Рейтинг@Mail.ru
Невидимые хозяева Земли » Параллельный мир

Невидимые хозяева Земли

Они неприметны и не осязаемы, их нельзя понюхать, попробовать на вкус и услышать. Но именно эти невидимки и владеют миром. Имя им - вирусы.

Инфекционные агенты

В переводе с латинского «вирус» означает «яд». С научной точки зрения вирусы - это неклеточные инфекционные агенты, для которых есть единственная среда для воспроизведения - живые клетки. Вирусы поражают любые организмы, начиная от растений и животных и заканчивая бактериями (вирусы бактерий, как правило, именуются бактериофагами) и археями (одноклеточными организмами, не имеющими ядра). Они и друг друга могут поражать (так называемые вирусы-сателлиты).

Никто точно не скажет, сколько же вирусов живет на Земле. С того момента, как в конце 19 века русский ученый Дмитрий Ивановский опубликовал статью, описывающую небактериальный патоген растений табака, а его западный коллега Мартин Бейеринк открыл вирус табачной мозаики, в науке подробно описано свыше 5 000 видов вирусов. Сами же вирусологи предполагают, что невидимых генераторов неприятностей для человечества - миллионы. Вирусы существуют практически во всех экосистемах Земли, являя собой самую многочисленную биологическую форму. Изучает вирусы наука вирусология - это специальный раздел микробиологии.

Капсид от вироида отличит

Вирусные частицы (вирионы) в своем строении имеют два или три компонента: генетический материал, представляющий собой ДНК или РНК (отдельные, к примеру, мимивирусы, состоят и вовсе из обоих типов молекул), белковую оболочку (капсид), защищающую данные молекулы, и, иногда, - дополнительные липидные оболочки. Белковая оболочка является своеобразным знаком отличия для вирусов, отделяя их от вироидов (это такие вирусоподобные инфекционные нуклеиновые кислоты).

Вирусы могут принимать самую разнообразную форму. Некоторые из них спиралевидны или имеют икосаэдрическое строение, другие принимают более сложный внешний вид. По размеру средний вирус имеет примерно 1/100 от размера средней бактерии. Немногие вирусы можно отчетливо различить даже под световым микроскопом - большинство из них слишком малы.

Все вирусы - облигатные паразиты, потому что не в состоянии размножаться за пределами клетки. Вне ее частицы вируса не проявляют признаков жизнедеятельности и по поведению напоминают биополимеры.

У вирусов полностью отсутствует основной и энергетический обмен, а также сложнейший элемент живых систем - аппарат трансляции (синтеза белка). Все эти особенности отличают вирусы от живых организмов, которые являются внутриклеточными паразитами.

Иммунитет спасает, но не всегда

Каким образом вирусы «украсили» эволюционное древо жизни, ученым не очень понятно: возможно, отдельные из них когда-то образовались из плазмид (небольшие молекулы ДНК, способные передаваться от одной клетки к другой), а какие-то вирусы породили бактерии. Тем не менее, следует отметить, что в эволюции вирусы занимают особое место - это важное средство горизонтального переноса генов, которое обуславливает генетическое разнообразие.

Эти неклеточные агенты могут распространяться разными способами: если речь идет о вирусах растений, то они зачастую передаются от растения к растению насекомыми, которые питаются растительными соками. Переносчиками могут быть, к примеру, тли. Вирусы животных способны доставлять на новую «базу» кровососущие насекомые. Распространение происходит и по воздушно-капельному пути - при кашле и чихании. Что касается норовирусов и ротавирусов, обычно вызывающих вирусные гастроэнтериты, то они передаются фекально-оральным путем, когда организм контактирует с зараженной пищей или водой. ВИЧ - один из сравнительно немногих вирусов, которые передаются половым путем и через зараженную кровь, при ее переливании.

Любой вирус специфичен по отношению к своему хозяину, эта специфика определяется типами клеток, которые вирус способен инфицировать. В свою очередь и круг хозяев может быть как узок, так и широк - в зависимости от того, сколько видов организмов вирус поражает.

Животные на вирусные инфекции отвечают противодействием своей иммунной системы, эта реакция в большинстве случаев способствует нейтрализации болезнетворного вируса. Иммунный ответ возможно подготовить и искусственно, с помощью вакцинации. Вакцина дает активный приобретенный иммунитет против конкретной вирусной инфекции.

