Чому віруси не вважають живими організмами. Чи відносяться віруси до живої природи? Що визначає життя

Вірус імунодефіциту людини (ВІЛ)

ВІРУС: СУЩЕСТВО АБО РЕЧОВИНА?
Протягом останніх 100 років вчені не раз змінювали своє уявлення про природу вірусів, мікроскопічних переносників хвороб.

В кінці XIX століття було встановлено, що деякі хвороби, викликають частинки, схожі на бактерії, але набагато більш дрібні. Оскільки вони мали біологічну природу і передавалися від однієї жертви до іншої, викликаючи однакові симптоми, віруси стали розглядати як найдрібніші живі організми, що несуть генетичну інформацію.

Зведення вірусів до рівня неживих хімічних об'єктів відбулося після 1935 рколи Уенделл Стенлі (Wendell Stanley) вперше закристалізуватися вірус тютюнової мозаїки. Виявилося, що кристали складаються з складних біохімічних компонентів і не володіють необхідним для біологічних систем властивістю - метаболічної активністю. У 1946 р вчений отримав за цю роботу Нобелівську премію з хімії, а не по фізіології або медицини.

Але коли вірус проникає в клітину (після чого її називають клітиною-господарем), картина змінюється. Він скидає білкову оболонку і підпорядковує собі весь клітинний апарат, змушуючи його синтезувати вірусні ДНК або РНК і вірусні білки відповідно до інструкцій, записаними в його геномі. Далі відбувається самосборка вірусу з цих компонентів і з'являється нова вірусна частка, готова інфікувати інші клеткі.Такая схема змусила багатьох вчених по-новому поглянути на віруси. Їх стали розглядати як об'єкти, що знаходяться на кордоні між живим і неживим світами.Цікавий такий факт: при тому, що довгий часбіологи розглядали вірус як "білкову коробку", наповнену хімічними деталями, вони використовували його здатність до реплікації в господарській клітці для вивчення механізму кодування білків. Сучасна молекулярна біологія багато в чому зобов'язана своїми успіхами інформації, отриманої при вивченні вірусів.

Бактерія ж - живий організм, і хоча вона складається всього з однієї клітини, вона може виробляти енергію і синтезувати речовини, що забезпечують її існування і відтворення. Що в цьому контексті можна сказати про насіння? Не всяке насіння проявляє ознаки життя. Однак, перебуваючи в спокої, воно містить той потенціал, який отримало від безсумнівно живої субстанції і який за певних умов може реалізуватися. У той же час насіння можна необоротно зруйнувати, і тоді потенціал залишиться нереалізованим. В цьому плані вірус більше нагадує насіння, ніж живу клітину: у нього є якісь можливості, які можуть і не здійснитися, проте немає здатності до автономного існування.

Медицина. Здоров'я. Рак. Онкологія. Хвороби. Лікування. Інфекції. Віруси. Вірус імунодефіциту людини.

Про найбільш частих причиниімунних порушень Ви можете дізнатися на сторінці & laquoПРІЧІНИ иммунопатологий & raquo.
Про сучасні методи організації лікування у дітей та дорослих різних иммунопатологий і пов'язаних з ними захворювань (алергій, імунодефіцитів, діатезу, дисбактеріозів, бронхітів, дерматитів, різних бактеріальних і вірусних інфекцій) дивіться на сторінці & laquoДІАГНОСТІКА І ЛІКУВАННЯ & raquo.
З перерахуванням захворювань, пов'язаних з порушеннями імунного статусу, ви можете ознайомитися на сторінці & laquoСПІСОК ЗАХВОРЮВАНЬ & raquo.

роль иммунопатологий
в розвитку вірусних захворювань
у дітей і дорослих

В даний час ліків проти вірусів, тобто речовин, ефективно вбивають або блокуючих в хворому організмі безпосередньо самі віруси, не тільки не існує, але навіть теоретично не проглядається можливість їх появи в доступному для огляду майбутньому.

При лікуванні вірусних захворювань, основною причиною яких є ті чи інші імунодефіцитні стани хворих, використовуються різні методи, що стимулюють власні захисні механізми організму, що не у всіх випадках досить ефективно на тлі вже наявного иммунопатологического стану. Тому вірусні захворювання представляють істотну небезпеку для значної частини людей, які страждають імунодефіцитами. Адже тільки в ХХ-му столітті тільки від чорної віспи (поки з нею не покінчили з допомогою масових вакцинацій в 1982 г) загинуло 280 мільйонів чоловік. Але при всіх виникали епідемії самих різних хвороб завжди було багато людей, які без усякого захисту з початку до кінця епідемії працювали безпосередньо з хворими і при цьому самі залишалися здоровими.

З вірусними захворюваннямиможе впоратися тільки імунний захист організму, Яка пізнає що з'явилися клітини зі зміненою генетикою і знищує їх, не дозволяючи продукувати віріони. Віруси поширені повсюдно і постійно атакують всі живі істоти. Тому в організмі здорової людини кожну секунду розпізнається і знищується близько 3-х тисячуражених клітин - імунні реакції безперервно цілодобово борються за збереження життєздатності в навколишньому середовищу, забезпечуючи захист від безлічі неминуче проникають в організм різних видів патогенної мікрофлори.

Порушення функціонування імунного захисту людини, при яких організм недостатньо ефективно пізнає клітини зі зміненою (чужий по відношенню до даного організму) генетикою, призводять до безконтрольного збільшення кількості уражених клітин і розвитку вірусних та інших інфекційних захворювань, а в більш важких випадках і до розвитку онкологічних процесів , при яких також характерно безконтрольне розмноження клітин зі зміненим генетичним апаратом (ракових клітин). Тому тривало перебігають або протікають у важкій формі вірусні захворювання розглядаються в сучасній медицині як передракові стани.

Про віруси

Протягом останніх 100 років вчені не раз змінювали своє уявлення про природу вірусів, мікроскопічних переносників хвороб. Проблема полягає в тому, що віруси дуже малі в порівнянні з бактеріями і, в більшості випадків, не можуть спостерігатися в оптичний мікроскоп. Тільки поява в 1950-х роках електронної мікроскопії дозволило безпосередньо вивчати структуру вірусів. (Цікаво, що електронний мікроскоп винайшов та ж людина, який в 1930-х заклав теоретичні та технічні основи і створив всю структуру сучасного телебачення - американець російського походження Володимир Кузьмич Зворикін - 1888-1982 р.р.)

Спочатку віруси вважали отруйними речовинами, потім - однією з форм життя, потім - біохімічними сполуками. Сьогодні припускають, що вони існують між живим і неживим світами і є основними учасниками еволюції як переносники міжвидової генетичної інформації, Генетично пов'язуючи все живе в єдине розвивається ціле - біосферу Землі. Переважна більшість вірусів абсолютно нешкідлива для людини.

В кінці XIX століття було встановлено, що деякі хвороби, в тому числі сказ і ящур, викликають частинки, схожі на бактерії, але набагато більш дрібні. Оскільки вони мали біологічну природу і передавалися від однієї жертви до іншої, викликаючи однакові симптоми, віруси стали розглядати як найдрібніші живі організми, що несуть генетичну інформацію.

Зведення вірусів до рівня неживих хімічних об'єктів відбулося після 1935 року, коли Уенделл Стенлі (Wendell Stanley) вперше отримав вірус тютюнової мозаїки в кристалічній формі. Виявилося, що кристали складаються з складних біохімічних компонентів і не володіють необхідним для біологічних систем властивістю - метаболічної активністю. У 1946 р вчений отримав за цю роботу Нобелівську премію з хімії, а не по фізіології або медицини.

Подальші дослідження Стенлі чітко показали, що будь-який вірус складається з нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), упакованої в білкову оболонку. Крім захисних білків у деяких з них є специфічні вірусні білки, що беруть участь в інфікуванні клітини. Якщо судити про віруси тільки з цього опису, то вони дійсно більше схожі на хімічні субстанції, ніж на живий організм. Але коли вірус проникає в клітину (після чого її називають клітиною-господарем), картина змінюється. Він скидає білкову оболонку і підпорядковує собі весь клітинний апарат, змушуючи його синтезувати вірусні ДНК або РНК і вірусні білки відповідно до інструкцій, записаними в його геномі. Далі відбувається самосборка вірусу з цих компонентів і з'являється нова вірусна частка, готова інфікувати інші клітини.

Така схема змусила багатьох вчених по-новому поглянути на віруси. Їх стали розглядати як об'єкти, що знаходяться на кордоні між живим і неживим світами. За словами вірусологів Марка ван Регенмортеля (M.H.V. van Regenmortel) з Страсбурзького університету у Франції і Брайана Махи (B.W. Mahy) з центрів по профілактиці захворювань і контролю за їх розповсюдженням, такий спосіб існування можна назвати "життям в борг". Цікавий такий факт: при тому, що довгий час біологи розглядали вірус як "білкову коробку", наповнену хімічними деталями, вони використовували його здатність до реплікації в господарській клітці для вивчення механізму кодування білків. Сучасна молекулярна біологія багато в чому зобов'язана своїми успіхами інформації, отриманої при вивченні вірусів.

Вірус імунодефіциту людини

Вчені кристалізувалися більшість клітинних компонентів (рибосоми, мітохондрії, мембранні структури, ДНК, білки) і сьогодні розглядають їх або як "хімічні машини", або як матеріал, який ці машини використовують або виробляють. Подібний погляд на складні хімічні структури, що забезпечують життєдіяльність клітини, і став причиною не надто великий заклопотаності молекулярних біологів статусом вірусів. Дослідники цікавилися ними тільки як агентами, здатними використовувати клітини в своїх цілях або служити джерелом інфекції. Більш складна проблема, що стосується вкладу вірусів в еволюцію, залишається для більшості вчених несуттєвою.

Живий або неживої?

Що означає слово "живий"? Більшість вчених сходяться на думці, що крім здатності до самовідтворення живі організми повинні володіти і іншими властивостями. Наприклад, життя будь-якої істоти завжди обмежується в часі - воно народжується і вмирає. Крім того, живі організми мають певний ступінь автономії в біохімічному сенсі, тобто в якійсь мірі покладаються на власні метаболічні процеси, що забезпечують їх речовинами і енергією, які і підтримують їх існування.

Камінь, так само як і крапелька рідини, в якій протікають метаболічні процеси, але яка не містить генетичного матеріалу і не здатна до самовідтворення, безсумнівно, неживий об'єкт. Бактерія ж - живий організм, і хоча вона складається всього з однієї клітини, вона може виробляти енергію і синтезувати речовини, що забезпечують її існування і відтворення. Що в цьому контексті можна сказати про насіння? Не всяке насіння проявляє ознаки життя. Однак, перебуваючи в спокої, воно містить той потенціал, який отримало від безсумнівно живої субстанції і який за певних умов може реалізуватися. У той же час насіння можна необоротно зруйнувати, і тоді потенціал залишиться нереалізованим. В цьому плані вірус більше нагадує насіння, ніж живу клітину: у нього є якісь можливості, які можуть і не здійснитися, проте немає здатності до автономного існування.

Можна також розглядати живе і як стан, в яке при певних умовах переходить система, що складається з неживих компонентів, що володіють певними властивостями. Як приклад подібних складних (емерджентних) систем можна привести життя і свідомість. Щоб досягти відповідного статусу, у них повинен бути певний рівень складності. Так, нейрон (сам по собі або навіть у складі нейронної мережі) не володіє свідомістю, для цього необхідний мозок. Але і інтактний мозок може бути живим в біологічному сенсі і в той же час не забезпечувати свідомість. Точно так же ні клітинні, ні вірусні гени або білки самі по собі не служать живою субстанцією, а клітина, позбавлена ядра, схожа з обезголовленим людиною, оскільки не має критичного рівня складності. Вірус теж не здатний досягти подібного рівня. Так що життя можна визначити як якесь складне Емерджентні стан, що включає такі ж основні "будівельні блоки", якими володіє і вірус. Якщо йти за такою логікою, то віруси, не будучи живими об'єктами в строгому сенсі цього слова, все ж не можуть бути віднесені до інертних систем: вони знаходяться на кордоні між живим і неживим.

реплікації вірусу

Віруси, безперечно, мають властивість, властивим всім живим організмам, - здатністю до відтворення, хоча і при неодмінної участі клітини-господаря. На малюнку зображена реплікація вірусу, геном якого - дволанцюжкова ДНК. Процес реплікації фагів (вірусів, що інфікують бактерій, що не містять ядра), РНК-вірусів і ретровірусів відрізняється від наведеного тут лише в деталях.

Віруси і еволюція

У вірусів є своя, дуже довга еволюційна історія, висхідна до витоків виникнення одноклітинних організмів. Так, деякі вірусні системи репарації, які забезпечують вирізання неправильних підстав з ДНК і ліквідацію пошкоджень, що виникли під дією радикалів кисню, і т.д., є тільки у окремих вірусів і існують в незмінному вигляді мільярди років.

Дослідники не заперечують, що віруси грали якусь роль в еволюції. Але, вважаючи їх неживою матерією, вони ставлять їх в один ряд з такими факторами, як кліматичні умови. Такий фактор впливав на організми, які володіли що змінюються, генетично детермініруемих ознаками, ззовні. Організми, більш стійкі до цього впливу, успішно виживали, розмножувалися і передавали свої гени наступним поколінням.

Однак насправді віруси впливали на генетичний матеріал живих організмівне опосередковано, а самим що ні на є прямим чином - вони обмінювалися з ним своїми ДНК і РНК, тобто були гравцями на біологічному полі. Великим сюрпризом для лікарів і біологів-еволюціоністів стало те, що велика частина вірусів виявилася цілком нешкідливими створіннями, не пов'язаними ні з якими хворобами. Вони спокійно дрімають усередині клітин-господарів або використовують їх апарат для свого неспішного відтворення без жодного збитку для клітини. У таких вірусів є маса хитрощів, що дозволяють їм уникнути невсипущого ока імунної системи клітини - для кожного етапу імунної відповіді у них заготовлено ген, який цей етап контролює або видозмінює в свою користь.

Більш того, в процесі спільного проживання клітини і вірусу вірусний геном (ДНК або РНК) "колонізує" геном хазяйської клітини, забезпечуючи його все новими і новими генами, які в підсумку стають невід'ємною частиною генома даного виду організмів. Віруси роблять більш швидке і пряму дію на живі організми, ніж зовнішні фактори, Які здійснюють відбір генетичних варіантів. Численність популяцій вірусів укупі з їх високою швидкістю реплікації і високою частотою мутацій перетворює їх на основне джерело генетичних інновацій, постійно створює нові гени. Який-небудь унікальний ген вірусного походження, подорожуючи, переходить від одного організму до іншого і вносить вклад в еволюційний процес.

ВІЧНО ЖИВІ

Віруси, що займають проміжне положення між живим і неживим, виявляють несподівані властивості. Ось одне з них. Зазвичай віруси реплікуються тільки в живих клітинах, але здатні рости і в загиблих клітинах, а іноді навіть повертають останніх до життя. Як не дивно, але деякі віруси, будучи зруйнованими, можуть відродитися до "життя в борг".

Клітка, у якої знищена ядерна ДНК, - справжній "покійник": вона позбавлена генетичного матеріалу з інструкціями про діяльність. Але вірус може використовувати для своєї реплікації що залишилися цілими компоненти клітини і цитоплазму. Він підпорядковує собі клітинний апарат і змушує його використовувати вірусні гени як джерело інструкцій для синтезу вірусних білків і реплікації вірусного генома. Унікальна здатність вірусів розвиватися в загиблих клітинах найбільш яскраво проявляється, коли господарями служать одноклітинні організми, перш за все населяють океани. (Переважна кількість вірусів мешкає на суші. За оцінками фахівців, в Світовому океані налічується не більше 1030 видів вірусних частинок.)

Вірус тютюнової мозаїки

Бактерії, фотосинтезуючі ціанобактерії і водорості, потенційні господарі морських вірусів, нерідко гинуть під дією ультрафіолетового випромінювання, яке руйнує їх ДНК. При цьому деякі віруси ( "постояльці" організмів) включають механізм синтезу ферментів, які відновлюють пошкоджені молекули хазяйської клітини і повертають її до життя. Наприклад, ціанобактерії містять фермент, який бере участь у фотосинтезі, і під дією надлишкової кількості світла іноді руйнується, що призводить до загибелі клітини. І тоді віруси під назвою ціанофагі "включають" синтез аналога бактеріального фотосинтезуючого ферменту, більш стійкого до УФ-випромінювання. Якщо такий вірус інфікує тільки що загиблу клітину, Фотосинтезуючі фермент може повернути останню до життя. Таким чином, вірус грає роль "генного реаніматора".

Надлишкові дози УФ-випромінювання можуть призвести до загибелі і ціанофагов, проте іноді їм вдається повернутися до життя за допомогою множинної репарації. Зазвичай в кожній хазяйської клітині присутні кілька вірусів, і в разі їх пошкодження вони можуть зібрати вірусний геном по частинах. Різні частини геному здатні служити постачальниками окремих генів, які спільно з іншими генами відновлять функції геному в повному обсязі без створення цілого вірусу. Віруси - єдині з усіх живих організмів, здатні, як птах Фенікс, відроджуватися з попелу.

За даними Міжнародного консорціуму з секвенування генома людини, від 113 до 223 генів, наявних у бактерій і людини, відсутні у таких добре вивчених організмів, як дріжджі Sacharomyces cerevisiae, плодова мушка Drosophila melanogaster і круглий хробак Caenorhabditis elegans, які знаходяться між двома крайніми лініями живих організмів. Одні вчені вважають, що дріжджі, плодова мушка і круглий хробак, що з'явилися після бактерій, але до хребетних, просто втратили відповідні гени в якийсь момент свого еволюційного розвитку. Інші ж вважають, що гени були передані людині проникли в його організм бактеріями.

Разом з колегами з Інституту вакцин та генної терапії при Орегонському університеті охорони здоров'я ми припускаємо, що існував третій шлях: від початку гени мали вірусне походження, але потім колонізували представників двох різних ліній організмів, наприклад бактерій і хребетних. Ген, яким обдарувала людство бактерія, міг бути переданий двом згаданим лініях вірусом.

Більш того, ми впевнені, що саме клітинне ядро має вірусне походження. Поява ядра (структури, що є тільки у еукаріот, в тому числі у людини, і відсутньої у прокаріотів, наприклад у бактерій) не можна пояснити поступовою адаптацією прокаріотів до умов, що змінюються. Воно могло сформуватися на основі предсуществующей високомолекулярної вірусної ДНК, що побудувала собі постійне "житло" усередині клітини прокаріотів. Підтвердженням цьому служить факт, що ген ДНК-полімерази (ферменту, який бере участь в реплікації ДНК) фага Т4 (фагами називають віруси, які інфікують бактерії) за своєю нуклеотидної послідовності близький до генів ДНК-полімерази як еукаріот, так і заражають їх вірусів. Крім того, Патрік Фортер (Patrick Forterre) з Південного паризького університету, який досліджував ферменти, що беруть участь в реплікації ДНК, прийшов до висновку, що гени, що детермінують їх синтез у еукаріот, мають вірусне походження.

Вірус синього язика

Віруси впливають абсолютно на всі форми життя на Землі, а часто і визначають їх долю. При цьому вони теж еволюціонують. Прямим доказом служить поява нових вірусів, таких як вірус імунодефіциту людини (ВІЛ), що викликає СНІД.

Віруси постійно видозмінюють кордон між біологічним і біохімічним світами. Чим далі ми будемо просуватися в дослідженні геномів різних організмів, тим більше будемо виявляти свідоцтв присутності в них генів з динамічного, дуже стародавнього пулу. Лауреат Нобелівської премії Сальвадор Лурія (Salvador Luria) в 1969 р так говорив про вплив вірусів на еволюцію: "Можливо, віруси з їх здатністю включатися в клітинний геном і залишати його були активними учасниками процесу оптимізації генетичного матеріалу всіх живих істот в ході еволюції. Просто ми цього не помітили ". Незалежно від того, до якого світу - живій або неживому - ми будемо відносити віруси, прийшов час розглядати їх не ізольовано, а з урахуванням постійного зв'язку з живими організмами.

У числі інших використані матеріали Луїса Вілляреала (Luis P. Villarreal) - директора Центру з вивчення вірусів при Каліфорнійському університеті в м Ірвайн, опубліковані в журналі "У світі науки".

* * * * * * *

НОВІ ПОВІДОМЛЕННЯ:

* * * * * * *

Віруси відкриті Д. І. Ивановским (1892 р вірус тютюнової мозаїки).

Якщо віруси виділити в чистому вигляді, то вони існують у формі кристалів (у них немає власного обміну речовин, розмноження та інших властивостей живого). Через це багато вчених вважають віруси проміжною стадією між живими і неживими об'єктами.

Віруси - це некліткова форма життя.Вірусні частинки (віріони) - це не клітини:

віруси набагато менше клітин;
віруси набагато простіше клітин за будовою - складаються тільки з нуклеїнової кислоти та білкової оболонки, що складається з безлічі однакових молекул білка.
віруси містять або ДНК, або РНК.

Синтез компонентів вірусу:

У нуклеїнової кислоти вірусу міститься інформація про вірусних білках. Клітка робить ці білки сама, на своїх рибосомах.
Нуклеїнових кислот вірусу клітина розмножує сама, за допомогою своїх ферментів.
Потім відбувається самосборка вірусних частинок.

Значення вірусів:

викликають інфекційні захворювання (грип, герпес, СНІД і т.д.)
деякі віруси можуть вбудовувати свою ДНК в хромосоми клітини-хазяїна, викликаючи мутації.

СНІД

Вірус СНІДу дуже нестійкий, на повітрі легко руйнується. Заразитися ним можна тільки при статевих контактах без презерватива і при переливанні зараженої крові.

відповідь

Установіть відповідність між ознаками біологічного об'єкта і об'єктом, до якого відноситься дана ознака: 1) бактеріофаг, 2) кишкова паличка. Запишіть цифри 1 і 2 в правильному порядку.
А) складається з нуклеїнової кислоти і капсида
Б) клітинна стінка з муреина
В) поза організмом знаходиться в вигляді кристалів
Г) може перебувати в симбіозі з людиною
Д) має рибосоми
Е) має хвостовий канал

відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Доклеточного форми життя вивчає наука
1) вірусологія
2) мікологія
3) бактеріологія
4) гістологія

відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Вірус СНІДу вражає в крові людини
1) еритроцити
2) тромбоцити
3) лімфоцити
4) кров'яні пластинки

відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Клітини яких організмів уражаються бактериофагом?
1) лишайників
2) грибів
3) прокаріотів
4) найпростіших

відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Вірус імунодефіциту вражає в першу чергу
1) еритроцити
2) тромбоцити
3) фагоцити
4) лімфоцити

відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. В якому середовищі вірус СНІДу, як правило, гине
1) в лімфі
2) в грудному молоці
3) в слині
4) на повітрі

відповідь

Виберіть один, найбільш правильний варіант. Віруси володіють такими ознаками живого, як
1) харчування
2) зростання
3) обмін речовин
4) спадковість

відповідь

1. Встановіть правильну послідовність стадій розмноження ДНК-вірусів. Запишіть в таблицю відповідну послідовність цифр.
1) вихід вірусу в навколишнє середовище
2) синтез білка вірусу в клітці
3) впровадження ДНК в клітину
4) синтез ДНК вірусу в клітці
5) прикріплення вірусу до клітини

відповідь

2. Установіть послідовність етапів життєвого циклу бактеріофага. Запишіть відповідну послідовність цифр.
1) біосинтез ДНК і білків бактеріофага бактеріальної клітиною
2) розрив оболонки бактерії, вихід бактеріофагів і зараження нових бактеріальних клітин
3) проникнення ДНК бактеріофага в клітку і вбудовування його в кільцеву ДНК бактерії
4) прикріплення бактеріофага до оболонки бактеріальної клітини
5) складання нових бактеріофагів

відповідь

1) мають неоформлене ядро
2) розмножуються тільки в інших клітинах
3) не мають мембранних органоїдів
4) здійснюють хемосинтез
5) здатні кристалізуватися
6) утворені білковою оболонкою і нуклеїнової кислотою

відповідь

Виберіть три вірних відповіді з шести і запишіть цифри, під якими вони вказані. Віруси, на відміну від бактерій
1) мають клітинну будову
2) мають неоформлене ядро
3) утворені білковою оболонкою і нуклеїнової кислотою
4) відносяться до свободноживущим формам
5) розмножуються тільки в інших клітинах
6) є неклеточной формою життя

відповідь

1. Установіть відповідність між ознакою організму і групою, для якої він характерний: 1) прокаріоти, 2) віруси.
А) клітинну будову тіла
Б) наявність власного обміну речовин
В) вбудовування власної ДНК в ДНК клітини господаря
Г) складається з нуклеїнової кислоти та білкової оболонки
Д) розмноження поділом надвоє
Е) здатність до зворотної транскрипції

відповідь

Виберіть два вірних відповіді з п'яти і запишіть цифри, під якими вони вказані. Обмін речовин як властивість живого характерний для
1) вірусів рослин
2) найпростіших
3) грунтових бактерій
4) вірусів тварин
5) бактеріофагів

відповідь

Віруси є заразними, крихітними і досить неприємними. Але чи живі вони?

Не зовсім, хоча це залежить від того, що ви маєте на увазі під визначенням «живий». Живі істоти, такі як рослини і тварини, містять клітинний механізм, який дозволяє їм самовідтворюватися. Віруси ж є вільними формами ДНК або РНК, які не можуть відтворюватися самостійно.

"Швидше за все, віруси повинні вторгатися в живий організм, щоб мати здатність до розмноження", - сказав доктор Отто Янг, професор медицини та мікробіології, імунології та молекулярної генетики в школі медицини Університету Каліфорнії, Лос-Анджелес.

Віруси складаються з РНК або ДНК. Вони просто копіюють самих себе, захоплюючи механізм клітин для власної реплікації.

характеристики життя

Незліченні філософи і вчені обговорювали, як визначити, чи є якийсь об'єкт живим. Відповідно до прийнятої характеристиці життя, всі живі істоти повинні мати можливість реагувати на подразники, рости з плином часу, виробляти потомство, підтримувати стабільну температуру тіла, засвоювати енергію, складатися з однієї або декількох елементарних осередків і адаптуватися до навколишнього середовища.

Проте існує форма життя, яка не підходить під кожну з цих характеристик. Більшість гібридних тварин, таких як мули (гібриди ослів і коней), не можуть розмножуватися, тому що є стерильними. Крім того, камені можуть рости, хоча і пасивним способом, за допомогою нового матеріалу, що протікає через них. Але ця проблема класифікації йде, коли використовується більш просте визначення життя.

Прості визначення життя

"Візьміть кішку, рослина і камінь і залиште їх у кімнаті на кількох днів, - сказав Амеша Адалджа - лікар і науковий співробітник Центру Джона Хопкінса з безпеки в області охорони здоров'я в Балтіморі. - Коли ви повернетеся, кішка і рослина поміняються, але камінь, по суті, залишиться тим же самим ".

Як і камінь, більшість вірусів залишаться незмінними, якщо їх залишити на невизначений час в кімнаті. Крім того, вчений зазначив, що живі істоти відрізняються самогенеріруемимі і самодостатніми діями. Це означає, що вони можуть шукати засоби до існування і вести себе так, щоб бути в безпеці. Іншими словами, вони вживають заходів, необхідних для підтримки подальшого життя. Наприклад, рослина використовує коріння, щоб знайти воду, а тварина здатна відправитися на пошуки їжі.

На відміну від рослин або тварин, віруси не здатні на самогенеріруемие або самодостатні дії.

інертні об'єкти

Доктор Адалжа вважає, що віруси не можна класифікувати як живі організми. Вони, по суті, інертні, якщо не вступають в контакт з живою клітиною. Існують деякі характеристики вірусів, які визначають їх місце на кордоні з живими істотами: у них є генетичний матеріал - ДНК або РНК. Таким чином, віруси не можна назвати неживими, як, наприклад, камінь, але в той же час вчені не можуть віднести їх до категорії живих істот. По суті, вони навіть не можуть досягти рівня бактерій.

Все залежить від вашої точки зору

Доктор Ян згоден з цими висновками. Він каже, що без клітки вірус не може розмножуватися. З цієї точки зору, віруси дійсно неживі, якщо ви вважаєте, що головною ознакою життя є її здатність відтворити себе незалежно від інших умов.

Проте, якщо ваше визначення життя залежить від того, чи може об'єкт робити власні копії за допомогою інших, то віруси точно можна назвати живими.

Вважається, що найпершими формами життя на Землі були схожі на РНК молекули. При правильних умовах вони могли робити копії себе. Віруси, можливо, походять від цього предка, але втратили здатність до самовідтворення.

Віруси - істота або речовина?

Протягом останніх 100 років вчені не раз змінювали своє уявлення про природу вірусів, мікроскопічних переносників хвороб.

Зведення вірусів до рівня неживих хімічних об'єктів відбулося після 1935 року, коли Уенделл Стенлі (Wendell Stanley) вперше закристалізуватися вірус тютюнової мозаїки. Виявилося, що кристали складаються з складних біохімічних компонентів і не володіють необхідним для біологічних систем властивістю - метаболічної активністю. У 1946 р вчений отримав за цю роботу Нобелівську премію з хімії, а не по фізіології або медицини.

Подальші дослідження Стенлі чітко показали, що будь-який вірус складається з нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК), упакованої в білкову оболонку. Крім захисних білків у деяких з них є специфічні вірусні білки, що беруть участь в інфікуванні клітини. Якщо судити про віруси тільки з цього опису, то вони дійсно більше схожі на хімічні субстанції, ніж на живий організм. Але коли вірус проникає в клітину (після чого її називають клітиною-господарем), картина змінюється. Він скидає білкову оболонку і підпорядковує собі весь клітинний апарат, змушуючи його синтезувати вірусні ДНК або РНК і вірусні білки відповідно до інструкцій, записаними в його геном е. Далі відбувається самосборка вірусу з цих компонентів і з'являється нова вірусна частка, готова інфікувати інші клітини.

Бути чи не бути?

Що означає слово "живий"? Більшість вчених сходяться на думці, що крім здатності до самовідтворення живі організми повинні володіти і іншими властивостями. Наприклад, життя будь-якої істоти завжди обмежується в часі - воно народжується і вмирає. Крім того, живі організми мають певний ступінь автономії в біохімічному сенс е, тобто в якійсь мірі покладаються на власні метаболічні процеси, що забезпечують їх речовинами і енергі їй, які і підтримують їх існування.

Камінь, так само як і крапелька рідини, в якій протікають метаболічні процеси, але яка не містить генетичного матеріалу і не здатна до самовідтворення, безсумнівно, неживий об'єкт. Бактерія ж - живий організм, і хоча вона складається всього з однієї клітини, вона може виробляти енергі ю і синтезувати речовини, що забезпечують її існування і відтворення. Що в цьому контекст е можна сказати про насіння? Не всяке насіння проявляє ознаки життя. Однак, перебуваючи в спокої, воно містить той потенціал, який отримало від безсумнівно живої субстанції і який за певних умов може реалізуватися. У той же час насіння можна необоротно зруйнувати, і тоді потенціал залишиться нереалізованим. В цьому плані вірус більше нагадує насіння, ніж живу клітину: у нього є якісь можливості, які можуть і не здійснитися, проте немає здатності до автономного існування.

Можна також розглядати живе і як стан, в яке при певних умовах переходить система, що складається з неживих компонентів, що володіють певними властивостями. Як приклад подібних складних (емерджентних) систем можна привести життя і свідомість. Щоб досягти відповідного статусу, у них повинен бути певний рівень складності. Так, нейрон (сам по собі або навіть у складі нейрон ної мережі) не володіє свідомістю, для цього необхідний мозок. Але і інтактний мозок може бути живим в біологічному сенс е і в той же час не забезпечувати свідомість. Точно так же ні клітинні, ні вірусні гени або білки самі по собі не служать живою субстанцією, а клітина, позбавлена ядра, схожа з обезголовленим людиною, оскільки не має критичного рівня складності. Вірус теж не здатний досягти подібного рівня. Так що життя можна визначити як якесь складне Емерджентні стан, що включає такі ж основні "будівельні блоки", якими володіє і вірус. Якщо йти за такою логікою, то віруси, не будучи живими об'єктами в строгому сенс е цього слова, все ж не можуть бути віднесені до інертних систем: вони знаходяться на кордоні між живим і неживим.

реплікації вірусу

Віруси і еволюція

Однак насправді віруси впливали на генетичний матеріал живих організмів не опосередковано, а самим що ні на є прямим чином - вони обмінювалися з ним своїми ДНК і РНК, тобто були гравцями на біологічному полі. Великим сюрпризом для лікарів і біологів-еволюціоністів стало те, що велика частина вірусів виявилася цілком нешкідливими створіннями, не пов'язаними ні з якими хворобами. Вони спокійно дрімають усередині клітин-господарів або використовують їх апарат для свого неспішного відтворення без жодного збитку для клітини. У таких вірусів є маса хитрощів, що дозволяють їм уникнути невсипущого ока імунної системи клітини - для кожного етапу імунної відповіді у них заготовлено ген, який цей етап контролює або видозмінює в свою користь.

Більш того, в процесі спільного проживання клітини і вірусу вірусний геном (ДНК або РНК) "колонізує" геном хазяйської клітини, забезпечуючи його все новими і новими генами, які в підсумку стають невід'ємною частиною геном а даного виду організмів. Віруси роблять більш швидке і пряму дію на живі організми, ніж зовнішні фактори, які здійснюють відбір генетичних варіантів. Численність популяцій вірусів укупі з їх високою швидкістю реплікації і високою частотою мутацій перетворює їх на основне джерело генетичних інновацій, постійно створює нові гени. Який-небудь унікальний ген вірусного походження, подорожуючи, переходить від одного організму до іншого і вносить вклад в еволюційний процес.

Клітка, у якої знищена ядерна ДНК, - справжній "покійник": вона позбавлена генетичного матеріалу з інструкціями про діяльність. Але вірус може використовувати для своєї реплікації що залишилися цілими компоненти клітини і цитоплазму. Він підпорядковує собі клітинний апарат і змушує його використовувати вірусні гени як джерело інструкцій для синтезу вірусних білків і реплікації вірусного геном а. Унікальна здатність вірусів розвиватися в загиблих клітинах найбільш яскраво проявляється, коли господарями служать одноклітинні організми, перш за все населяють океани. (Переважна кількість вірусів мешкає на суші. За оцінками фахівців, в Світовому океані налічується не більше 1030 вірусних частинок.)

Бактерії, фотосинтезуючі ціанобактерії і водорості, потенціал ьние господарі морських вірусів, нерідко гинуть під дією ультрафіолетового випромінювання, яке руйнує їх ДНК. При цьому деякі віруси ( "постояльці" організмів) включають механізм синтезу ферментів, які відновлюють пошкоджені молекули хазяйської клітини і повертають її до життя. Наприклад, ціанобактерії містять фермент, який бере участь у фотосинтезі, і під дією надлишкової кількості світла іноді руйнується, що призводить до загибелі клітини. І тоді віруси під назвою ціанофагі "включають" синтез аналога бактеріального фотосинтезуючого ферменту, більш стійкого до УФ-випромінювання. Якщо такий вірус інфікує тільки що загиблу клітину, Фотосинтезуючі фермент може повернути останню до життя. Таким чином, вірус грає роль "генного реаніматора".

Надлишкові дози УФ-випромінювання можуть призвести до загибелі і ціанофагов, проте іноді їм вдається повернутися до життя за допомогою множинної репарації. Зазвичай в кожній хазяйської клітині присутні кілька вірусів, і в разі їх пошкодження вони можуть зібрати вірусний геном по частинах. Різні частини геном а здатні служити постачальниками окремих генів, які спільно з іншими генами відновлять функції геном а в повному обсязі без створення цілого вірусу. Віруси - єдині з усіх живих організмів, здатні, як птах Фенікс, відроджуватися з попелу.

За даними Міжнародного консорціуму з секвенування геном а людини, від 113 до 223 генів, наявних у бактерій і людини, відсутні у таких добре вивчених організмів, як дріжджі Sacharomyces cerevisiae, плодова мушка Drosophila melanogaster і круглий хробак Caenorhabditis elegans, які знаходяться між двома крайніми лініями живих організмів. Одні вчені вважають, що дріжджі, плодова мушка і круглий хробак, що з'явилися після бактерій, але до хребетних, просто втратили відповідні гени в якийсь момент свого еволюційного розвитку. Інші ж вважають, що гени були передані людині проникли в його організм бактеріями.

Вірус синього язика

Віруси постійно видозмінюють кордон між біологічним і біохімічним світами. Чим далі ми будемо просуватися в дослідженні геном ів різних організмів, тим більше будемо виявляти свідоцтв присутності в них генів з динамічного, дуже стародавнього пулу. Лауреат Нобелівської премії Сальвадор Лурія (Salvador Luria) в 1969 р так говорив про вплив вірусів на еволюцію: "Можливо, віруси з їх здатністю включатися в клітинний геном і залишати його були активними учасниками процесу оптимізації генетичного матеріалу всіх живих істот в ході еволюції. Просто ми цього не помітили ". Незалежно від того, до якого світу - живій або неживому - ми будемо відносити віруси, прийшов час розглядати їх не ізольовано, а з урахуванням постійного зв'язку з живими організмами.

ПРО АВТОРА:
Луїс Вілляреал(Luis P. Villarreal) - директор Центру з вивчення вірусів при Каліфорнійському університеті в м Ірвайн. Отримав ступінь кандидата біологічних наук в Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго, потім працював в Стенфордському університеті в лабораторії лауреата Нобелівської премії Пола Берга. Активно займається педагогічною діяльністю, в даний час бере участь в розробці програм по боротьбі із загрозою біотероризму.