Игорь Вадимов Грандмастер

Что такое вирусы и как они действуют?

Бактерии первым обнаружил почти 300 лет назад Антон ван Левенгук. А в конце XIX века работы Роберта Коха, Луи Пастера и многих других ученых доказали, что значительная часть опасных болезней — туберкулез, чума, холера и многие другие, вызываются микроскопическими болезнетворными бактериями. Но, с другой стороны, возбудители некоторых весьма распространенных болезней выделить и рассмотреть не удалось. Оспа, корь — какой возбудитель их вызывал?

Фото: Depositphotos

Возбудители этих болезней были настолько маленькими, что в обычный микроскоп их было не видно. Лишь в XX веке были созданы микроскопы намного более мощные. Вот в такой электронный микроскоп болезнетворные агенты, вызывавшие, например, оспу, удалось обнаружить.

Однако при помощи косвенных методов, отслеживая возбудители болезней по их воздействию на клетки, болезнетворные агенты были открыты задолго до изобретения электронного микроскопа.

Пытаясь доказать или опровергнуть теорию, что ряд заболеваний, возбудителей которых обнаружить не удалось, все же вызываются возбудителями, невидимыми из-за их микроскопических размеров, в 1884 году французский микробиолог Шарль Шамберлан создал фильтр, поры которого были меньше самой маленькой бактерии.

Проверяли фильтр на растениях, зараженных так называемой табачной мозаикой. Было установлено, что раствор больных листьев, пропущенный через бактериальный фильтр Шамберлана, сохранял болезнетворный агент.

К этому времени уже существовал термин «вирус» (лат.virus — «яд»). Так в 1728 году было предложено называть агенты, вызывающие инфекционные заболевания. Тогда название было забыто, о нем вспомнили только в конце XX века.

Дмитрий Иосифович Ивановский
Дмитрий Иосифович Ивановский
Фото: ru.wikipedia.org

Русский биолог Дмитрий Ивановский в 1892 году пропускал через фильтр Шамберлана вытяжку из растертых листьев табака, больных так называемой «табачной мозаикой», и установил, что если этот экстракт, заведомо очищенный от любых микроорганизмов, нанести на здоровый лист табака, он заболевает. Значит, болезнетворный агент остался в растворе и его размеры меньше, нежели размер микроорганизма. Ивановский, правда, полагал, что источник болезни — токсин.

Мартин Бейерлинк в лаборатории
Мартин Бейерлинк в лаборатории
Фото: ru.wikipedia.org

Но в 1898 году его опыты повторил голландец Мартин Бейеринк. Он провел более обширное научное исследование уже заболевших листьев табака, установив, что агент размножается, уничтожая клетки растения. И пришел к выводу, что, несмотря на свои размеры, намного меньше обычной клетки, агент — это все же какой-то болезнетворный организм.

Сам Бейеринк считал, что открытый им инфекционный агент является жидким — ну разве может быть живым что-то меньше бактерии? Он назвал найденное им — Contagium vivum fluidum (лат. растворимый живой микроб), и предложил назвать этот странный агент вирусом.

Впоследствии, используя эту методику, ученые выяснили, что ящур, бешенство, корь, оспа, грипп, полиомиелит и ряд других заболеваний вызывают вирусы.

Вирусы, которые размножаются посредством перепрограммирования и уничтожения клеток, назвали бактериофагами.

К тому времени было уже известно, что вакцинация помогает бороться даже с вирусными заболеваниями. Началась разработка новых вакцин для лечения болезней, вызванных и различного вида бактериями и вирусами. От эпидемий оспы, кори и огромного количества других болезней очень помогла вакцинация.

  • Сегодня предполагают, что существует около 100 миллионов видов вирусов, притом что ученым пока известны только около 6000 видов.

Какие загадки ученым задал этот новый класс болезнетворных организмов? Когда в 1931 году был изобретен электронный микроскоп, ученые получили долгожданную возможность, наконец, увидеть вирусы. И они были удивлены тем, как выглядел новый вид инфекционных агентов. Их тщательное изучение уже в 1930-е годы показало, что они по большей части состоят из белковой оболочки, внутри которой спрятана их РНК-составляющая.

Ротавирус, компьютерная реконструкция на основе данных электронной криомикроскопии
Ротавирус, компьютерная реконструкция на основе данных электронной криомикроскопии
Фото: ru.wikipedia.org

Вирус приближается к клетке, прикрепляется к ней и, пробив ее оболочку, выстреливает внутрь свою РНК. Клетка получает новый код действия, она перестает функционировать по своему назначению и начинает воспроизводить вирусы. Когда для этого воспроизводства у клетки истощаются ресурсы, она погибает и разваливается. А множество сделанных ею вирусов начинают свой поиск — к кому бы прикрепиться. Процесс саморазмножения вируса в клетке называется лизисом.

Как возникли вирусы? Существует несколько теорий:

  1. Согласно регрессивной гипотезе, вирусы когда-то были мелкими клетками, которые паразитировали в клетках более крупных. Ведя паразитический образ жизни, они утратили лишние при такой жизни органы и гены, оставив только то, что полезно для паразитирования и став при этом намного меньше.
  2. Еще есть гипотеза клеточного происхождения, которую называют гипотезой кочевания, или гипотезой побега. Внутри генома существуют некоторые зоны, которые с течением времени меняют свое местоположение в геноме. Возможно, в процессе репликации при делении клетки какой-то отрезок РНК выпал из большого генома. Выпал и стал независимым, отщипнув себе кусочек оболочки при делении клетки. Такие кусочки РНК, транспозоны («прыгающие гены»), были открыты в геноме кукурузы в 1950 году микробиологом Барбарой Макклинток.
  3. Есть гипотеза коэволюции. Ученые открыли разнообразные неклеточные формы жизни. Например, существуют вироиды — молекулы РНК, не имеющие своей собственной оболочки, а потому к вирусам их отнести нельзя. Но они тоже патогенны — тоже паразитируют, хотя только на клетках растений. Теория коэволюции предполагает, что и вироиды, и вирусы развивались и эволюционировали вместе с клетками, возникнув из тех самых первых РНК, плававших в праокеане. Из каких-то РНК образовались клетки, а из каких-то — вирусы или вироиды.

Все три гипотезы друг друга дополняют и ни одна не является всеобъемлющей и объясняющей все особенности функционирования вирусов.

Какие вирусные заболевания мы знаем?

  • Среди вирусных заболеваний есть как легкие — простуда, грипп, так и смертельно опасные — СПИД, гепатиты В и С, оспа, корь.

Иногда те заболевания, которые нам кажутся легкими, могут протекать очень тяжело и оказаться смертельными.

Так каждую зиму миллионы людей болеют гриппом. Как только почувствовал себя заболевшим — сразу к врачу, он даст больничный максимум на две недели, пропишет лекарства, но честно скажет, что главное — отлежаться, укрыться теплым одеялом и побольше пить горячего и с кислинкой.

И мало кто помнит, что в 1918 году пандемия гриппа «испанки» убила во всем мире около 50 миллионов человек (а говорят, что если считать погибших по всем континентам, так и до 100 миллионов погибших окажется). Вот вам и легкая болезнь! И каждый год врачи-эпидемиологи боятся, что новая эпидемия гриппа окажется похожей на «испанку». Ведь каждый год вирус гриппа немного мутирует и вакцинация от него уже может оказаться бессильной.

Смертельная геморрагическая лихорадка Эбола, СПИД, оспа — как от них спастись? Сегодняшняя медицина для защиты от некоторых из них может предложить вакцинацию. А от некоторых и вакцины не существует, единственный способ не заболеть — остерегаться, принимать все возможные меры предосторожности, чтобы не подхватить заболевание. При эпидемиях таких болезней объявляют карантин.

В наше время наиболее эффективными медицинскими мерами против вирусных инфекций являются вакцинации, создающие иммунитет к инфекции, и противовирусные препараты, избирательно ингибирующие репликацию вирусов. Уничтожать сами вирусы мы не умеем. Но в общем, пока мы справляемся с этой угрозой.

Внешний вид вируса-бактериофага
Внешний вид вируса-бактериофага
Фото: ru.wikipedia.org

Так что же такое вирусы? Дело в том, что вирус, как форма жизни, вызывает кучу вопросов. Они вроде бы живые. Они вызывают болезни, как и болезнетворные бактерии. Но жизнь — это всегда метаболизм. Клетки поглощают какие-то вещества, выделяют какие-то другие, продукты своего метаболизма.

  • А у вирусов метаболизма нет. Они ничего не поглощают и ничего не выделяют. У них одна функция — присоединиться к клетке определенного типа, заякорить ее, пробить оболочку и запустить внутрь свое РНК. На этом функционирование вируса, его «жизнь» заканчивается.

А метаболизм — самое базовое свойство любой жизни. Да и внешний вид вирусов посмотрите — посадочный модуль космического корабля. Летит в микрокосмосе, садится на клетку-планету, огромную по сравнению с ним, посадочные «ноги» амортизируют, осуществляя мягкую посадку. Командный отсек содержит РНК, встроенный бур пробивает поверхность «планеты» — и РНК впрыскивается внутрь клетки. Миссия выполнена, пустая оболочка вируса больше не нужна.

Так жив или мертв этот сверхмикрокорабль?

Статья опубликована в выпуске 8.12.2019

Комментарии (0):

Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Войти через социальные сети: