоровых растений, то они также заболевают мозаичной болезнью.

Рис. 1. Д.И. Ивановский

Рис. 2. Мозаичная болезнь табака

В 1898 году независимо от Ивановского аналогичные результаты получил голландский микробиолог М. Бейеринк. Однако он предположил, что мозаичную болезнь табака вызывают не мельчайшие бактерии, а некое жидкое заразное начало, которое он назвал фильтрующим вирусом.

Размеры вирусов определяются нанометрами (20-200 нм), поэтому их изучение началось после открытия электронного микроскопа. В настоящее время описаны вирусы практически всех групп живых организмов.

Строение вирусов

Вирусы – неклеточные формы жизни. Они состоят (см. Рис. 3) из фрагмента генетического материала (РНК или ДНК), составляющего сердцевину вируса, и защитной оболочки, которая называется капсид. У некоторых вирусов (герпес, грипп) есть дополнительная липопротеидная оболочка – суперкапсид, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина.

Рис. 3. Строение вируса

Вирусы не способны к самостоятельной жизнедеятельности. Они могут проявлять свойства живого, только попав в клетку-хозяина. Они используют потенциал и энергию этой клетки для создания своих новых вирусных частиц, следовательно, вирусы являются внутриклеточными паразитами.

Размножение вирусов

Обычно вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина и проникает внутрь. Каждый вирус ищет своего хозяина, то есть клетки строго определенного вида. Например, вирус – возбудитель гепатита (желтуха) проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита (свинка) – только в клетках околоушных слюнных желез человека.

Проникнув внутрь клетки-хозяина, вирусная ДНК или РНК начинает взаимодействовать с ее генетическим аппаратом таким образом, что клетка начинает синтезировать белки, свойственные вирусу (см. Рис. 4).

Рис. 4. Схема репродукции вируса

При заражении ретровирусом (например, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)), у которого в качестве генетического материала используется молекула РНК, наблюдается другая картина. При попадании ретровируса в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция. То есть на основе вирусной РНК синтезируется вирусная ДНК, которая встраивается в ДНК человека. Такой тип взаимодействия вируса с клеткой называется интегративным, а встроенная в состав хромосомы клетки ДНК вируса называется провирусом. Далее провирус реплицируется (удваивается) в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток. Однако под влиянием некоторых физических и химических факторов провирус может выщепляться из хромосомы клетки и переходить к продуктивному типу взаимодействия, то есть синтезировать новые вирусные частицы.

При заражении ВИЧ человек чувствует себя здоровым, пока вирусный генетический материал встроен в хромосому человека. Однако при выщеплении этого вирусного генетического материала из клетки она начинает образовывать новые вирусные частицы, вследствие чего развивается смертельное заболевание – синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД).

Вирусы являются возбудителями большого количества заболеваний человека: корь, грипп, оспа, краснуха, энцефалит, свинка, гепатиты, СПИД. Известен также целый ряд заболеваний растений, вызываемых вирусами, например мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов или скручивание листьев картофеля. Всего описано около 500 видов вирусов, поражающих клетки позвоночных животных, и около 300 вирусов растений. Некоторые вирусы участвуют в злокачественном перерождении клеток и тем самым провоцируют онкологические заболевания.

ДНК- и РНК-содержащие вирусы

В зависимости от содержащегося генетического материала вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие.

Одноцепочные РНК-содержащие вирусы подразделяются на:

1. Плюс-нитевые (положительные). Плюс-нить РНК этих вирусов вы­полняет наследственную (геномную) функцию и функцию информационной РНК (иРНК).

2. Минус-нитевые (отрицательные). Минус-нить РНК этих вирусов выпол­няет только наследственную функцию.

К РНК-содержащим вирусам относятся более
вирусов, вызывающих респираторные заболевания, а также вирус гриппа, кори, краснухи, свинки, ВИЧ. Также существует специфическая группа вирусов – арбовирусы, которые переносятся членистоногими.

Двухцепочные ДНК-содержащие вирусы вызывают такие заболевания, как папиллома человека или герпес, гепатит В (гепатит А и гепатит С вызывается РНК-содержащими вирусами).

ДНК-содержащие вирусы поражают также растения. Они вызывают, например, золотую мозаику бобов или полосатость у кукурузы.

Вирус гепатита С

По своему строению вирус гепатита С – это РНК-содержащий вирус, имеющий сферическую форму, сложно устроенный (см. Рис. 5).

В качестве генетического материала такой вирус содержит линейную однонитчатую молекулу РНК.

Рис. 5. Гепатит С

Вопреки бытующим предрассудкам, подцепить вирус гепатита C невозможно через социальные контакты (поцелуи, объятия), через продукты или воду, через грудное молоко. Вы ничем не рискнете, если разделите с носителем вируса трапезу или напитки. Заразиться гепатитом C можно при контакте с кровью инфицированного человека либо половым путем.

В настоящее время для лечения гепатита С используют два препарата: Интерферон альфа и Рибавирин.

Бактериофаги

Рис. 6. Бактериофаг (Источник)

Особую группу вирусов составляют бактериофаги (или просто фаги), которые заражают бактериальные клетки (см. Рис. 6). Фаг укрепляется на поверхности бактерии при помощи специальных ножек и вводит в ее цитоплазму полый стержень, через который проталкивает внутрь клетки свою ДНК или РНК. Таким образом, генетический материал фага попадает внутрь бактериальной клетки, а капсид остается снаружи. В цитоплазме начинается репликация генетического материала фага, синтез его белков, построение капсида и сборка новых фагов. Уже через 10 мин после заражения в бактерии формируются новые фаги, а через полчаса бактериальная клетка разрушается, и из нее выходят около 200 заново сформированных вирусов – фагов, способных заражать другие бактериальные клетки (см. Рис. 7). Некоторые фаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями, вызывающими холеру, дизентерию, брюшной тиф.

Рис. 7. Схема размножения бактериофага (Источник)

Список литературы

1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
2. Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П.В. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина и др. – 2-е изд., переработанное. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стр.
3. Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
4. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Домашнее задание

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.