Хахалева Яна, 11 класс. Средняя школа при Посольстве России в Израиле.

В течение последних 100 лет ученые не раз меняли свое представление о природе вирусов, микроскопических переносчиков болезней. Проблема заключается в том, что вирусы очень малы по сравнению с бактериями и, в большинстве случаев, не могут наблюдаться в оптический микроскоп.

Только появление в 1950-х годах электронной микроскопии позволило непосредственно изучать структуру вирусов. (Любопытно, что электронный микроскоп изобрел тот же человек, который в 1930-х заложил теоретические и технические основы и создал всю структуру современного телевидения - американец русского происхождения Владимир Кузьмич Зворыкин г.г.)

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 как переносчики межвидовой генетической информации, генетически связывая все живое в единое развивающееся целое - биосферу Земли. Подавляющее большинство вирусов совершенно безвредно для человека.

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.

Исследования 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 геноме. Далее происходит самосборка вируса из этих компонентов и появляется новая вирусная частица, готовая инфицировать другие клетки.

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.

Живой или неживой?

Ученые во всем мире до сих пор спорят: вирусы - это живое или неживое? Один из крупнейших биологов У. Стэнли отмечал, что в клетке вирус ведет себя как живое существо, а вне клетки он мертв, как камень. А отечественный микробиолог Георгий Надсон высказался еще более образно: "Вирус - это то ли вещество, обладающее свойствами существа, то ли существо со свойствами вещества".

"С точки зрения химической природы многие простейшие вирусы действительно могли бы рассматриваться как вещество, ибо они состоят всего из двух компонентов: белка и нуклеиновой кислоты, - пишет в своей книге "Познание явлений жизни" крупнейший советский молекулярный биолог, академик Владимир Энгельгардт. - Формально они могут быть отнесены к хорошо известной химикам категории химических соединений - к нуклеопротеидам. Но если так обстоит дело с точки зрения химической, то совсем иначе получается в биологическом плане: вирусы - это не что иное, как внутриклеточные паразиты, а понятие "паразит" неразрывно связано с представлением о живом объекте, существующем за счет другого живого объекта. В мире неживой природы мы паразитизма не знаем"...

Вирусы - это паразиты, которые почти целиком зависят от клетки- хозяина. Они используют его энергию, 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.

А если рассматривать живое как состояние, в которое при определенных условиях переходит система, состоящая из неживых компонентов, обладающих определенными свойствами, то вирусы, не являясь живыми объектами в строгом смысле этого слова, все же не могут быть отнесены к инертным системам: они находятся на границе между живым и неживым.

РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСА

Вирусы, бесспорно, обладают свойством, присущим всем живым организмам, - способностью к воспроизведению, хотя и при непременном участии клетки-хозяина. На рисунке изображена репликация вируса, геном которого - двухцепочечная ДНК. Процесс репликации фагов (вирусов, инфицирующих бактерий, не содержащих ядра), РНК-вирусов и ретровирусов отличается от приведенного здесь лишь в деталях.

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.

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 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 генома 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.

Лауреат Нобелевской премии Сальвадор Лурия 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.

Полезные вирусы 1.Пожиратели бактерий (бактериофаги) 2.Вирус миксоматоза решает проблему с дикими кроликами 3.Вирус полиэдроза и гранулеза уничтожает гусениц и жуков, которые поедают полезные листья

Название болезни ВозбудительПоражаемые области тела Способ распространения Тип вакцинации ГриппМиксовирус одного из трех типов – А, В и С – с различной степенью вирулентности Дыхательные пути: эпителий, выстилающий трахеи и бронхи Капельная инфекция Убитый вирус: штамм убитого вируса должен соответствовать штамму вируса, вызывающего заболевание ПростудаСамые разные вирусы, чаще всего риновирусы (РНК – содержащие вирусы) Дыхательные пути: обычно только верхние Капельная инфекция Живой или инактивированный вирус вводится путем внутримышечной инъекции; вакцинация не очень эффективна, так как существует множество разных стаммов риновирусов ОспаВирус натуральной оспы (ДНК – содержащий вирус), один из вирусов оспы Дыхательные пути, затем кожа Капельная инфекция (возможна контагиозная передача через раны на коже) Живой ослабленный (аттенуированный) вирус вносят в царапину на коже; сейчас не применяется

Свинка (эпидемичес кий паратит) Парамиксовирус (РНК – содержащий вирус) Дыхательные пути, затем генерализованна я инфекция по всему телу через кровь; особенно поражаются слюнные железы, а у взрослых мужчин также и семенники Капельная инфекция (или контагиозная передача через рот с заразной слюной) Живой аттенуированный вирус КорьПарамиксовирус (РНК – содержащий вирус) Дыхательные пути (от ротовой полости до бронхов) Капельная инфекция Живой аттенуированный вирус Коревая краснуха (краснуха) Вирус краснухиДыхательные пути, шейные лимфатические узлы, глаза и кожа Капельная инфекция Живой аттенуированный вирус

Полиомие лит (детский паралич) Вирус полиомиелита (пикорнавирус; РНК – содержащий вирус, известно три штамма) Глотка и кишечник, затем кровь; иногда двигательные нейроны спинного мозга, тогда может наступить паралич Капельная инфекция или через человеческ ие испражени я Живой аттенуированный вирус вводится перорально, обычно на кусочке сахара Желтая лихорадка Арбовирус, т.е. вирус, переносимый членистоногими (РНК – содержащий вирус) Выстилка кровеносных сосудов и печень Переносчи ки – членистоно гие, например клещи, комары Живой аттенуированный вирус (очень важно также контролировать численность возможных переносчиков)