Но некоторые вирусы, в их числе и возбудители СПИДа, вирусных гепатитов, пока ускользают от иммунного ответа, при этом они вызывают хроническое заболевание. Антибиотики не способны воздействовать на вирусы, однако ученые все же разработали определенные противовирусные препараты.

«Живой микроб»

Когда было накоплено достаточно сведений об инфекционных заболеваниях, переносимых различными организмами, ученые поняли, что отнюдь не каждую такую болезнь вызывают известные к тому моменту патогены - бактерии, протисты или микроскопические грибки.

К примеру, Луи Пастер не нашел агент, который вызывает бешенство, ученый даже предположил, что этот патоген настолько мал, что разглядеть его в микроскоп не представляется возможным. Французским микробиологом Шарлем Шамберланом в 1884 году был изобретен фильтр (сегодня он известен как фильтр Шамберлана или фильтр Шамберлана-Пастера), имеющий поры размером меньше бактерий. При помощи данного фильтра из раствора удаляются практически все бактерии.

Фильтр в 1892 году использовался русским биологом Дмитрием Ивановским, который тогда изучал вид, сегодня известный как вирус табачной мозаики. Эксперименты ученого показали, что хотя и фильтр освобождает раствор от бактерий, отфильтрованное соединение остается, как и прежде, инфицировано вирусом. Ивановский использовал в качестве вещества для испытаний экстракт перетертых листьев зараженных растений табака. После фильтрации раствора прибором Шамберлана экстракт сохранил инфекционные свойства. Ученый выдвинул гипотезу о том, что, вероятно, инфекцию способен вызывать токсин, выделяемый бактериями, но развивать это предположение не стал.

Уже тогда ученый мир считал, что абсолютно все инфекционные агенты выделяются на фильтре и выращиваются в питательной среде - это вполне реально сделать. Голландским микробиологом Мартином Бейеринком в 1898 году эксперименты Ивановского были проведены повторно. Бейеринк по результатам опытов сделал вывод, что инфекционный материал, прошедший сквозь фильтр, - это новая форма инфекционных агентов. Ученый заметил, что агент размножается только в тех клетках, которые делятся. Но опыты Бейеринка не показали, что инфекционный агент - это частицы. Агент с легкой руки голландского микробиолога вновь стали называть вирусом и еще - «заразным жидким микробом» (на латинском языке - Contagium vivum fluidum): Бейеринк всерьез считал, что вирус жидкий по своей природе.

Пенициллин «убил» и фаги

Эту теорию впоследствии опровергнул Уэнделл Стэнли, который доказал: вирусы - это действительно частицы. Тогда же Фридрих Леффлер и Пауль Фрош обнаружили первый вирус животных - речь идет о возбудителе ящура (афтовирусе). Это произошло после пропуска его через фильтр, схожий с фильтром Шамберлана.

В начале прошлого века английским бактериологом Фредериком Туэртом была открыта группа вирусов, которые инфицировали бактерии (в современной науке они зовутся бактериофагами или просто фагами), а франко-канадским микробиологом Феликсом Д'Эрелем - описаны вирусы, образующие вокруг себя при добавлении к бактериям на агаре (питательной среде) пространство с мертвыми бактериями.

Тогда объявили, что фаги - это потенциальное средство от болезней - тифа, холеры... Но когда были открыты уникальные свойства пенициллина, про бактериофаги забыли. Тем не менее, исследования фагов позволили получить данные о явлении «включения» и «выключения» генов (этот процесс сопровождает организм человека, и не только его одного, на протяжении всей жизни). Кроме того, опыты вирусологов позволили использовать фаги для того, чтобы вводить чужеродные гены в бактериальный геном.

Это открытие серьезно продвинуло в развитии мировую генную инженерию: встроенный в бактериальный геном чужеродный ген может использоваться для получения в промышленных количествах полезного белка, такого, например, как инсулин человека. Инсулин есть в организме каждого из нас. Но при сахарном диабете он может попросту не вырабатываться, что создает угрозу жизни и здоровью больного.

Требующие живого хозяина

Под занавес XIX века ученые собрали достаточное количество сведений о вирусах: стали известны их инфекционные свойства, способность проходить через фильтры и потребность в живом хозяине, чтобы размножаться.

В начале XX века вирусологи в исследовательских целях культивировали вирусы только в растениях и животных. Только в 1949 году западным ученым Джону Франклину Эндерсу, Томасу Уэллеру и Фредерику Роббинсу удалось вырастить полиовирус на культуре клеток , зародыша человека. В науке это был первый вирус, который был выращен без использования тканей животных или яиц. Результаты данного исследования позволили американскому вирусологу Джонасу Солку провести работу по созданию эффективной полиовакцины (вакцины против полиомиелита).

Как выглядят невидимки

Впервые изображение вируса получили после того, как был изобретен электронный микроскоп. Этот прибор создали немецкие инженеры Эрнст Руска и Макс Кнолль. Американским биохимиком и вирусологом Уэнделлом Мередитом Стэнли в 1935 году после тщательного изучения вируса табачной мозаики был сделан вывод, что вирус этот в основном состоит из белка. Вскоре удалось его разделить на белковую и РНК-составляющую. Вирус табачной мозаики первым среди вирусов подвергся кристаллизации, таким образом, ученые много чего узнали о его структуре.

Первую рентгенограмму кристаллизованного вируса получили в конце 30-х годов прошлого века Берналем и Фэнкухеном. Прошло много лет, прежде чем на основании полученных при исследованиях изображений английский биофизик и ученый-рентгенолог, занимавшаяся изучением структуры ДНК, Розалинд Франклин в 1955 году определила полную структуру вируса. Розалинд не дожила 4 лет до вручения ей Нобелевской премии за исследование нуклеиновых кислот, скончавшись в возрасте 37 лет (спустя 3 года после определения ею структуры вируса) от рака.

Также в 1955 году Хайнцем Френкелем-Конратом и Робли Уилльямсом было доказано: очищенная рибонуклеиновая кислота вируса табачной мозаики и белок оболочки могут самособираться в функциональный вирус. Данный результат исследования поставил вирусологов перед вопросом: не служит ли подобный механизм основой сборки вирусов внутри клеток-хозяев?

От пестивируса до ВИЧ

Во второй половине XX века вирусология заняла прочное место среди других наук, начался период ее расцвета. К тому времени ученые открыли уже более 2 тысяч видов вирусов животных, растений и бактерий. Среди них - лошадиный артеривирус и возбудитель вирусной диареи коров (пестивирус). В начале 6о-х годов будущий нобелевский лауреат по физиологии и медицине американский ученый Барух Бламберг открыл вирус гепатита В, а в 1965 году штатовским генетиком Хоуардом Теминым (Нобелевскую премию в той же «номинации» Темин получил годом раньше Бламберга, в 1975 году) был описан первый ретровирус. Прошло 18 лет после открытия ретровируса, и группе ученых Института Пастера (Франция), возглавляемой ЛюкомМонтанье, удалось впервые выделить ретровирус, который теперь известен всему миру как ВИЧ.

Двенадцать лет назад в Нью-Йоркском университете вирусологи создали первый синтетический вирус (вирус полиомиелита).

Скрытые враги человечества

Вирусология на сегодня - одна из важнейших отраслей науки, ставшая не просто разделом микробиологии, а стратегически важной сферой интересов мирового масштаба. Пандемии различных заболеваний, вызванных вирусами, попеременно вспыхивающие по всему земному шару, зачастую подрывают национальную безопасность стран, где бушуют эпидемии. А порой и ставят под угрозу существование самого государства, как это случилось с африканской Либерией, где сейчас свирепствует геморрагическая лихорадка Эбола.

Кроме того, следует учитывать, что третья мировая война, если ей все же суждено случиться, будет войной оружия массового поражения, способного в максимально короткие сроки уничтожить население на как можно большей территории. Бактериологическое оружие - патогенные микроорганизмы или их споры, вирусы, бактериальные токсины - идеально подходит для этих целей.

...Неразрешимых задач в современной вирусологии еще великое множество, и ученые-вирусологи мира в ближайшие десятилетия (а возможно, и века) вряд ли останутся без работы. Нужно успеть изучить вирусы и выработать средства борьбы с ними. Пока они сами нас не перебороли.

Юрген Торопков

Материалы, публикуемые на нашем сайте являются интернет- обзором российских и зарубежных средств массовой информации.. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения. Мнение администрации сайта и Ваше мнение,может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций.
+5
Добавить комментарий

Оставить комментарий

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив