Какими свойствами обладает вирус

Вирусы не имеют клеточного строения. Они представляют собой простейшую форму жизни на нашей планете. Вирусы — переходная форма между живой и неживой материей. Вирусы настолько малы, что их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа.

Вирусы — это внутриклеточные паразиты, и вне клетки они не проявляют никаких свойств живого (не растут, не питаются, не вырабатывают энергии, у них нет обмена веществ).

От неживой материи вирусы отличаются двумя свойствами:

• способны воспроизводить себе подобные формы (размножаться);
• обладают наследственностью и изменчивостью.

Устроены вирусы очень просто. Они состоят из генетического материала (РНК или ДНК), заключённого в белковую оболочку, которую называют капсид.

Проникнув в клетку, вирус изменяет в ней обмен веществ, направляя всю деятельность клетки на производство вирусной нуклеиновой кислоты и вирусных белков. Внутри клетки происходит самосборка вирусных частиц из синтезированных молекул нуклеиновой кислоты и белков. До момента гибели в клетке успевает синтезироваться огромное число вирусных частиц. В конечном итоге клетка гибнет, оболочка её лопается, и вирусы выходят из клетки хозяина.

Происхождение вирусов в процессе эволюции пока неясно. Большинство учёных предполагает, что вирусы представляют собой клетки или их фрагменты, которые в ходе приспособления к паразитизму утратили всё, без чего «можно обойтись», за исключением своего наследственного аппарата в виде нуклеиновой кислоты и защитной белковой оболочки.

Поселяясь в клетках живых организмов, вирусы вызывают многие опасные заболевания: у животных — ящур, чуму свиней и птиц, бешенство и др.; у растений — мозаичную болезнь табака, томатов, огурцов, скручивание листьев, карликовость и др. Вирусными заболеваниями человека являются также грипп, корь, краснуха, гепатит, ветряная оспа, бешенство, герпес, СПИД и многие другие.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий синдром приобретённого иммунодефицита (СПИД), впервые был выделен в США в (1981) г. К (2000) г. число инфицированных этим вирусом уже превысило (30) млн человек.

ВИЧ инфицирует и уничтожает лейкоциты, в том числе так называемые лимфоциты-хелперы, которые обеспечивают формирование иммунитета человека.

В результате иммунная система разрушается, лимфоциты перестают узнавать чужеродные белки и болезнетворные бактерии, попадающие в организм, и человек становится уязвимым для любых инфекционных заболеваний. Ежегодно у (1)–(2) % ВИЧ-инфицированных развивается СПИД. Больные СПИДом подвержены различным бактериальным, вирусным и грибковым инфекциям, которые и становятся причиной их смерти. Более (60) % заболевших СПИДом погибают от пневмонии, с которой обычно успешно справляется иммунная система здорового человека.

Обычно ВИЧ передаётся вместе с кровью или спермой. В (90) % случаев заражение происходит при половом контакте, при этом риск заражения увеличивается пропорционально увеличению числа половых партнёров. Многократное использование одного и того же шприца приводит к быстрому распространению вируса среди наркоманов. ВИЧ может попасть в организм человека при контакте с кровью больного, например при обработке ран. Существует вероятность заражения при переливании крови, не прошедшей тестирование на присутствие ВИЧ. От ВИЧ-инфицированной матери вирус может через плаценту попасть в кровь плода или передаться новорожденному при кормлении грудным молоком.

Воздушно-капельным путём и при рукопожатии этот вирус не распространяется.

Лучшим способом защиты от СПИДа является соблюдение мер предосторожности:

• следует избегать случайных половых связей, а при половых контактах изолировать себя от спермы и крови партнёра при помощи презерватива;
• в больницах, стоматологических клиниках, поликлиниках и косметических салонах необходимо использовать одноразовые шприцы, а инструменты многоразового применения тщательно стерилизовать, соблюдая все необходимые условия;
• донорскую кровь следует проверять на наличие антител к ВИЧ.

Существенной характеристикой вируса как организма является его способность к размножению — воспроизведению потомства, сходного с родительской формой. Другим важным свойством является обладание наследственностью. Наследственным материалом служит имеющаяся у вируса нуклеиновая кислота — РНК или ДНК.

Кроме того, вирусу, как и прочим организмам, свойственна изменчи­вость. Примером тому может служить изменчивость, проявляющаяся у вируса гриппа A. Каждая пандемия гриппа A в XX в. вызывалась новой разновиднос­тью этого вируса: A0 (испанка) — в 1918 г., А1 (Сингапур) — в 1947 г., A2 (Гон­конг) — в 1968 г., A3 (Виктория) — в 1972 г. Каждая из названных вариаций гриппа A отличалась некоторой сменой белков в капсиде. Наличие изменчи­вости обеспечивает процесс эволюции видов вирусов.

Вирусы, как и все другие организмы, обладают приспособляемостью к изменяющимся условиям окружающей среды (адаптацией). Следует только помнить, что средой для них является организм хозяина. Каждый вирус имеет строго опре­делённый круг хозяев. Этот круг хозяев может быть очень узким, например у группы бактериофагов, паразитирующих только на кишечной палочке, или очень широким, как у вируса бешенства, поражающего всех млекопитающих животных и человека. Кроме того, проявляя свою активность и воспроизве­дение в ядре или в цитоплазме клеток-хозяев — растений, животных или бак­терий, вирусы занимают различные экологические ниши, что свойственно живому миру.

Однако, в отличие от всех клеточных организмов, вирусы не способны размножаться бинарным делением, т. е. разделяться надвое. Размножение осуществляется путём репродукции их генетического материала в клетке-хозяине. Этот процесс репродукции уникален, так как, проникнув, например, в бак­териальную клетку, вирус своими нуклеиновыми кислотами начинает управ­лять клеточными механизмами бактерии и программирует синтез вирусного материала из её веществ. Материал с сайта https://doklad-referat.ru

Рис. 21. Семейства вирусов

Впервые вирусы (вирус мозаики табака) были открыты отечественным учёным-ботаником Дмитрием Иосифовичем Ивановским в 1892 г. С тех пор выявлено более 1 000 различных видов. Виды объединяют в роды и семейства. Все вместе их выде­ляют в особое царство живой природы — Вирусы как неклеточную форму жизни. Более 500 разных видов вирусов могут вызывать разнообразные инфекционные заболевания человека. Семейства этих вирусов показаны на рис. 21.

Таким образом, вирусы являются уникальной формой жизни. С одной стороны, вирусы — дискретные (автономные) генетические структуры, кото­рым присущи основные свойства живых организмов: размножение, изменчи­вость, адаптация и способность к эволюции. С другой стороны, вирусы не име­ют таких важнейших свойств живого организма, как метаболизм (обмен ве­ществ и энергии), и не способны к самостоятельной репродукции своей наслед­ственности вне клетки хозяина. Весь цикл репродукции вирусов и их размно­жение происходят в клетке-хозяине и за счёт её метаболических систем.

Чем глубже мы погружаемся в пандемию и карантин, тем сильнее хочется осмыслить пришествие коронавируса, так сказать, глобально. Зачем нам природа его подбросила? Откуда берутся вирусы, и почему они время от времени «срываются с цепи» и принимаются все вокруг себя крушить? Что такое вообще вирусы, наказание свыше или полезная для мироздания штука? Поговорили об этом с одним из лучших в России специалистов по эволюции биосферы, профессором биофака МГУ Андреем Журавлёвым.

— Зачем природе вирусы?

— В природе нет ничего лишнего. Биосфера (её-то мы и называем «природой») более четырех миллиардов лет развивается как единое целое. Вирусы — важная часть механизма, управляющего этим развитием. Только один пример: наш, человеческий геном на 9% состоит из компонентов, которые достались нам от вирусов. При этом вклад в человеческий геном того, что произвели и сами Homo sapiens, и предки человека разумного, включая обезьян, всех млекопитающих и даже таких отдаленных «прабабушек» человека, как зверозубые ящеры – лишь 1,5%.

Вы спросите, а что же на 90% сформировало наш геном? Совсем древние пласты жизни, разного рода бактерии и простейшие, населявшие Землю миллиарды лет назад.

Но вернемся к вирусам: получается, наш наследственный механизм на одну десятую сформирован именно ими! Причем это очень важная «одна десятая». Исследователи предполагают, что вирусы дали нам плаценту, без которой невозможно развитие плода человека. А другие, ретровирусы, которые встроились в геном млекопитающих, и в том числе человека, примерно 90 миллионов лет назад, подарили нам некоторые важные функции и свойства мозга. Кстати, российские специалисты с XIX века и до нашего времени играют важную роль в исследовании вирусов, и тех, которых мы «одомашнили» и встроили в наш геном, и тех, что лютуют и приносят болезни.

— Когда появились вирусы?

— Однозначного ответа на этот вопрос нет и, наверное, никогда не будет. Древнейшие вирусы нам увидеть не суждено – ведь они не сохранились в виде ископаемых. Однако вирусы всегда нуждаются в «хозяине», без которого они воспроизводиться не могут. Поэтому, надо полагать, они начали эволюционировать параллельно с самыми первыми белковыми структурами, освоившими самовоспроизводство. И, вероятно, ускорили этот процесс. Случилось это очень давно, миллиарды лет назад, когда жизнь была представлена комочками слизи в мелких теплых лужах или на дне океана.

— Если я правильно понял, вирусы научили все живое размножаться, или, во всяком случае, научили делать это хорошо?

— Помогли научиться размножатся быстрее и сохранять при этом некоторые новообретённые функции.

— Вирусы могли залететь из космоса?

— Подобные идеи до сих пор обсуждаются в научных журналах. Но, как правило, не биологами. Даже если придумать носитель, на котором вирусы доберутся до нашей планеты, комету или какой-нибудь астероид (кстати, откуда, и как они появились там?), то по прилету на Землю их ждет тоже самое, что человека на Марсе, если он решит высадиться без скафандра. Только незадачливый астронавт просто помрёт, а вирусов-путешественников съедят: белок как-никак! Питательный и совершенно безвредный. Почему безвредный? Потому что они не могли где-то там, во Вселенной, приспособится к сосуществованию с земными организмами. Это в фантастических фильмах инопланетный вирус только прилетел, и уже начал вредить. Так это не работает. Чтобы «вредить», то есть поселиться в земном организме и начать им питаться, вирусу надо «знать», как этот организм устроен. А откуда ему «знать», если он сформировался в совершенно другой биосфере?

— Но он же может приспособиться, освоиться?

— Повторю, пока приспособится, его съедят.

— А было такое, что вирусы выкашивали стада динозавров, мамонтов?

— Скорее всего да. Но доказать, что ты нашел следы «доисторической» пандемии, очень сложно. Для этого необходима исключительно большая выборка окаменелостей от особей одного вида, причём живших единовременно. Зато можно выявить отдельные вирусные заболевания. И выявляем! Например, у динозавров отмечаются уплотнения костной ткани, напоминающие остеопетроз – заболевание, вызываемое ретровирусами. Конкретные ретровирусы, но уже встроенные в собственный геном, нашли у шерстистого мамонта. Некоторые вирусы-бактериофаги, обитающие в нашем кишечнике, обнаружены в человеческом помете полутора тысячелетней давности. А изучение человеческих тканей из захоронений начала прошлого столетия позволило реконструировать древний штамм печально известной «испанки».

— Биосфера – хрупкая оболочка, и на Земле периодически случаются вымирания. А бывают ли вымирания вирусов?

— Биосфера – совсем не хрупкая. А вот человеческая цивилизация – очень даже. Что касается вымирания вирусов, то такое несомненно случалась: есть вирусы, накрепко связанные всего с одним видом существ. Вымирает такой вид, исчезает и вирус. Это катастрофа для биосферы? Вряд ли.

— Можно ли сказать, что природа с помощью вирусов пытается регулировать численность человечества?

— Поскольку мы, люди, эволюционируем как единое целое вместе с огромным числом бактерий, простейших, вирусов и других существ (всего одна из каждых десяти наших клеток – собственно человеческая, и это не считая неклеточных вирусов), вся эта живая армада в обиду нас просто так не даст. Так что вирусы, скорее, наоборот, не позволяют человечеству быстро исчезнуть. К чему он так стремится, убивая окружающую среду.

— Есть ли у вируса естественные враги?

— Естественные враги патогенных вирусов – это иммунная система любого живого существа, причем с многочисленными степенями защиты. Но для её совершенствования всегда нужны новые вызовы, то есть новые вирусы: «испанка», ВИЧ, нынешний коронавирус. В начале прошлого столетия «испанка» выкосила от 40 до 100 миллионов человек. Точно никто не знает. Но даже, если взять минимальную цифру, это всё равно намного больше, чем бушевавшая в те же годы Первая мировая война. А что теперь, где эта «испанка»? Она превратилась в почти безобидные для нас штаммы «свиного» гриппа. Это результат эволюции нашей иммунной системы всего за каких-то сто лет.

— Почему вирусы живут себе в пределах одного вида, а потом вдруг перекидываются на другой?

— Вирусы – очень разные существа. Одни привязаны к одному виду, другие путешествуют между видами и даже между классами и типами. При этом они могут переносить целые гены от совершенно неродственных существ друг другу, корректируя их эволюцию. Предполагается, например, что африканские филовирусы Эбола и Марбург обрели свою смертоносность, развиваясь каждый в очень разных «естественных резервуарах»: и в млекопитающих, и в членистоногих (и, ещё раз подчеркну, именно в природе). Скажем, благодаря вирусному переносу один морской слизень обзавелся генами водорослей и теперь, весь из себя такой зелёный, живёт за счёт фотосинтеза.

— То есть вирусы и ускоряют эволюцию, и делают ее качественней? А раз так, может, и человек произошел от обезьяны из-за вируса?

— Даже этот вариант эволюции, нравится он нам или нет, нельзя исключить.

— В Средние века, да и сейчас многие думают, что вирусы посланы нам «за грехи». Может, правда, если считать грехом то, что мы творим с природой?

— Грешен может быть только человек, ведь у животных нет «морали». А от вирусных заболеваний страдают и сахарная свёкла, и тасманийский дьявол. Можно, конечно, сказать, что свёкла несет наказание за кариес, которым она опосредованно награждает сладкоежек, а тасманийский дьявол – потому, что он дьявол! Но безобидные мишки-коалы, которые от вирусной формы лейкемии почти вымерли, их-то за что? Нет, так это не работает.

— Может ли человек создать вирус, например, нынешний коронавирус?

— Вирусы — даже не простейшие, они «простее» простейших, и тем не менее, даже такое элементарное существо синтезировать целиком и полностью нам пока не под силу. Можно, конечно, поменять что-то в его геноме, и создать более опасный штамм. Но высока вероятность, что он своих создателей первыми и убьёт. Да и для военных лучшее оружие – то, что самое дешевое, а дешевле человека с автоматом пока ничего не придумали. Вот тебе две гранаты и останови те три танка – и зачем городить огород?

— Как изменится общество, когда эпидемия пройдет?

— Люди у нас, в отличие от чиновников и многих медийных персон, вполне адекватные и послушно делают ровно то, что им говорят. Сказали им: у нас «выходная неделя» и «каникулы», они и повели себя соответственно. То есть принялись отдыхать, как привыкли. А объяви вовремя карантин, люди бы послушались и сели бы на этот самый карантин. Зато какую чушь о пандемии несли (и сейчас не прекратили) телеканалы, живущие за счёт господдержки! Когда COVID-19 распространялся ещё только в Китае, один такой эксперт заявил, что вирус взялся от перепончатокрылых. А другой сказал, что коронавирус – это биологическое оружие, которое американцы применили против китайцев. Даже в середине марта иные депутаты Госдумы уверяли, что нам-то, россиянам, бояться нечего, так давайте все чемпионаты мира и Европы срочно в Россию переносить. Все это, между прочим, те самые фейковые сообщения, против которых выпустили известный закон – но привлекают по нему почему-то исключительно беззащитных блогеров.

Так что, коли уж мы заговорили, что в мире надо поменять, улучшить, о чем пандемия заставила нас задуматься, то, увы, как и в XIX веке, в XXI-м надо взяться за элементарное просвещение. Объяснять, как устроена биосфера, как она эволюционирует, какую важную роль вирусы в этой эволюции играют. А от просвещения, глядишь, и власть имущие вместе с медийными персонами поумнеют. Но это я что-то размечтался.