Вирусы: ни живые, ни мертвые

0
Они проникают в организмы самым хитрым образом

В разгар эпидемии вируса гриппа во многих странах и коронавируса в Китае задумаемся, а что, собственно представляют собой эти «звери»? Это о них можно сказать «ни живой, ни мертвый». Действительно, вирусы – организмы, не похожие ни на что другое на Земле.

Они представляют собой небольшие кусочки генетического материала (ДНК или РНК), упакованные в белковую оболочку. Но мы до сих пор не знаем, являются ли вирусы живыми организмами или нет.

Родственники клеток

Дело в том, что вирус не подпадает под определение жизни, какой мы её понимаем сейчас. Существует много жизненно важных процессов, например, способность к метаболизму, которой вирусы не обладают. Им доступен лишь один жизненный процесс — размножение, но и для этого им необходимо захватить другую клетку и воспользоваться её генетическими инструментами. Тем не менее, за последние 10 лет стали всплывать доказательства, говорящие, что вирусы все-таки могут быть живыми. Одним из них стало открытие мимивирусов — гигантских вирусов с огромными геномными библиотеками, которые могут быть больше, чем у некоторых бактерий. Для сравнения, у вируса Эболы всего лишь 7 генов.

Главным же вопросом продолжает оставаться эволюционная история вирусов. Учёные из Иллинойского университета взяли на себя амбициозную задачу проследить развитие вирусов. А эти неклеточные формы жизни определённо эволюционируют — спросите об этом любого врача — и обладают огромным разнообразием (на сегодня описано менее 4900 видов, но их количество оценивается в несколько миллионов). Поскольку маленькие РНК и ДНК в процессе репликации частично смешиваются с ДНК клетки-носителя, при делении вирусов часто возникают мутации. Это значительно усложняет изучение их эволюционной истории.

Для решения этой проблемы учёные обратили внимание на белковые цепи — уникальные формы белков, которые позволяют вирусам и клеткам выполнять их основные функции. Формы этих цепей закодированы в генах и не меняются с течением времени, что позволяет заглянуть в их прошлое.

Исследователи проанализировали белковые цепи 5080 организмов — 3460 вирусов и 1620 клеток, представляющих все ветки дерева жизни. В результате выяснилось, что 442 белковые цепи были общими для вирусов и клеток, и лишь 66 — уникальны для вирусов. Это позволяет предположить, что вирусы обладали однажды схожими с клетками функциями (и, таким образом, были живыми), а затем что-то заставило их измениться. В какой-то момент геномы этих древних вирусных клеток сократились, в результате чего последние превратились в вирусы, какими мы их знаем сегодня.

Как работают вирусы

Вирусы славятся своей агрессивной и инфекционной природой. Большинство из них вызывают разнообразные заболевания – от легкой простуды до тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС) — более известного как атипичная пневмония. Но чтобы выжить, вирусу необходим хозяин — живой организм, способный дать вирусу все необходимое для продолжения существования. Когда вирус попадает в клетки хозяина, он захватывает ее клеточные механизмы, высвобождая новые вирусные частицы. Эти частицы впоследствии заражают все большее количество клеток и в результате вызывают болезнь.

Пока же вирус находится вне клетки, он существует в виде независимой частицы. Размер этой частицы настолько мал, что разглядеть в простой световой микроскоп большую часть вирусов просто невозможно. Его размер примерно в 100 раз меньше размера бактерии, а форма варьируется от просто спиральной до более сложных структур. Одна из форм похожа на корону. Это семейство из 40 видов вирусов называется коронавирусами.

Обретя хозяина, вирус проходит несколько этапов. Первый называется прикрепление. На этом этапе создаются связи между белками оболочки вируса и поверхности клетки-хозяина. Иногда вирусы взаимодействуют только с определенными клетками, как, например, ВИЧ с лейкоцитами.

На втором этапе происходит проникновение в клетку-хозяина. После этого вирус освобождается от своей оболочки и запускает свой геном в клетку. Способ освобождения бывает разным. Оболочка может растворяться ферментами самого вируса или делать это за счет элементов внутри клетки. После этого вирус размножается, далее он собирается в структуры и на последнем этапе покидает клетку после ее гибели. Зачастую это происходит из-за разрыва клеточной мембраны.

Интересно происхождение вируса гриппа. Первыми его носителями стали домашние животные – утки, куры, свиньи и т.д. Так что люди стали болеть гриппом благодаря животноводству. С течением времени вирус гриппа адаптировался к человеку и сумел закрепиться в его клетках.

Борцы с опасными бактериями

Но не нужно думать, что все вирусы плохие. Некоторые способны фактически убивать бактерии, в то время как другие борются со своими более опасными собратьями. Например, бактериофаги (или фаги) — это вирусы, которые заражают и уничтожают определенные бактерии. Они обнаружены в слизистой оболочке пищеварительного, дыхательного и репродуктивного трактов. Слизь — это густой, похожий на желе материал. Основная задача слизи — сделать так, чтобы вредоносные бактерии не попадали внутрь, и защитить клетки организма от заражения. Согласно данным недавних исследований, присутствующие в слизи фаги являются частью естественной иммунной системы человека. Они защищают организм от вторжения бактерий.

Некоторые вирусы, с которыми мы сталкиваемся, защищают нас от заражения опасными патогенами. Например, латентные (скрытые) вирусы герпеса могут помочь естественным клеткам-киллерам человека (особый тип белых кровяных клеток) распознавать раковые клетки и клетки, инфицированные другими патогенами. Есть еще один интересный пример — известно, что норовирусы (например, кишечный грипп) защищают кишечник мышей, когда тем дают антибиотики. Защитные кишечные бактерии, убитые антибиотиками, сделали мышей восприимчивыми к кишечным инфекциям. Но в отсутствие хороших бактерий эти норовирусы смогли защитить своих хозяев.

В последнее время лекарства на основе вирусов неплохо себя зарекомендовали как средство борьбы с раком. Так, наблюдения показали, что штамм вируса Коксаки уничтожил раковые клетки на внутренней оболочке мочевого пузыря. В исследовании приняли участие 15 пациентов, и у большинства из них всего через неделю лечения опухоль стала значительно меньше. А у одного из пациентов в организме вообще не осталось никаких следов болезни.

Авторы исследования полагают, что эта методика лечения рака мочевого пузыря, которая не сопровождается серьезными побочными эффектами, может стать новым словом в онкологии.

Подготовила Анна Попенко,
по материалам Hi-news.ru, «Вечерний Харьков»

Share.

Comments are closed.