Вирусы. Отличие вирусов от других живых организмов

1. Вирусы

Урок биологии в 9 классе
Учитель химии и биологии
МБОУ ООШ № 24 п. Манычстрой
Артамонова Елена Викторовна

2. Сегодня вы узнаете:

Что такое вирусы?
Кто их открыл?
Из чего они состоят?
Как они действуют?
Какие заболевания вызываются
вирусами?
Какие меры профилактики вирусных
заболеваний существуют?
Сегодня вы узнаете:

3. Что мы знаем о вирусах?

4. оспа

Сообщение ученика
оспа

5. Грипп

1918 г. – «испанка» — 1,5 млрд.
1957 г. – «азиатский» — 1 млн. за 7 мес.
1969 г. – «гонконгский».
Сообщение ученика
Грипп

6. Вирусный гепатит

Сообщение ученика
Вирусный
гепатит

7. Итак, о вирусах известно:

Вызывают
разнообразные
заболевания, иногда смертельные;
Способны воспроизводить себя;
Являются внеклеточными формами
жизни;
Способны быстро изменяться, т. е.
эволюционировать.
Итак, о вирусах известно:

8. Что отличает вирусы от других живых организмов?

Не
имеют клеточного строения
Не растут
Не имеют обмена
веществ
Являются
облигатными
паразитами
Что отличает вирусы от других
живых организмов?

9. Открытие вирусов

1892 г. – Д.И. Ивановский
Научная классификация
Домен:
Семейство:
Вирусы[1]
Virgaviridae[2]
Род:
Вид:
Tobamovirus
Вирус
табачной
мозаики
Международное научное
название
Tobacco mosaic virus
Группа по Балтимору
IV: (+)оцРНК-вирусы
Открытие вирусов

10. Открытие вирусов

1898 г. – М. Бейеринк
«вирус» – «ЯД»
Вирусы – живые
неклеточные организмы,
являющиеся облигатными
паразитами, способными
переходить из одной клетки
в другую.

Неактивная форма – вирион.
Открытие вирусов

11. Строение вируса

Строение ДНКсодержащего
вируса из
семейства герпесвирусов. Вирус
имеет внешнюю
оболочку, капсид в
форме икосаэдра
состоит из 162
капсомеров.
Строение вируса

12. Как вирус действует на организм?

Вирус использует генетические
механизмы клетки, нарушая их
нормальное функционирование.
Вирусная инфекция завершается
лизисом инфицированной клетки и
высвобождением потомства вируса.
Как вирус действует на
организм?

13. Механизм действия вируса

14. Подведем итоги 1 части урока

Вирусы – опаснейшие противники
человечества.
В чем же их сила?
Подведем итоги 1 части урока

15. ВИЧ – вирус иммунодефицита человека

Сообщение ученика
ВИЧ – вирус
иммунодефицита
человека

16. Пути передачи ВИЧ

мужчина
Сперма,
кровь,
вагинальный
секрет
Сперма,
кровь
плод
женщина
Кровь
вагинальный
секрет
женщина
мужчина
Плацента
родовые
пути
Кровь
трещины
в соске
Пути передачи ВИЧ
Новорожден
ный ребенок

17.

Практическая работа

18. Что делать, чтобы защититься от СПИДа?

Использовать одноразовые
инструменты
Контролировать донорскую кровь
Соблюдать верность партнеру
Вести борьбу с наркоманией, связанной
с заражением СПИДом
Что делать, чтобы защититься от
СПИДа?

19. Итак…

Что такое вирусы?
Кто их открыл?
Из чего они состоят?
Как они действуют?
Какие заболевания вызываются
вирусами?
Какие меры профилактики вирусных
заболеваний существуют?
Итак…
На дом: § 1.9
Подготовиться к зачету по теме
«Молекулярный уровень организации
жизни»

«Полезные пожиратели». Что будет с нами, если все вирусы исчезнут?

• Рейчел Нюэр
• BBC Future

28 июня 2020

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Вот так выглядел вирус испанского гриппа, в 1918 году унесшего жизни от 50 до 100 млн человек (по разным оценкам)

Если бы все вирусы вдруг исчезли, мир стал бы совершенно другим — и не факт, что лучше. Что же было бы с нами без вирусов? И что значит «убить победителя»?

Глядя на пугающие картины пандемии Covid-19, разворачивающиеся, благодаря СМИ и соцсетям, перед глазами всего мира, можно подумать, что вирусы только для того и существуют, чтобы поставить человечество на колени и уморить как можно больше людей.

За прошедшее тысячелетие болезни, ими порождаемые, унесли бесчисленное количество жизней. Некоторые из вирусов убивали значительную часть населения планеты: жертвами эпидемии испанского гриппа в 1918 году стало, по разным оценкам, от 50 до 100 млн человек, еще 200 млн, как считается, умерли от оспы только в XX веке.

И нынешняя пандемия Covid-19 — лишь очередной случай из бесконечной серии нападений смертельных вирусов на человечество.

Большинство из нас сейчас, если бы нам вручили волшебную палочку и предложили ею взмахнуть, чтобы избавиться от всех вирусов на планете, с радостью согласилось бы.

Боюсь, это было бы смертельной ошибкой. Фактически, куда более смертельной, чем любой из самых свирепых вирусов.

«Если бы все вирусы вдруг разом исчезли, мир стал бы прекрасен — примерно на день-полтора. А потом мы бы все умерли, вот и всё, — говорит Тони Голдберг, эпидемиолог из Университета Висконсин-Мэдисон. — Те важнейшие вещи, за которые отвечают вирусы, значительно перевешивают зло от них».

В общем, как говорит Сусана Лопес Шаритон, вирусолог из Национального автономного университета Мексики, «без вирусов нам конец».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Некоторые вирусы сберегают здоровье грибам и растениям

Большинство людей даже не догадывается о том, какую роль играют вирусы в жизни на Земле, обращая внимание только на те из них, которые нас убивают.

Почти все вирусологи изучают исключительно патогены, и только недавно несколько ученых решились исследовать вирусы, благодаря которым живы мы и наша планета.

Благодаря этой маленькой группе исследователей мы, возможно, получим более сбалансированный взгляд на мир вирусов. Оказывается, есть среди них и хорошие, причем таких — подавляющее большинство.

Но одно ученые точно знают уже сейчас: без вирусов наша планета, какой мы ее знаем, перестала бы существовать. Да и если бы мы даже задались целью истребить все вирусы на Земле, это практически невозможно.

Но представив, каким был бы мир без вирусов, мы сможем лучше понять, насколько они важны для нашего выживания, и как много нам еще предстоит узнать об этих микроскопических, простейших формах жизни, с которыми всё непросто.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Без вирусов наша планета перестала бы существовать

Для начала скажем, что ученым даже неизвестно, сколько всего вирусов существует. Официально классифицированы тысячи, но их — миллионы.

«Нами открыта лишь малая часть, поскольку мы особо не интересовались этим, — говорит Мэрилин Руссинк, вирусный эколог из Университета Пенн Стейт. — Таково предвзятое отношение: науку всегда прежде всего интересовали патогены».

Неизвестно ученым и то, какой именно процент всех вирусов опасен для человека. «Если смотреть на большие числа, то статистически процент опасных вирусов приближается к нулю, — говорит Кертис Саттл, вирусолог-эколог из Университета Британской Колумбии. — Почти все существующие вирусы не болезнетворны для нас».

Полезные пожиратели

По крайней мере, нам известно, что фаги (бактериофаги, вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки) — невероятно важны. Их название происходит от греческого «пожираю», и именно этим они и занимаются.

«В мире бактерий они — самые главные хищники, — говорит Голдберг. — Без них нам пришлось бы туго».

Фаги — главный регулятор популяций бактерий в океане, да и, скорее всего, во всех остальных экосистемах нашей планеты. Если бы вирусы вдруг исчезли, некоторые популяции, вероятно, разрослись взрывным образом и подавили бы другие, которые совсем перестали бы расти.

Для океана это стало бы особенно серьезной проблемой, поскольку в нем более 90% всего живого (от общей массы) — микроорганизмы. И эти микробы производят около половины всего кислорода на планете — процесс, который становится возможным, благодаря вирусам.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

В океане 90% всего живого — микроорганизмы

Эти вирусы каждый день уничтожают примерно 20% всех океанических микробов и около 50% всех океанических бактерий. Этим они обеспечивают достаточно питательных веществ для производящего кислород планктона и тем самым поддерживают жизнь на планете.

«Когда нет смерти, тогда нет и жизни, потому что жизнь полностью зависит от рециркуляции материалов, — подчеркивает Саттл. — Вирусы очень важны для такой утилизации».

Исследователи, изучающие насекомых-вредителей, также обнаружили, что вирусы критически важны для контроля над численностью популяции.

Если некоторые виды начинают слишком разрастаться, «приходит вирус и уничтожает их», говорит Руссинк. Это очень естественный процесс для экосистем.

Процесс этот называется «убить победителя» и весьма распространен у многих других видов, в том числе и нашего — пандемии тому доказательство.

«Когда популяция становится чересчур многочисленной, вирусы воспроизводятся необыкновенно быстро и снижают ее объем, освобождая пространство для жизни всего остального», — подчеркивает Саттл.

Если все вирусы вдруг исчезнут, самые конкурентоспособные виды разрастутся в ущерб всем остальным.

«Мы быстро потеряем значительную часть биоразнообразия нашей планеты, — говорит Саттл. — Всё захватят несколько видов, остальные вымрут».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

По словам экспертов, без вирусов наша планета утратила бы значительную часть биологического разнообразия

Для некоторых организмов вирусы критически важны для выживания или для того, чтобы получить конкурентоспособное преимущество.

Например, ученые предполагают, что вирусы играют важную роль, помогая коровам и другим жвачным животным превращать целлюлозу из травы в сахара, которые метаболизируются и в итоге превращаются в молоко, а также помогают набрать массу тела.

Исследователи считают, что вирусы важны и для поддержания здорового микробиома в организме человека и животных.

«Эти вещи пока еще не до конца исследованы, но мы находим все больше и больше примеров такого тесного взаимодействия с вирусами как важнейшего элемента экосистем», — говорит Саттл.

Руссинк и ее коллеги обнаружили твердое доказательство этому. В одном из исследований они работали с колонией микроскопических грибов, которая сожительствует с определенным видом трав в Йеллоустонском национальном парке (биосферный заповедник в США, знаменитый своим геотермальным ландшафтом и гейзерами — прим. Би-би-си), и обнаружили: вирус, заразивший гриб, позволяет траве более успешно выдерживать геотермальные температуры почвы.

«Когда присутствуют все три элемента — вирус, гриб и трава, тогда травы могут расти на горячей почве, — рассказывает Руссинк. — Один гриб без вируса не способен сделать такое».

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

В Йеллоустонском национальном парке некоторые виды травы стали более устойчивы к высоким температурам — благодаря вирусу

Руссинк и ее коллеги обнаружили, что грибы обычно передают вирусы «по наследству» — из поколения в поколение. И хотя ученым еще не удалось выяснить функцию большинства из этих вирусов, можно заключить, что они чем-то помогают грибам.

«Иначе зачем растениям за них цепляться?» — рассуждает Руссинк.

И если все эти полезные вирусы исчезнут, то травы и другие организмы, в которых они сейчас живут, ослабнут, а возможно и погибнут.

Под защитой вирусов

Инфицирование человеческого организма определенными безвредными вирусами даже помогает отпугивать некоторые патогены.

Вирус GB типа C, распространенный человеческий непатогенный (в отличие от своих дальних родственников вируса Западного Нила и вируса лихорадки денге) увязывается с замедлением развития СПИДа у ВИЧ-инфицированных.

Примерно так же и герпес делает мышей менее подверженными определенным бактериальным инфекциям, в том числе бубонной чумы и листериоза (распространенного типа пищевого отравления).

Конечно, проводить на людях похожие эксперименты с заражением вирусами герпеса, бубонной чумы и листериоза неэтично, авторы исследования предполагают, что и у людей была бы похожая картина.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Вирус герпеса делает мышей — и, очень возможно, людей — менее подверженными некоторым бактериальным инфекциям

Похоже, что без вирусов и люди, и многие другие виды живых существ были бы более подвержены разным болезням.

Кроме того, вирусы — это одно из самых многообещающих лечебных средств от определенных заболеваний. Фаготерапия (лечение инфекционных больных и бактерионосителей препаратами бактериофага), которую в Советском Союзе начали применять еще с 1920-х годов, использует вирусы для уничтожения бактериальных инфекций.

Сегодня это — быстроразвивающаяся область научного поиска. Не только из-за растущей устойчивости патогенов к антибиотикам, но и потому, что бактериофаги можно точно настраивать на воздействие на определенные виды бактерий — в отличие от антибиотиков, уничтожающих все бактерии без разбора.

«Когда антибиотики ничем не могут помочь, жизни людей спасают вирусы», — подчеркивает Саттл.

Онколитическая вирусная терапия рака, при которой заражаются и уничтожаются исключительно раковые клетки, к тому же менее токсична и более эффективна, чем другие методы лечения онкологии.

Нацеленные на уничтожение вредоносных бактерий или на раковые клетки, терапевтические вирусы действуют как «микроскопические крылатые ракеты, наводящиеся и попадающие точно в цель», отмечает Голдберг.

«Нам нужны такие вирусы, которые выведут нас на новую ступень терапии, терапию нового поколения».

Поскольку вирусы постоянно мутируют и реплицируются (размножаются), они представляют собой огромное хранилище генетических инноваций, которые могут быть использованы другими организмами.

Вирусы внедряются в клетки других существ и захватывают их инструменты размножения.

Если такое случается в клетке зародышевой линии (яйцеклетки и спермы), код вируса может передаваться из поколения в поколение и стать ее постоянной частью.

«Все организмы, которые могут быть заражены вирусами, имеют возможность принять вирусные гены и использовать их в своих интересах, — отмечает Голдберг. — Включение нового ДНК в геном — это основной способ эволюции».

Другими словами, исчезновение всех вирусов отразится на эволюционном потенциале всей жизни на нашей планете. В том числе и homo sapiens.

Вирусные элементы составляют около 8% человеческого генома, а геномы млекопитающих в целом приправлены примерно 100 000 остатками генов, когда-то принадлежавших вирусам.

Код вирусов — это часто неактивная часть ДНК, но иногда он наделяет организм новыми, полезными и даже важными свойствами.

Например, в 2018 году два коллектива исследователей независимо друг от друга сделали удивительное открытие. Ген вирусного происхождения кодирует белок, играющий ключевую роль в формировании долговременной памяти, передавая информацию между клетками нервной системы.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Именно древние ретровирусы ответственны за то, что люди способны к живорождению

Есть доказательства того, что мы обязаны своей способностью к живорождению частичке генетического кода, взятой у древних ретровирусов, которыми наши дальние предки заразились более 130 млн лет назад.

Вот что писали авторы того открытия в 2018 году в журнале PLOS Biology: «Очень соблазнительно поспекулировать на тему того, что беременность у людей могла бы протекать совершенно иначе (а то и не существовала бы вообще), если бы наших предков в процессе эволюции не затронули бы многие эпохи ретровирусных пандемий».

Специалисты считают, что такие частички генетического кода можно встретить у всех форм многоклеточной жизни. «Вероятно, они несут множество функций, о которых нам ничего не известно», — подчеркивает Саттл.

Ученые только-только начали открывать способы, с помощью которых вирусы помогают поддерживать жизнь. В конечном счете, чем больше мы узнаем о всех вирусах (не только о патогенах, возбудителях болезней), тем лучше мы будем оснащены для того, чтобы использовать определенные вирусы в мирных целях и разработать эффективную защиту от других вирусов, которые могут привести к очередной пандемии.

Более того: изучение богатого вирусного многообразия поможет нам более глубоко понять, как работает наша планета, ее экосистемы и организмы.

По словам Саттла, «нам нужно приложить некоторые усилия, чтобы понять, что происходит и что нас ждет — для нашей же пользы».

Больше статей на подобные темы — на сайте BBC Future.

У гигантских вирусов обнаружили признаки живых существ

https://ria.ru/20200409/1569799159.html

У гигантских вирусов обнаружили признаки живых существ

У гигантских вирусов обнаружили признаки живых существ — РИА Новости, 09.04.2020

У гигантских вирусов обнаружили признаки живых существ

Американские биологи обнаружили у гигантских вирусов гены, которые могут контролировать метаболизм живых организмов, хотя сами вирусы метаболизмом не обладают… РИА Новости, 09.04.2020

2020-04-09T12:39

2020-04-09T12:39

2020-04-09T13:01

наука

сша

открытия — риа наука

биология

вирусы

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21. img.ria.ru/images/07e4/04/09/1569792046_0:12:1000:575_1920x0_80_0_0_e5c72ce7aec2d8454767eb71bcc2970d.jpg

МОСКВА, 9 апр — РИА Новости. Американские биологи обнаружили у гигантских вирусов гены, которые могут контролировать метаболизм живых организмов, хотя сами вирусы метаболизмом не обладают. Это открытие у гигантских вирусов свойств, характерных только для клеточной жизни, заставляет по-новому взглянуть на их природу. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.Гигантские вирусы были открыты только в 1992 году. Они настолько крупные — в десятки раз больше обычных вирусов — а геномы настолько крупные, что их поначалу относили к бактериям и не уделяли должного внимания при изучении. Но постепенно стало ясно, что эти вирусы присутствуют на Земле повсеместно, особенно их много в водной среде, где их хозяевами становятся одноклеточные организмы, такие как водоросли и простейшие, обмен веществ которых оказывает огромное влияние на состояние водных ресурсов планеты и на углеродный цикл. Чем больше биологи изучали гигантские вирусы, тем больше обнаруживали у них особенности, характерные для живых существ. В частности, в их сложном геноме ученые обнаружили гены, с которыми никогда раньше у вирусов не сталкивались — гены, способные контролировать метаболические процессы, хотя у самих гигантских вирусов метаболизма нет. Первоначальная гипотеза предполагала, что метаболические гены появляются в геноме гигантских вирусов, когда последние уже находятся внутри клетки-хозяина, в результате так называемого латерального переноса — перемещения генетического материала между организмами, в отличие от наследственной передачи.Но результаты нового исследования, в котором ученым из Политехнического университета Виргинии удалось отследить эволюционные линии вирусных метаболических генов, показывают, что причина лежит глубже.Исследователи провели анализ общедоступных баз метагеномов, из которых они собрали предполагаемые геномы 501 различных типов гигантских вирусов, относящихся к группе крупных ядерно-цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов (NCLDV), в основном обитающих в водной среде. Ученые отбирали те участки ДНК, которые содержали хотя бы четыре из пяти генов, характерных для NCLDV, и имели не меньше 100 тысяч пар оснований.Наряду с вполне ожидаемыми генами, отвечающими за построение капсида — защитной оболочки вируса — и вирусную инфекционность — процесс проникновения в клетку-хозяина, ученые обнаружили, что гигантские вирусы несут огромное разнообразие генов, вовлеченных в аспекты клеточного метаболизма, включая такие процессы, как поглощение питательных веществ, сбор света и метаболизм азота.Метаболические гены выявлялись у вирусов и раньше, но в этом случае были обнаружены эволюционные линии, что говорит о длительных взаимоотношениях между патогенами и хозяевами. Другими словами, вполне вероятно, что древние предки гигантских вирусов долгое время жили в симбиозе с клеточными организмами, реплицируясь внутри их клеток и оказывая влияние на их метаболизм. При этом, гигантские вирусы не только глубоко перестраивали жизнедеятельность инфицированной клетки, но и сами эволюционировали в процессе этого симбиоза. «Это подразумевает, что вирусы имели эти гены в течение миллионов, даже миллиардов лет, и они являются вирус-специфическими метаболическими генами, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, микробного эколога Фрэнка Эйлварда (Frank Aylward). — Как только вирусы заражают клетку, мы не можем больше думать о ней как об автономной сущности. Эти вирусы перестраивают фундаментальные аспекты клеточной физиологии после заражения».»С точки зрения геномного репертуара, у них гораздо больше общего с клеточными организмами, чем мы могли бы ожидать. Как и многие другие открытия, которые мы делаем о гигантских вирусах, это требует двойного подхода, если не прямого изменения парадигмы», — добавляет Эйлвард.Ученые планируют продолжить свои исследования и провести эксперименты для выяснения того, как метаболические процессы хозяина могут быть затронуты гигантскими вирусами.

https://ria.ru/20200303/1567895423.html

https://ria.ru/20200319/1568838103.html

сша

РИА Новости

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/04/09/1569792046_227:0:1000:580_1920x0_80_0_0_8576eda16d6b1bca99025220442c4f22.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

сша, открытия — риа наука, биология, вирусы

МОСКВА, 9 апр — РИА Новости. Американские биологи обнаружили у гигантских вирусов гены, которые могут контролировать метаболизм живых организмов, хотя сами вирусы метаболизмом не обладают. Это открытие у гигантских вирусов свойств, характерных только для клеточной жизни, заставляет по-новому взглянуть на их природу. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Гигантские вирусы были открыты только в 1992 году. Они настолько крупные — в десятки раз больше обычных вирусов — а геномы настолько крупные, что их поначалу относили к бактериям и не уделяли должного внимания при изучении. Но постепенно стало ясно, что эти вирусы присутствуют на Земле повсеместно, особенно их много в водной среде, где их хозяевами становятся одноклеточные организмы, такие как водоросли и простейшие, обмен веществ которых оказывает огромное влияние на состояние водных ресурсов планеты и на углеродный цикл.

Чем больше биологи изучали гигантские вирусы, тем больше обнаруживали у них особенности, характерные для живых существ. В частности, в их сложном геноме ученые обнаружили гены, с которыми никогда раньше у вирусов не сталкивались — гены, способные контролировать метаболические процессы, хотя у самих гигантских вирусов метаболизма нет. Первоначальная гипотеза предполагала, что метаболические гены появляются в геноме гигантских вирусов, когда последние уже находятся внутри клетки-хозяина, в результате так называемого латерального переноса — перемещения генетического материала между организмами, в отличие от наследственной передачи.

Но результаты нового исследования, в котором ученым из Политехнического университета Виргинии удалось отследить эволюционные линии вирусных метаболических генов, показывают, что причина лежит глубже.

Исследователи провели анализ общедоступных баз метагеномов, из которых они собрали предполагаемые геномы 501 различных типов гигантских вирусов, относящихся к группе крупных ядерно-цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов (NCLDV), в основном обитающих в водной среде. Ученые отбирали те участки ДНК, которые содержали хотя бы четыре из пяти генов, характерных для NCLDV, и имели не меньше 100 тысяч пар оснований.

3 марта 2020, 14:35Распространение коронавирусаУченые нашли вирус, являющийся ближайшим родственником COVID-19

Наряду с вполне ожидаемыми генами, отвечающими за построение капсида — защитной оболочки вируса — и вирусную инфекционность — процесс проникновения в клетку-хозяина, ученые обнаружили, что гигантские вирусы несут огромное разнообразие генов, вовлеченных в аспекты клеточного метаболизма, включая такие процессы, как поглощение питательных веществ, сбор света и метаболизм азота.

Метаболические гены выявлялись у вирусов и раньше, но в этом случае были обнаружены эволюционные линии, что говорит о длительных взаимоотношениях между патогенами и хозяевами. Другими словами, вполне вероятно, что древние предки гигантских вирусов долгое время жили в симбиозе с клеточными организмами, реплицируясь внутри их клеток и оказывая влияние на их метаболизм. При этом, гигантские вирусы не только глубоко перестраивали жизнедеятельность инфицированной клетки, но и сами эволюционировали в процессе этого симбиоза.

«Это подразумевает, что вирусы имели эти гены в течение миллионов, даже миллиардов лет, и они являются вирус-специфическими метаболическими генами, — приводятся в пресс-релизе университета слова руководителя исследования, микробного эколога Фрэнка Эйлварда (Frank Aylward). — Как только вирусы заражают клетку, мы не можем больше думать о ней как об автономной сущности. Эти вирусы перестраивают фундаментальные аспекты клеточной физиологии после заражения».

«С точки зрения геномного репертуара, у них гораздо больше общего с клеточными организмами, чем мы могли бы ожидать. Как и многие другие открытия, которые мы делаем о гигантских вирусах, это требует двойного подхода, если не прямого изменения парадигмы», — добавляет Эйлвард.

Ученые планируют продолжить свои исследования и провести эксперименты для выяснения того, как метаболические процессы хозяина могут быть затронуты гигантскими вирусами.

19 марта 2020, 13:30Распространение коронавирусаРоссийские ученые расшифровали полный геном коронавируса

«Неклеточные формы жизни. Вирусы». – Учительская газета

Цели урока: 1. Образовательная: расширить и углубить знания учащихся о неклеточных формах жизни – вирусах и бактериофагах. Раскрыть особенности их строения и жизнедеятельности как внутриклеточных паразитов растений, животных и человека. 2. Развивающая: развитие познавательных процессов: памяти – через работу с новыми понятиями, логического мышления – через построение умозаключений, внимания – через умение анализировать, сравнивать, делать выводы, подводить итоги. Развитие умений графического построения, работы с учебником, таблицами.3. Воспитательная: формирование патриотического воспитания через гордость за отечественного ученого, сделавшего величайшее открытие в области вирусологии. Осуществление санитарно-гигиенического воспитания. Развитие стремления прийти на помощь, навыков работы в группе.

: таблица по общей биологии «Вирусы», стенд «Вирусология». Иллюстрация с сайта:  http://www.epochtimes.ru/content/view/37488/7/

Оборудование

Ход урока

Грипп, ОРЗ, СПИД, ящур, атипичная пневмония, бешенство, краснуха, корь, энцефалит, детский паралич…

Список можно продолжить. Наверняка каждый из нас неоднократно слышал об этих заболеваниях. Что у них общего? Каким образом они возникают?

Сегодня на уроке мы постараемся ответить на эти и другие вопросы. Запишите тему урока «Неклеточные формы жизни. Вирусы».

1) История открытия и развития знаний о вирусах:

…Его имя в науке о вирусах следует рассматривать почти в том же свете, как имена Пастера и Коха в бактериологии. Имеются все основания считать Ивановского отцом новой науки – вирусологии…

У.Стэнли

В 1887 году в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь: листья растений покрывались абстрактным рисунком, растекавшимся по листу, словно красочная мозаика, переливающаяся с одного листа на другой, от одного растения к другому. Сельское хозяйство несло большие убытки.

На место происшествия был направлен молодой ученый, выпускник Санкт-Петербургского университета Дмитрий Ивановский. Сделано бессчетное количество опытов и исследований по изучению возбудителя.

И вот в 1892 году мир науки сотрясла новость – обнаружена новая, неизвестная ранее форма жизни, открыты необычайно микроскопические организмы, проходящие сквозь самые узкие отверстия фильтров.

Открытые организмы Ивановский назвал «фильтрующимися вирусами», это название использовалось в научных кругах несколько лет, пока в 1899 году голландский ученый Мартин Бейеринк не применил понятия «вирусы», что в переводе с латинского (vira) означает «яд».

За открытием Ивановского последовали новые открытия вирусов и вирусных заболеваний растений, животных и человека: грипп, ящур, оспа, чума, герпес – и, наконец, открыт вирус СПИДа.

Все эти открытия не только укрепили позиции новой области биологии, но и позволили появиться новой самостоятельной науке – вирусологии («vira» – яд, «logos» – учение).

Открытие вирусов принесло мировую славу отечественному ученому – Дмитрию Иосифовичу Ивановскому.

Какую форму жизни открыл Д.И.Ивановский?

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте вспомним уровни клеточной организации живых организмов.

Ответ: Уровни организации живых организмов

Клеточные организмы Неклеточные организмы

Прокариоты Эукариоты

Одноклеточные Многоклеточные

2) Вирусы – неклеточная форма жизни: особенности строения, химической организации и классификации вирусов.

Естествознание так ясно показывает, что самое таинственное, самое волшебное протекает необыкновенно просто, открыто и без всякой магии.

В.Гете

Вирусы – это неклеточная форма жизни. Они являются внутриклеточными облигатными паразитами. Вне клетки-хозяина вирусы не проявляют никаких свойств живого организма.

Вирусы – мельчайшие организмы. Их размеры меньше половины длины световой волны, поэтому их размеры измеряют в нанометрах (1 нм = 10-9 м). Размеры вирусов колеблются в пределах от 20 до 300 нм. Форма вирусных частиц бывает самой разнообразной.

Вне зависимости от типа инфекции и характера вызываемого заболевания все вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную белковую оболочку и способные переходить из одной клетки в другую.

Вирусы довольно просто устроены. Отдельная вирусная частица называется вирионом. Вирион представляет собой симметричное тело, состоящее из повторяющихся элементов. В сердцевине вириона находится генетический материал, представленный молекулами нуклеиновых кислот.

Какие виды нуклеиновых кислот вам известны и каково строение их макромолекул?

ДНК – две спирально закрученные нити, состоящие из отдельных дезоксинуклеотидов;

РНК – линейный одноцепочечный полимер, состоящий из рибонуклеотидов.

Генетический материал вирусов, называемый геномом, состоит из молекул ДНК или РНК, никогда обе кислоты не встречаются в вирионе одного вируса.

На этом основании все вирусы делятся на две большие группы:

I. ДНК-содержащие вирусы – дезоксивирусы;

II. РНК-содержащие вирусы – рибовирусы.

В свою очередь и ДНК, и РНК у разных вирусов могут быть представлены в единичном экземпляре, в виде линейного полимера или в виде двухцепочечной конфигурации. Геном вирусов окружен белковой оболочкой, которая называется капсид (от латинского «capsa» – вместилище).

Капсид защищает вирус от действия ультрафиолета и других разрушающих веществ.

Многие вирусы помимо белкового капсида имеют внешнюю мембрану, состоящую из белков, липидов и полисахаридов. Такая внешняя оболочка называется суперкапсидом.

(Демонстрация наглядного пособия «Строение вирусов»)

Рисунок «Модель вируса табачной мозаики»

Модель вируса табачной мозаики: 1 – белковая оболочка, 2 – РНК.

Таким образом, подводя итоги строения и химической организации, мы можем выделить химические вещества, входящие в состав вирусов:

1. ДНК

2. РНК

3. Белки

4. Липиды

5. Углеводы

Размножение вирусов принципиально отличается от размножения других организмов.

Оно происходит только внутри клетки-хозяина и включает три этапа:

1. Вирусная нуклеиновая размножается путем репликации.

2. Синтезируются белки капсида.

3. Происходит сборка вириона (формирование вирусный частицы).

В результате в одной клетке образуется большое количество вирусных частиц, а клетки хозяина погибают. Возникает инфекционный процесс.

Вирусы вызывают различные заболевания растений, животных и человека. О некоторых вирусных инфекциях человека нам расскажут специалисты.

Выступления учащихся с докладами:

1. Грипп

2. Атипичная пневмония

3. СПИД

4. Бешенство.

Давайте подведем итоги.

Являются ли вирусы представителями живой природы?

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вспомним критерии живого вещества (признаки живых организмов).

Для живого характерны следующие критерии:

1. Единство химического состава.

2. Обмен веществ и энергии.

3. Способность к самовоспроизведению.

4. Наследственность.

5. Изменчивость.

6. Способность к росту и развитию.

7. Раздражимость.

8. Дискретность.

9. Авторегуляция.

10. Ритмичность.

Лишь весь этот комплекс критериев можно считать достаточным и необходимым для определения живого. Если тело не отвечает хотя бы одному критерию, то его живым считать нельзя.

Теперь давайте вспомним характеристики вирусов:

1. Химический состав представлен только органическими веществами, а такие важные неорганические компоненты, как вода и минеральные соли, отсутствуют.

2. Вирусы не вырабатывают энергии, не потребляют пищу.

3. Вирусы не растут и не имеют обмена веществ.

Но – они способны:

1. Воспроизводить себе подобных (размножаться).

2. Обладают наследственностью и изменчивостью, т.к. обладают генетическим материалом.

Какой вывод можно сделать, вирусы – живые или неживые организмы?

Вирусы относятся к живым организмам, т.к. обладают рядом свойств живого организма.

Отличия вирусов от организмов с клеточной организацией:

1. Не имеют структурных составляющих.

2. Могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не могут размножаться вне клеток тех организмов, в которых паразитируют.

3. Содержат лишь один из типов нуклеиновых кислот – либо ДНК, либо РНК (все клеточные организмы содержат и ДНК, и РНК одновременно).

4. Для размножения вирусов нужна только нуклеиновая кислота.

5. Не имеют собственных систем метаболизма.

Домашнее задание

Ответьте на вопросы:

1. Вирусы вызывают различные заболевания растений, животных и человека. Трудно ли с ними бороться? (Ответ мотивируйте).

2. Грипп и СПИД – заболевания, вызываемые вирусами. Почему грипп почти всегда излечим, а СПИД – смертелен?

Ирина Месникова, учитель биологии гимназии № 4 г.Норильска, участник конкурса «Сто друзей-2004»

Что такое ВИЧ и СПИД

Типичные вопросы и ответы на вопросы о ВИЧ/СПИДе.

 На вопросы отвечает академик Покровский В.В. 

 Когда впервые был обнаружен СПИД?

В 1981 г.  в США при сборе  данных о регистрируемых  болезнях было обнаружено  большое число редких заболеваний, развитие которых обычно связывали со снижением иммунитета.  Это необычное снижение защитных свойств организма назвали «синдромом приобретенного иммунного дефицита».

Причину снижения иммунитета долго не могли определить, но в 1985 г. обнаружили вирус, заражение которым через несколько лет  приводит к развитию СПИДа.  Так как первые больные СПИДом в США были обнаружены в 1978 г., то несложные подсчеты позволяют предположить, что эпидемия ВИЧ-инфекции там началась в начале  начала 70-х годов.  Большинство исследователей считает, что ВИЧ в его современном виде появился на планете не более 100 лет назад. А распространиться ему помогла   «сексуальная революция», которая охватила страны Запада в конце 60-х, начале 70-х годов.

Каково происхождение ВИЧ?

Вирус иммунодефицита человека  достался ему от родственников – обезьян. «Главный» ВИЧ первого типа — от шимпанзе, менее распространенный ВИЧ второго типа — от  небольших обезьян, называемых дымчатыми  мангобеями.

Ученые считают, что случайное заражение охотника могло произойти при разделке тушки убитой обезьянки.  От охотника вирус мог попасть к проститутке, от нее — к ее клиентам, а от них  — к  другим женщинам….

Так постепенно маленькая эпидемия превратилась в большую пандемию.

 Что такое ВИЧ? 

ВИЧ – сокращенное: «вирус иммунодефицита человека». Вирусы – мельчайшие живые организмы-паразиты, которые могут размножаться только внутри клеток других организмов (хозяев). Это небезвредно для хозяина и  в большинстве случаев  при внедрении вирусов развивается  определенное заболевание (вирусная инфекция: грипп, корь и т.п.). Вирусы не видны в оптический микроскоп, их можно увидеть только под специальным электронным микроскопом.

Каждый живой организм состоит из множества разных клеток. Каждый вирус приспособлен к жизни только  в определенных типах клеток определенных животных или растений. ВИЧ приспособлен к жизни только в клетках человека, на поверхности которых имеется особая белковая молекула, обозначаемая научным шифром CD4 (си-ди-четыре клетки).  Присоединившись к CD4-клетке, ВИЧ внедряет в клетку свои гены, в результате чего клетка начинает производить новые вирусы, а сама потом погибает. Клетки, несущие молекулу CD4, участвуют в системе защиты организма человека от других вирусов и микроорганизмов, а так же и опухолей. Вся эта сложная  система защиты  организма называется  иммунитетом. Уменьшение количества CD4 -клеток приводит к снижению иммунитета, его недостаточности или  иммунодефициту.  Иными словами ВИЧ — это вирус, избирательно вызывающий недостаточность защитной системы организма человека за счет истребления CD4-клеток.

 Что  такое  ВИЧ-инфекция ?

  Заболевание, вызываемое ВИЧ, называют ВИЧ-инфекцией. ВИЧ-инфекция начинается с момента заражения (инфицирования) ВИЧ и продолжается много лет, до самой смерти человека. Через несколько недель после инфицирования (заражения, внедрения ВИЧ в организм человека) у  зараженного человека повышается температура, увеличиваются лимфатические узлы ( «железки»), может быть неприятное ощущение в горле, боли при глотании, красные пятна на коже тела, понос. Но эти первоначальные признаки болезни (симптомы) быстро исчезают, а часто их  вовсе не бывает. Хотя вирус потом сохраняется в клетках CD4, его присутствие проявляется только увеличением нескольких лимфатических узлов – на задней стороне шеи, над ключицей, (могут быть увеличены и лимфатические узлы на передней стороне шеи, подмышками, в паху, но их увеличение чаще может быть связано и с другими болезнями). Через несколько лет ВИЧ снижает количество CD4-клеток, развивается недостаточность иммунитета, и у зараженного ВИЧ человека появляются болезни, которые у здоровых людей  быстро  сами проходят или легко излечиваются. У зараженных ВИЧ со сниженным иммунитетом  такие болезни  сами не проходят, а со временем они становятся все тяжелей и опасней, ведь ВИЧ  убивает часть защитников организма. Сначала поражаются  кожа, внутренние поверхности рта и половых органов. По мере дальнейшего снижения  количества клеток CD4 и снижения иммунитета развиваются болезни внутренних органов, постепенно приводящие к смерти. Эту позднюю стадию  ВИЧ-инфекции называют синдромом приобретенного иммунодефицита, СПИДом.

 Как много времени проходит от заражения ВИЧ до развития СПИДа?

 Если не использовать современных методов лечения, то в течении 10 лет после заражения ВИЧ  СПИД развивается у 50% зараженных, в течении 20 лет — у 95%, лишь 5% живут с ВИЧ более 20 лет. Таких людей тщательно изучают для того, чтобы, открыв причину их «выживаемости»  и найти способ лечения ВИЧ-инфекции.

 

Чем ВИЧ-инфекция отличается от других инфекционных  заболеваний?

Зараженный вирусом  кори или  гриппа  человек только  иногда погибает, но  чаще  —  выздоравливает и после выздоровления  полностью освобождается от вируса, на некоторое время у него развивается иммунитет к вирусу перенесенного заболевания. ВИЧ-инфекция отличается тем, что однажды зараженный ВИЧ человек никогда от ВИЧ не освобождается и  спустя годы  умирает от его воздействия ( если не умрет раньше от другой причины).

Что такое носитель ВИЧ?

  Всех зараженных ВИЧ, или  ВИЧ-инфицированных лиц, без явных признаков  болезни иногда называют «носителями ВИЧ», вирусоносителями. Это выражение не вполне удачно, так как больные тяжелыми формами болезни тоже «носят» ВИЧ в своем организме. Кроме того, у многих носителей  есть скрытые признаки болезни. Всякий «носитель ВИЧ» на самом деле болеет, но  его организм еще сопротивляется ВИЧ.

Что такое СПИД?

Когда врачи в США  впервые в 1981 г. обнаружили больных неизвестным заболеванием с поражением внутренних органов, они еще не знали, что причиной болезни является вирус. У ранее  здоровых молодых мужчин вдруг стали появляться  болезни, которые раньше обнаруживали у новорожденных недоношенных младенцев и или от рождения  больных детей («врожденная недостаточность иммунитета», «врожденный иммунодефицит»). Врачи установили, что у этих молодых людей снижение иммунитета, «иммунный дефицит»,  не было врожденным, а  было «приобретено» в зрелом возрасте. Поэтому болезнь первые годы после ее обнаружения стали называть СПИДом – синдромом приобретенного иммунного дефицита. Лишь спустя годы  выяснилось что  СПИД – это только поздняя стадия ВИЧ-инфекции, когда у зараженных ВИЧ возникают серьезные поражения, грозящие смертью.

Как заражение ВИЧ приводит к СПИДу?

ВИЧ   постепенно разрушает иммунную защиту человека перед бактериями, вирусами, грибками,  и человек  начинает постоянно  заболевать  разными инфекционными заболеваниями, которые  быстро доводят его до смерти.

У больного СПИДом часто развиваются и опухоли, преимущественно возникающие под действием  различных онкогенных  вирусов: лимфомы, саркома Капоши.

Обычное лечение дает кратковременный эффект, вместо одной болезни развивается другая. Больной СПИДом без применения современного лечения (антиретровирусная терапия) редко живет более 1 года

Всякое ли снижение иммунитета можно называть СПИДом?

Нет, СПИДом называют только серьезные   поражения организма, обусловленные избирательным действием ВИЧ на иммунную систему. Изменения иммунитета, вызываемые ВИЧ, очень специфичны, от других причин возникают очень редко. Поэтому ВИЧ можно называть «вирусом СПИДа», а болезнь часто называют «ВИЧ/СПИД».  Известно, что многие химические вещества или радиация могут вызвать иммунный дефицит,  по проявлениям  похожий на СПИД, вызываемый ВИЧ, но этот иммунный дефицит  не называют «СПИДом».

 Правильно ли  ВИЧ-инфекцию называют СПИДом? 

Не всякий зараженный ВИЧ, а только больной  с  угрожающими для жизни поражениями  может называться больным СПИДом.   Неправильно говорить о заражении СПИДом, ведь синдромом иммунодефицита заразиться нельзя, можно заразиться только вирусом, вызывающим этот иммунодефицит, Если хотите, чтобы Вас всегда правильно понимали,  лучше всегда употреблять термин «ВИЧ-инфекция».

 Какая беда может произойти, если я спутаю ВИЧ-инфекцию и СПИД?

Известен случай, когда молодой человек, зараженный ВИЧ, уговаривал девушку вступить с ним в интимную связь, говоря: « Не бойся, у меня не СПИД, у меня только ВИЧ-инфекция». Девушка не знала, что ВИЧ вызывает СПИД, уступила уговорам юноши, заразилась ВИЧ. Через несколько лет оба заболели СПИДом и умерли.

 Каковы симптомы, появляющиеся у человека после заражения ВИЧ?

Признаки  заражения ВИЧ трудно узнать. Часто  ранняя ВИЧ-инфекция  напоминает обычное ОРЗ, а  у многих непосредственно после заражения вообще не было никаких признаков ВИЧ-инфекции, и том, что они заражены, им сказали, только через много лет после заражения, когда их обследовали на ВИЧ-инфекцию после появления признаков снижения иммунитета. ВИЧ-инфекция в большинстве случаев много лет протекает скрытно.

Как установить, что человек заражен ВИЧ?

Специфичные структуры вируса  (гены) можно обнаружить в крови со второй недели от момента заражения  при использовании метода ПЦР. С третьей недели от момента заражения у инфицированного ВИЧ в крови появляются антитела, защитные тельца, специально направленные только против ВИЧ. Эти антитела к ВИЧ сохраняются все время, пока в крови есть ВИЧ, то есть до конца жизни. Однако «положительная» или «отрицательная» реакция при использовании одного их этих методов, особенно если заражение произошло недавно, еще не позволяет поставить окончательный диагноз.

Для окончательной диагностики ВИЧ-инфекции необходимо ее подтверждение несколькими способами, в том числе методом «иммунного блотинга». В ряде случаев требуются  повторные исследования.

Как установить, болен ли человек СПИДом?

Когда человек, инфицированный ВИЧ, начинает долго и тяжело болеть, то возникает подозрение, что всего  у него развился «СПИД».  Специальные исследования «иммунного статуса» позволяют установить насколько у него поражена иммунная система, действительно ли наблюдающиеся заболевания обусловлены сильным снижением иммунитета — то есть иммунным дефицитом.

 Действительно ли для больного ВИЧ-инфекцией в стадии СПИДа смертельно опасны любые простудные заболевания?

 Для больного ВИЧ-инфекцией со сниженным иммунитетом опасны только определенные микроорганизмы, защита от которых связана с клетками CD4.   Например, токсоплазма, паразит кошек, как правило. не страшен для здорового взрослого человека, а у больного ВИЧ-инфекцией с сильно сниженным иммунитетом он часто вызывает воспаление мозга (энцефалит). Известно, что туберкулезом чаще всего заболевают люди, организм которых ослаблен недоеданием и плохими условиями жизни. Поэтому туберкулез очень опасен и для зараженных ВИЧ.

Как ВИЧ попал в Россию?

Непосредственно в Россию ВИЧ завезли российские граждане, вступавшие в половые контакты с  иностранцами во время зарубежных поездок  или   имевшие интимную близость с иностранцами, приехавшими в Россию.  После этого ВИЧ начал распространение уже  среди россиян.

Сколько людей в мире и в России являются ВИЧ-инфицированными?

Точное число зараженных ВИЧ подсчитать нельзя, так как  обнаружить болезнь без специального обследования очень трудно. Эксперты  программы ВИЧ/СПИД Организации Объединенных Наций считают, что примерно  35 миллионов человек на Земле уже умерли от СПИДа, а живут зараженными ВИЧ  — еще 35 миллионов.    В России проживает миллион людей с установленным диагнозом ВИЧ-инфекции и  еще несколько сот тысяч,  диагнозу которых не установлен, и которые  сами не знают о том, что  заражены ВИЧ.

 Сколько людей в России умерло от СПИДа?

По данным Росстата только в  2017 г. от ВИЧ-инфекции (от СПИДа) умерли 21 тыс. россиян. Всего с 1987 г. зарегистрирована смерть 280 тыс. ВИЧ-позитивных россиян.

 Среди заболевших СПИДом людей количество мужчин и женщин одинаковое?

Из-за того, что в начале эпидемии поражаются мужчины –гомосексуалисты и наркоманы, а мужчин среди наркоманов больше, чем женщин , число зараженных мужчин  в России  пока больше чем, женщин. В тех странах, где эпидемия зашла далеко, число зараженных женщин немного больше, чем мужчин.

Кто больше всего подвержен риску заражения ВИЧ?

Подвергаются риску заразиться те,  кто  вступает в половые связи, но  не пользуется презервативом. Раньше, например, мужчины-гомосексуалисты  никогда не пользовались презервативом, так как не боялись забеременеть.  В те времена вирус СПИДа быстро распространялся в этой группе. Теперь ВИЧ стал распространяться среди «обыкновенных» мужчин и женщин, которые  меняют половых партнеров и не пользуются презервативами.

Еще большему риску заражения ВИЧ подвергаются потребители наркотиков, которые вводят их внутривенно.  Зараженная кровь, которая попадает в шприцы и иглы, или в растворы наркотиков, обуславливает быстрое распространение ВИЧ в этой среде.

Через какое время после определения положительной реакции у человека на ВИЧ происходит заболевание СПИДом?

На практике антитела к ВИЧ, дающие «положительную» реакцию, выявляются обычно через 2-6 месяцев после заражения, и с этого времени и до самой смерти эти антитела  и «положительная» реакция сохраняются.  Таким образом,  по наличию «положительной» реакции нельзя определить скоро ли разовьется СПИД.

 Возможна ли ситуация, когда в течение  многих лет ВИЧ живет в организме, и  его не могут обнаружить?

Какие-нибудь признаки заражения ВИЧ обнаруживаются у всех зараженных ВИЧ.   Все зависит от тщательности и качества обследования.  Раньше были случаи, когда  сразу ВИЧ-инфекцию не удавалось обнаружить. Но с улучшением качества исследований  таких случаев становится все меньше.

 Есть ли пути получения инфекции, при которых развитие СПИДа наступает быстрее, и какие другие вирусы и болезни влияют на скорость развития СПИДа.

Как показали наблюдения, скорость развития СПИДа зависит не от пути заражения, а от  исходного здоровья человека.  Например, у тех, кто заразился в молодом возрасте, СПИД развивается позднее, чем утех, кто заразился в  старости. У людей, которые заражены кроме ВИЧ и другими вирусами, и вообще  страдающих другими болезнями, СПИД может развиться быстрее.

 Какие другие вирусы и болезни влияют на вероятность заражения ВИЧ?

Все воспалительные заболевания половых органов, в том числе и вызываемые вирусами, увеличивают риск заражения половым путем.

 Я слышал, что  жители некоторых областей России невосприимчивы к ВИЧ. Это правда?

Среди жителей севера Европы, включая Россию, и чем севернее тем чаще, встречаются  люди, невосприимчивые к заражению ВИЧ половым путем.  Это свойство обусловлено  особым геном, но «работает» этот ген только в том случае если он достался человеку и от отца и от матери. Поэтому таких невосприимчивых людей не так уж много — около 1% населения.  А у тех,  кто получил такой ген  только от одного из родителей, от заражения ВИЧ до развития СПИДа проходит намного больше времени, чем у тех, у кого такого гена нет.

Эта  врожденная невосприимчивость в настоящее время тщательно изучается в целях разработки новых методов лечения и профилактики  ВИЧ-инфекции.

 Есть ли пути получения инфекции, при которых заражение ВИЧ происходит с большей вероятностью?

Вероятность заразиться выше всего при однократном переливании зараженной крови, затем по степени риска следуют однократное введение наркотика зараженным ВИЧ шприцем,  затем половое сношение с ВИЧ-инфицированным человеком

Может ли человек, не болея СПИДом, быть переносчиком инфекции?

Зараженный ВИЧ человек всегда является носителем ВИЧ-инфекции и от него можно заразиться. Больной СПИДом даже менее опасен, так как из-за состояния здоровья он реже вступает в половые связи.

 Что такое инкубационный период ВИЧ-инфекции?

Период от  момента заражения ВИЧ до появления симптомов недомогания по типу  «острой респираторной инфекции»  или до появления в крови антител к ВИЧ называют инкубационным. В этот период в крови уже находится ВИЧ, и от  человека в инкубационном периоде ВИЧ-инфекции уже можно заразиться. Иногда ошибочно называют « инкубационным»  весь период от заражения до развития СПИДа. Этот период длится несколько лет (в среднем 8-10 лет).

 Каковы симптомы, появляющиеся у человека после инфицирования ВИЧ?

У многих людей через 1-4 месяца после заражения ВИЧ отмечается повышенная температура, часто боли в горле, пятнистая сыпь, иногда – расстройство стула. Доктора могут обнаружить увеличение лимфатических узлов, селезенки. Эти симптомы быстро исчезают и их может не быть вовсе. Чаще всего  после заражения ВИЧ долгие годы обнаруживается только увеличение лимфоузлов всегда в нескольких разных местах.  Особенно подозрительно длительное увеличение лимфоузлов на задней стороне шеи, в ямке над ключицей. При этом всегда увеличены несколько узлов, расположенных в разных местах.

 Почему среди больных СПИДом было раньше много гомосексуалистов?

Больных СПИДом среди  гомосексуалистов много потому, что в годы «сексуальной революции»,  они часто меняли половых партнеров, никогда не пользовались презервативами.

В интернете много сайтов, где утверждается, что ВИЧ не существует, что его никто не видел, или что  он не вызывает СПИД. Верить ли этому?

То что  «ВИЧ никто не видел» в какой-то мере правда, так как все вирусы, в том числе и вирус гриппа  невидимы глазу в  простом микроскопе,  они «видны» только в специальном электронном микроскопе, в котором  используются не лучи видимого света, а электроны.   Тем не менее никто не утверждает, что вируса гриппа нет. А  подобные рассуждения возникли из-за того, что эпидемию гриппа, когда все вокруг   сразу заболевают и  лежат  с температурой, все видят своими глазами, а  эпидемия ВИЧ/СПИД годами  разворачивается незаметно. В  80-х годах   никто точно не знал, что ВИЧ может вызвать СПИД через 10 лет или даже через 20 лет после заражения — для того, чтобы в этом убедиться  пришлось наблюдать больных с ВИЧ-инфекцией все 20 лет. Поэтому некоторые нетерпеливы ученые в 80-е годы отрицали роль ВИЧ в развитии СПИДа  и  строили свои, как показало время,  ошибочные теории относительно причины развития СПИДа.   Эти устаревшие теории и всплывают сейчас в интернете.                     

Кто такие СПИД-диссиденты?

Лица, отрицающие существование ВИЧ или его связь с развитием СПИДа называют ВИЧ-диссидентам, или ВИЧ-отрицателями.  В  80-х года прошлого века  это были в основном ученые, которые не соглашались с тем, что причиной СПИДа является ВИЧ, и которые  строили свои теории его возникновения. В настоящее время  основную массу СПИД-диссидентов составляют больные  ВИЧ-инфекцией, которые не хотят признать, что  им угрожает развитие СПИДа, если они не будут принимать антиретровирусные препараты. Такое поведение является проявление подсознательной  психической защиты от страшного диагноза, оно наблюдается и у больных опухолями.  Такое поведение поддерживают авантюристы, которые вместо антиретровирусных препаратов предлагают «ВИЧ-диссидентам» свои «средства от СПИДа», то есть наживаются на легковерных больных.

Неклеточные формы жизни. Вирусы и бактериофаги



1. Чем вирусы отличаются от других живых организмов?

Ответ. Вирус (от лат. virus — яд) — простейшая форма жизни, так как они не имеют клеточного строения. Основные отличия о других живых организмов:

• Вирусы являются облигатными паразитами, так как вирусы не способны размножаться вне клетки.

• Вне клетки вирусные частицы ведут себя как химические вещества.

В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами) . Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).

2. Какие болезни могут вызывать вирусы?

Ответ. Главной особенностью вирусов является их своеобразное строение. Они обладают наследственностью, которая обусловлена теми же структурами, что и у других живых организмов — нуклеиновыми кислотами. Большинство вирусных заболеваний составляют острые респираторные вирусные инфекции и катар кишечника.

Существуют вирусы, поражающие и нервную систему, например, вирусы полиомиелита, бешенства, клещевого энцефалита. Некоторые вирусы способствуют развитию кожных заболеваний, например, пузырчатки, образованию бородавок, повреждению внутренних органов, например, печени при вирусном гепатите, стенок кровеносных сосудов. СПИД, бешенство и почти исчезнувшая оспа также относятся к вирусным заболеваниям.

Вопросы после § 20

1. Можно ли вирусы считать особой формой жизни?

Ответ. Вирусы можно считать особой формой жизни. Они не могут проявлять признаки жизнедеятельности вне клетки-хозяина. Их строение очень примитивно. Они самые мелкие существа, их нельзя увидеть под световым микроскопом. Они не имеют клеточного строения.

В целом вирусы некорректно называть живыми существами, так как до сих пор ученые не доказали живые они или мертвые. Лучше использовать по отношению к вирусам термин «биологические объекты».

Заслуживает внимания факт описания гигантских вирусов — получившие свое название из-за необычно большого размера их генома, также были включены в исследование из-за их биологической сложности и генома, похожего на геном бактерий. Это дает основания полагать, что и данное направление биологии можно встраивать в общее древо жизни, а также утверждать, что оно имеет не три ответвления, а четыре — гигантские вирусы, бактерии, эукариоты и археи.

2. Какое строение имеют вирусы? В чём их отличие от других живых организмов?

Ответ. Вирусные частицы представляют собой мельчайшие (20–300 нм) симметричные структуры, построенные из повторяющихся элементов. Каждый вирус является частицей нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключённой в белковую оболочку, которую называют капсидом. Вирусы не способны к самостоятельной жизнедеятельности: они могут проявлять свойства живого существа, только проникнув в клетку и используя для своих нужд её структуры и энергию. Таким образом, вирусы являются внутриклеточными паразитами. Некоторые вирусы, например вирус гриппа или герпеса, покидая клетку-хозяина, захватывают участок клеточной мембраны и образуют из неё дополнительную оболочку поверх своего капсида.

3. Как вирусы размножаются?

Ответ. Обычно вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина и проникает внутрь. При этом каждый вирус ищет именно «своего» хозяина, т. е. клетки строго определённого вида. Так, вирус – возбудитель гепатита, называемого иначе желтухой, проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита, в просторечии свинки, – только в клетках околоушных слюнных желёз человека. Проникнув внутрь клетки-хозяина, вирусная ДНК или РНК взаимодействует с хозяйским генетическим аппаратом таким образом, что клетка, сама того не желая, начинает синтезировать специфические белки, закодированные в вирусной нуклеиновой кислоте. Последняя тоже реплицируется, и в цитоплазме клетки начинается сборка новых вирусных частиц. Поражённая вирусами клетка может буквально «лопнуть», и из неё выйдет большое число вирусных частиц, но иногда вирусы выделяются из клетки постепенно, по одному, и заражённая клетка живёт долго.

4. Какие вирусы называют бактериофагами?

Ответ. Особой группой вирусов являются бактериофаги, или просто фаги, которые заражают бактериальные клетки. Фаг укрепляется на поверхности бактерии при помощи специальных «ножек» и вводит в её цитоплазму полый стержень, через который, как через иглу шприца, проталкивает внутрь клетки свою ДНК или РНК. Таким образом, генетический материал фага попадает внутрь бактериальной клетки, а капсид остаётся снаружи. В цитоплазме начинается репликация генетического материала фага, синтез его белков, построение капсида и сборка новых фагов. Уже через 10 мин после заражения в бактерии формируются новые фаги, а через полчаса бактериальная клетка разрушается, и из неё выходят около 200 заново сформированных вирусов – фагов, способных заражать другие бактериальные клетки. Некоторые фаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями, например с бактериями, вызывающими холеру, дизентерию, брюшной тиф.

5. Какие предположения можно сделать о происхождении вирусов?

Ответ. Возникновение вирусов — вопрос, который на протяжении многих лет составлял предмет дискуссий. Было выдвинуто три гипотезы происхождения вирусов:

1. Вирусы — потомки бактерий и других одноклеточных организмов, претерпевших дегенеративную (регрессивную) эволюцию.

2. Вирусы — потомки древних доклеточных форм жизни, перешедших к паразитическому способу существования.

3. Вирусы — дериваты (производные) клеточных генетических структур, ставших относительно автономными, но сохранивших зависимость от клеток

О Бактериофагах

Что такое бактериофаги?

xорошо известно, что бактериофаги умеют адаптироваться к новым условиям благодаря мутациям, но из признаков «живого» им присущи только способность к размножению и передаче потомкам наследственной информации. Именно эти свойства позволили человеку использовать их как альтернативу антибиотикам для борьбы с инфекциями и уничтожения болезнетворных бактерий.

Бактериофаги — это вирусы, мельчайшие природные структуры, похожие на молекулярные кристаллы. Но, в отличие от большинства известных человечеству вирусов, они поражают не высшие организмы (например — человека), а только низшие — одноклеточные, недаром «бактериофаг» буквально переводится как «пожиратель бактерий». Бактериофаги устроены настолько просто, что даже не могут размножаться самостоятельно – для этого им, как и другим вирусам, нужна «чужая» живая клетка.

Из чего состоит бактериофаг

Типичный фаг состоит из «головы» с плотно упакованной генетической программой, состоящей из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), и «хвоста», с помощью которого «впрыскивает» свои гены в клетку бактерии. Зараженная бактерия начинает с помощью собственных внутриклеточных систем и ресурсов синтезировать белки и нуклеиновые кислоты, необходимые для сборки новых вирусных частиц. Зрелые фаги выходят на поиски новой добычи, а «родительская» бактериальная клетка погибает.

Благодаря последним исследованиям стало понятно, что бактериофаги играют важную для поддержания глобального «микробного баланса» роль в биосфере: каждые двое суток они уничтожают половину мировой популяции бактерий и тем самым препятствуют этим быстро размножающимся организмам покрыть толстым слоем земную поверхность. 

Бактериофаги появляются везде, где живут бактерии: на суше и в океанах, в почве и в воде, в растениях и животных. Даже в желудочно-кишечном тракте человека содержится около 10¹² бактериофагов – на порядок больше, чем звезд в нашей Галактике! И хотя размер фаговых частиц не превышает 0,0001 мм, биомасса фагов на планете достигает фантастической цифры – 1 млрд тонн. Поэтому эти невидимые глазом, но вездесущие создания называют иногда «темной материей» биосферы.

Преимущества бактериофагов

Бактериофаги – антибактериальные агенты и природные антисептики	Безопасны и не токсичны, не имеют побочных эффектов, применяются у новорождённых детей, беременных и кормящих женщин
Действие бактериофагов не затрагивает полезную микрофлору организма, в отличие от антибиотиков	Бактериофаги совместимы со всеми лекарственными препаратами. Применение бактериофагов не ограничивает использование других лекарств и не влияет на их эффективность
Воздействует лишь на чувствительные к ним болезнетворные бактерии, вызывающие инфекционное заболевание, разрушая их изнутри	Бактериофаги выводятся из организма естественным путем

Применение бактериофагов

Сразу после открытия бактериофагов, препараты на их основе стали использовать для борьбы с инфекционными болезнями человека. Однако в результате изобретения антибиотиков и недостатка знаний о бактериофагах их лечебный потенциал не был реализован.

Спустя полстолетия бактериофагами заинтересовались молекулярные биологи. Они выяснили, что эти простые «наноустройства» с короткими генетическими программами являются удобными объектами для экспериментальных исследований по изучению устройства и работы генома. Дальнейшее изучение фагов и механизмов, с помощью которых бактерии защищаются от врагов, открыло науке один из самых эффективных инструментов редактирования генома – CRISPR-CAS, основанный на системе «бактериального иммунитета».

Фаги нашли применение в разных сферах человеческой деятельности, включая био- и нанотехнологии. Например, как простые системы для наработки белков с заданными свойствами или как основа для создания материалов с заданной архитектурой в каталитической химии.

В качестве «умных» молекулярных устройств их используют для транспорта лекарств в организме и как диагностические сенсоры – например, для выявления патогенных бактерий в продуктах питания. Препараты фагов применяются для дезинфекции в сельском хозяйстве и в пищевой промышленности. Это увеличивает экологическую чистоту продуктов.

Но все-таки медицина, как и столетие назад, остается главной областью применения этих врагов бактерий. С ростом лекарственной устойчивости бактерий к химическим антибиотикам возросло значение фаготерапии для профилактики и лечения инфекционных болезней человека.

вирусов и бактерий: в чем разница?

Хотя оба могут вызывать заболевания, вирусы не являются живыми организмами, тогда как бактерии таковыми являются. Вирусы «активны» только в клетках-хозяевах, которые им необходимы для размножения, в то время как бактерии — это одноклеточные организмы, которые производят свою собственную энергию и могут размножаться самостоятельно. Бактерии выполняют множество жизненно важных ролей в природе, помимо того, что они заразны.

Системные заболевания, вызванные вирусной инфекцией, включают грипп, корь, полиомиелит, СПИД и COVID-19

Двумя наиболее распространенными возбудителями инфекционных заболеваний являются вирусы и бактерии. Оба этих возбудителя невидимы невооруженным глазом, что позволяет осуществлять их скрытую передачу от человека к человеку во время вспышки инфекционного заболевания. Хотя они по праву имеют неприятную репутацию возбудителей болезней, их свойства, кроме причиняемого ими вреда, совершенно разные.

В чем разница между вирусами и бактериями?

Живой или нет

Вирусы не являются живыми организмами, а бактерии. Вирусы растут и размножаются только внутри клеток-хозяев, которые они заражают. Находясь вне этих живых клеток, вирусы находятся в спящем состоянии. Следовательно, их «жизнь» требует захвата биохимической активности живой клетки. Бактерии, с другой стороны, представляют собой живые организмы, состоящие из одной клетки, которые могут генерировать энергию, производить себе пищу, двигаться и размножаться (обычно путем бинарного деления). Это позволяет бактериям жить во многих местах — почве, воде, растениях и человеческом теле — и служить многим целям. Они выполняют множество жизненно важных функций в природе, разлагая органические вещества (возможно, не столь жизненно важные для тех, кто забыл остатки в задней части холодильника) и превращая азот посредством азотфиксации в химические вещества, используемые растениями. Бактерии даже умеют работать в команде с помощью так называемого чувства кворума.

Размер

Бактерии — гиганты по сравнению с вирусами. Наименьшие бактерии имеют диаметр около 0,4 микрона (одна миллионная метра), а размер вирусов варьируется от 0,02 до 0,25 микрона. Это делает большинство вирусов субмикроскопическими, их невозможно увидеть в обычный световой микроскоп. Обычно их изучают с помощью электронного микроскопа.

Способ заражения

Пути заражения у них разные. Из-за их различной биохимии неудивительно, что бактерии и вирусы по-разному вызывают инфекцию. Вирусы заражают клетку-хозяин, а затем размножаются тысячами, покидая клетку-хозяина и заражая другие клетки организма. Таким образом, вирусная инфекция будет системной, распространяясь по всему телу. Системные заболевания, вызванные вирусной инфекцией, включают грипп, корь, полиомиелит, СПИД и COVID-19. Патогенные бактерии действуют более разнообразно и часто заражают при удобном случае, так называемая условно-патогенная инфекция. Инфекция, вызванная патогенными бактериями, обычно ограничивается частью тела и описывается как локализованная инфекция.Эти инфекции могут быть вызваны самими бактериями или токсинами (эндотоксинами), которые они производят. Примеры бактериального заболевания включают пневмонию, туберкулез, столбняк и пищевое отравление.

Как вирусы взаимодействуют с бактериями

Вирусы могут заражать бактерии. Бактерии не защищены от вирусов-угонщиков, известных как бактериофаги — вирусы, заражающие бактерии. Мы не хотим судить, но это может быть еще одной причиной поставить вирусы на одну ступеньку выше в иерархии неприятных микробов.

Изображение от Venngage Infographic Maker.

В чем разница между бактериями и вирусами? — Институт молекулярной биологии

И бактерии, и вирусы невидимы невооруженным глазом и вызывают у вас насморк, лихорадку или кашель, так как же мы можем отличить их?

Поскольку бактерии быстро развивают устойчивость к антибиотикам, становится все более важным знать разницу, потому что вирусы нельзя лечить антибиотиками, а бактерии — противовирусными препаратами.

Необходимо быстрое и эффективное тестирование, чтобы мы могли успешно лечить патогенный микроорганизм.

COVID-19 учит нас трудному пути: у нас нет лечения от нового вируса, пока у нас нет противовирусных препаратов и вакцин, специально предназначенных против него.

Методы лечения, разработанные против существующего вируса, часто не работают или работают плохо против нового вируса. До сих пор наше лучшее оружие — мытье рук и физическое дистанцирование.

На биологическом уровне основное различие заключается в том, что бактерии — это свободноживущие клетки, которые могут жить внутри или вне тела, а вирусы — это неживой набор молекул, которым для выживания нужен хозяин.

Многие бактерии помогают нам: живут в нашем кишечнике, переваривают и помогают усвоению пищи, фиксируют азот и разлагают органические вещества в почве. Точно так же не все вирусы плохие — теперь мы знаем, что в нашем кишечнике, коже и крови присутствуют и полезные вирусы, которые могут убивать нежелательные бактерии и более опасные вирусы.

Бактерии и вирусы окружают нас повсюду

Бактерии и вирусы могут быть невидимы человеческому глазу, но они повсюду вокруг нас в поистине ошеломляющих количествах.

В наших океанах в 10 миллиардов раз больше бактерий, чем звезд во Вселенной.

Миллионы вирусов в мире, уложенные встык, растянулись бы на 100 миллионов световых лет.

Микроорганизмы, безвредно живущие в наших телах и в наших телах, превосходят по численности человеческие клетки в соотношении 10 к 1, играя жизненно важную роль в здоровье человека.

Но не все микроорганизмы существуют в гармонии с нами. Патогены представляют собой подмножество микроорганизмов, которые могут вызывать заболевания, и к ним относятся представители бактерий, грибов, вирусов, гельминтов и простейших.

Известно, что 1% известных в мире микробных популяций являются патогенными для человека — примерно 1400 видов.

Что такое бактерии?

Бактерии — это свободноживущие клетки, которые могут жить внутри или вне тела.

Бактерии — это прокариоты — мельчайшие, простейшие и самые древние клетки с свободно плавающим генетическим материалом. Эти микроскопические одноклеточные организмы могут иметь стержневую, спиралевидную или сферическую форму.

Существует два типа бактерий: грамотрицательные и грамположительные.Ключевым отличием является наличие дополнительной наружной мембраны у грамотрицательных бактерий. По сути, это дополнительная линия защиты, которая затрудняет проникновение антибиотиков, что затрудняет уничтожение грамотрицательных бактерий и делает их более склонными к развитию резистентности.

Бактерии в изобилии обитают в почве, обитая в корневой системе растений и выполняя такие функции, как фиксация азота или действие противогрибковых агентов. Термофильные (теплолюбивые) бактерии фиксируют серу для производства сульфидов и энергии для фотосинтеза в водных отложениях или богатых органикой водах.

Опасные бактерии живут в почве, и это хороший повод надеть садовые перчатки.

В почве также обитают опасные бактерии, поэтому стоит надеть садовые перчатки. Наводнение в северном Квинсленде в 2019 году вынесло на поверхность бактерии Burkholderia pseudomallei , вызывающей серьезную инфекцию, известную как мелиоидоз.

В нашем организме бактерии обитают в пищеварительной системе человека, живут на нашей коже и способствуют энергетическому обмену, пищеварению, работе мозга и общему самочувствию.Но если баланс этих бактерий нарушается дозой антибиотиков или плохим состоянием здоровья, тогда дискомфорт в кишечнике или кожные инфекции являются обычным явлением.

Инфекционные заболевания, вызываемые бактериями, унесли жизни более половины всех людей, когда-либо живших на Земле. Исторически сложилось так, что бактериальные инфекции стали причиной крупных пандемий, таких как бубонная чума, которая, по оценкам, унесла жизни 50-60 процентов населения Европы во время Черной смерти в 14 ^-м -м веке.

Бактерии размножаются в основном путем бинарного деления

Бактерии размножаются в основном путем бинарного деления – реплицируют свою ДНК так, что у них появляются две копии на противоположных сторонах клетки, а затем отращивают новую клеточную стенку посередине, чтобы произвести две дочерние клетки. Это удвоение времени занимает от 20 минут до часа.

Это короткое время генерации позволяет мутациям быстро возникать и накапливаться и быстро вызывать значительные изменения в бактериях, такие как устойчивость к антибиотикам.

Коммуникация является ключом

Бактерии могут общаться друг с другом, высвобождая химические сигнальные молекулы, что позволяет популяции действовать как один многоклеточный организм.

В зависимости от плотности молекул и сигнала, который они генерируют, бактериальное сообщество может адаптироваться и реагировать, чтобы конкурировать за ресурсы в процессе, известном как ощущение кворума.

Общение наделяет бактерии некоторыми качествами высших организмов.

Эта способность общаться друг с другом позволяет бактериям координировать экспрессию генов и, следовательно, поведение всего сообщества.

Этот процесс придает бактериям некоторые качества высших организмов и является мощным оружием против антибиотиков. Это может привести к тому, что некоторые бактерии отключатся и станут бездействующими при воздействии антибиотика, и они могут регенерировать, когда антибиотик исчезнет.

Что такое вирусы?

Вирусы представляют собой совокупность различных типов молекул, состоящих из генетического материала (одно- или двухцепочечной ДНК или РНК) с белковой оболочкой, а иногда и с жировым слоем (оболочкой).

Они могут принимать различные формы и размеры — космические корабли, спирали, цилиндры и шары.

Вирусы, покрытые слоем жира (например, SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19), легче уничтожаются простым мытьем рук, потому что мыло разрушает этот жировой слой.

Вирусы не могут воспроизводиться сами по себе (в отличие от бактерий), поэтому они не считаются «живыми», но они могут выживать на поверхностях в течение разного периода времени.

Вирусы — это неживой набор молекул, которым для выживания нужен хозяин.

Вирусы должны проникнуть в живую клетку (например, в человеческую клетку), чтобы иметь возможность размножаться, и, оказавшись внутри, они захватывают все клеточные механизмы и заставляют клетку производить новый вирус.

Вирусы вызывают заболевания, включая грипп, вирус простого герпеса, лихорадку Эбола, вирус Зика и грозную простуду.

Вирусы могут быть весьма избирательны в отношении того, где они живут и размножаются — многие вирусы даже не заражают людей. Некоторые вирусы заражают только бактерии, некоторые заражают только растения, а многие заражают только животных.

Однако вирус может эволюционировать и проникнуть в человека. Это часто происходит с гриппом: например, птичьим гриппом или свиным гриппом, которые возникли у птиц и свиней и сумели заразить людей. SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, вероятно, попал в человека от летучих мышей.

Жизненный цикл вируса можно разделить на следующие этапы: проникновение вируса в клетку-хозяин; репликация вирусного генома; производство новых вирусных белков; сборка этих вирусных белков в новые вирусы, а затем высвобождение из клетки-хозяина (либо путем уничтожения клетки, либо путем отпочкования от мембраны клетки-хозяина), готовых заразить новые клетки.

Почему так важно различать?

Молекулярные инструменты улучшают способность врачей выявлять вирусные или бактериальные инфекции быстрее и эффективнее — есть надежда, что врачи смогут проверять пациентов в кабинете врача общей практики или в экстренной ситуации и сразу выяснять, вызвано ли их заболевание вирусом или бактерией. .

Цель состоит в том, чтобы быстрые тесты были доступны в хирургии общей практики.

Важно знать разницу между вирусной и бактериальной инфекцией, чтобы врачи могли правильно лечить болезнь, а антибиотики не использовались без необходимости, способствуя росту устойчивых к антибиотикам супербактерий.

По этой же причине вам не следует ожидать, что врач назначит вам антибиотики, если вы страдаете от вирусной инфекции, такой как простуда.

Исследователи из IMB работают над тем, чтобы за несколько часов выявлять и идентифицировать бактерии при инфекциях — в настоящее время на это уходит несколько дней.

Использование этих молекулярных электростанций

Исследователи переделывают смертоносный дизайн бактерий и вирусов, чтобы найти способы остановить их инфекционные циклы.

В настоящее время разрабатываются вакцины для защиты от COVID-19.

Вакцины показывают иммунной системе важные части вируса, чтобы иммунная система могла подготовить инструменты для эффективной борьбы с настоящим вирусом — вакцины обманом заставляют иммунную систему реагировать так, как она раньше видела вирус.

Наиболее изученными из этих иммунных «инструментов» являются антитела, которые не дают вирусам проникнуть в новые клетки. Но иммунная система также производит клетки-киллеры, которые останавливают репликацию вируса, убивая любые инфицированные клетки-хозяева.

Традиционно вакцины представляют собой слабые или инактивированные формы вируса.

В мире разрабатывается множество потенциальных вакцин-кандидатов, созданных с использованием широкого спектра новых технологий.

Эти вакцинные технологии включают использование субъединичных вакцин: исследователи создают вирусные белки и вводят их в организм, чтобы иммунная система вырабатывала антитела против этих вирусных белков.

Этот метод обычно безопаснее и быстрее, чем использование живого или инактивированного вируса.

Другие технологии обманывают организм, чтобы он сам производил эти вирусные белки, включая доставку РНК в липосомах или плазмид ДНК в наночастицах, а также модифицированные безопасные вирусы и существующие вакцины.

Изучая жизненные циклы вирусов и то, как вирусы обнаруживаются иммунной системой, мы можем открыть новые способы нацеливания на вирус и лечения вирусных заболеваний даже без вакцины.

Бактериальные и вирусные инфекции часто связаны между собой

Хотя бактериальные и вирусные инфекции различаются, они часто связаны между собой.

Тяжелые случаи вирусной пневмонии часто заканчиваются ассоциированной бактериальной инфекцией. Это особенно верно в отношении COVID-19, когда до 50% тяжелобольных госпитализированных пациентов развили бактериальную инфекцию. Таким образом, несмотря на то, что COVID-19 вызывается вирусом, антибиотики действительно важны для лечения связанных с ним бактериальных инфекций.

Поскольку устойчивые к антибиотикам бактерии становятся все более серьезной глобальной проблемой, исследователи IMB изучают поверхностную активность бактерий на молекулярном уровне и выяснили, как они ускользают от иммунной системы человека.Они также занимаются разработкой новых методов лечения устойчивых бактерий и помогают исследователям во всем мире открывать новые антибиотики.

Сейчас мы находимся на пути к разработке превентивных методов лечения, биомаркеров и вакцин, чтобы помешать этим неуловимым микробам-убийцам заполонить наш мир.

вирусов | National Geographic Society

Вирусы — это крошечные инфекционные агенты, размножение которых зависит от живых клеток. Они могут использовать животное, растение или бактерию-хозяина для выживания и размножения.Таким образом, ведутся споры о том, следует ли считать вирусы живыми организмами. Вирус, который находится вне клетки-хозяина, известен как вирион.

Вирусы не только микроскопичны, но и меньше многих других микробов, таких как бактерии. Большинство вирусов имеют диаметр всего 20–400 нанометров, тогда как яйцеклетки человека, например, имеют диаметр около 120 микрометров, а бактерии E. coli имеют диаметр около 1 микрометра. Вирусы настолько малы, что их лучше всего рассматривать с помощью электронного микроскопа, как они были впервые визуализированы в 1940-х годах.

Вирусы обычно бывают двух видов: палочки и сферы. Однако бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии) имеют уникальную форму с геометрической головкой и нитевидными хвостовыми волокнами. Независимо от формы, все вирусы состоят из генетического материала (ДНК или РНК) и имеют внешнюю белковую оболочку, известную как капсид.

Вирусы используют два процесса для репликации: литический цикл и лизогенный цикл. Одни вирусы размножаются обоими способами, другие используют только литический цикл.В литическом цикле вирус прикрепляется к клетке-хозяину и вводит ее ДНК. Используя клеточный метаболизм хозяина, вирусная ДНК начинает реплицироваться и образовывать белки. Затем собираются полностью сформированные вирусы. Эти вирусы разрушают или лизируют клетку и распространяются на другие клетки, чтобы продолжить цикл.

Как и в литическом цикле, в лизогенном цикле вирус прикрепляется к клетке-хозяину и вводит ее ДНК. Оттуда вирусная ДНК включается в ДНК хозяина и клетки хозяина. Каждый раз, когда клетки-хозяева проходят репликацию, ДНК вируса также реплицируется, распространяя свою генетическую информацию по хозяину без необходимости лизировать инфицированные клетки.

У людей вирусы могут вызывать множество заболеваний. Например, грипп вызывается вирусом гриппа. Как правило, вирусы вызывают у хозяина иммунный ответ, который убивает вирус. Однако иммунная система не справляется с некоторыми вирусами, такими как вирус иммунодефицита человека или ВИЧ. Это приводит к более хронической инфекции, которую трудно или невозможно вылечить; часто можно лечить только симптомы.

В отличие от бактериальных инфекций, антибиотики неэффективны при лечении вирусных инфекций. Вирусные инфекции лучше всего предотвращаются вакцинами, хотя противовирусные препараты могут лечить некоторые вирусные инфекции. Большинство противовирусных препаратов действуют, препятствуя репликации вируса. Некоторые из этих препаратов останавливают синтез ДНК, препятствуя репликации вируса

Хотя вирусы могут иметь разрушительные последствия для здоровья, они также имеют важное технологическое применение. Вирусы особенно важны для генной терапии. Поскольку некоторые вирусы включают свою ДНК в ДНК хозяина, их можно генетически модифицировать, чтобы они несли гены, полезные для хозяина.Некоторые вирусы можно даже спроектировать так, чтобы они размножались в раковых клетках и запускали иммунную систему для уничтожения этих вредных клеток. Хотя это все еще новая область исследований, она дает вирусам возможность однажды принести больше пользы, чем вреда.

 

Живы ли вирусы? | Общество микробиологии

Что значит быть «живым»? На базовом уровне вирусы — это белки и генетический материал, которые выживают и размножаются в своей среде, внутри другой формы жизни. В отсутствие хозяина вирусы не могут размножаться, и многие из них не могут долго выживать во внеклеточной среде. Следовательно, если они не могут выжить самостоятельно, можно ли их определить как «живых»?

Придерживаясь противоположных точек зрения, два микробиолога обсуждают, как вирусы соответствуют концепции «живых» и как их следует определять.

Нет, вирусы не живые

НАЙДЖЕЛ КОРИЧНЕВЫЙ

Во многих отношениях вопрос о том, являются ли вирусы живыми или неживыми существами, является спорным философским вопросом.Немногие другие организмы, помимо человека, вызвали такое опустошение человеческой, животной и растительной жизни. Вирусы оспы, полиомиелита, чумы крупного рогатого скота и ящура хорошо известны своим губительным воздействием на людей и животных. Менее известно огромное количество вирусов растений, которые могут вызвать полную гибель основных сельскохозяйственных культур.

Говоря о простых вирусах, я использую легкомысленное определение вируса как «нуклеиновой кислоты в подарочной упаковке», будь то ДНК или РНК, двухцепочечная или одноцепочечная. Подарочная упаковка практически всегда представляет собой белковый капсид, кодируемый вирусом, и может также включать или не включать липидную оболочку хозяина. Вирусная нуклеиновая кислота реплицируется, а вирусные белки синтезируются с использованием процессов клетки-хозяина. Во многих случаях вирус также кодирует некоторые ферменты, необходимые для его репликации, хорошо известным примером является обратная транскриптаза в РНК-вирусах.

За последние 15 лет гигантские вирусы, обнаруженные у амеб, усложнили наше представление о вирусах как о простых неживых структурах.Мимивирусы и мегавирусы могут содержать больше генов, чем простая бактерия, и могут кодировать гены для хранения и обработки информации. Гены, общие для доменов Archaea, Bacteria и Eukarya, можно найти в разных гигантских вирусах, и некоторые исследователи на этом основании утверждают, что они составляют четвертый домен жизни.

Однако решающим моментом является то, что вирусы не способны к независимой репликации. Им приходится размножаться внутри клетки-хозяина, и для этого они используют или узурпируют механизм клетки-хозяина.Они не содержат полного спектра необходимых метаболических процессов и зависят от своего хозяина в обеспечении многих требований для их репликации. На мой взгляд, существует принципиальное различие между вирусами и другими облигатными внутриклеточными паразитами, такими как бактерии; а именно, вирусы должны использовать механизмы метаболизма и репликации хозяина. Внутриклеточные бактерии могут просто использовать хозяина как среду, в которой они могут восполнить свои ограниченные метаболические способности, и обычно у них есть собственный механизм репликации.Такие организмы, как Chlamydia  spp. еще не выращивались вне клеточной культуры, но они несут свой собственный транскрипционный и трансляционный аппарат и попадают в эволюционное царство бактерий. Как и многие другие «сложные» патогенные бактерии, мы, возможно, в конечном итоге сможем выращивать их в бесклеточных системах.

Каэтано-Аноллес и его коллеги изучили филогеномные связи вирусов с живыми организмами посредством анализа вирусных протеомов и определения суперсемейств укладки белков.Авторы пришли к выводу, что вирусы произошли от «протовироклеток», которые были клеточными по своей природе, и они подразумевали, что вирусы и современные бактерии произошли от общих предков. Они также утверждают, что это означает, что вирусы действительно являются живыми организмами.

Этот аргумент меня не устраивает. Если вирус жив, то не следует ли считать живой и молекулу ДНК? Плазмиды могут передаваться как конъюгативные молекулы или пассивно переноситься между клетками, и они могут нести гены, полученные от хозяина.Это просто молекулы ДНК, хотя они могут быть необходимы для выживания хозяина в определенных условиях. А прионы? Аргумент reductio ad absurdum состоит в том, что любой биологически произведенный минерал, который может выступать в качестве кристаллизационной затравки для дальнейшей минерализации (следовательно, удовлетворяя критерию воспроизводимости), также может быть классифицирован как живой!

Помимо явного сексизма, содержащегося в формулировке, я не могу сделать ничего лучше, чем процитировать доктора Кеннета Смита в предисловии к его классической книге Вирусы (Cambridge University Press, 1962): «Что касается вопроса, который задают чаще всего, «Являются ли вирусы живыми организмами?», на это должен ответить сам вопрошающий». Этот вопрошающий в настоящее время считает вирусы неживыми.

Да, вирусы живы

ДЭВИД БХЕЛЛА

Вопрос о том, можно ли считать вирусы живыми, конечно же, зависит от определения жизни. То, где мы проводим грань между химией и жизнью, может показаться философским или даже теологическим спором. Большинство историй о творении связано с божеством, которое наполняет неодушевленную материю «искрой жизни». С научной точки зрения, попытка найти рабочее определение «жизни», мне кажется, не имеет большой практической ценности, но об этом интересно подумать.

Споры о статусе жизни/не жизни вирусов часто уходят корнями в эволюционную биологию и теории происхождения жизни. Все клеточные организмы могут претендовать на прямое происхождение от первичной клетки или клеток, непрерывной цепи клеточных делений, по которым прошла «искра». Могут ли вирусы претендовать на подобное происхождение?

Утверждение, что вирусам нет места на древе жизни, часто подтверждается утверждением, что вирусы не имеют сопоставимой истории — вирусы полифилетичны. Однако в этом сравнении вирусы находятся в ужасно невыгодном положении. Нам известна лишь малая часть всего генетического разнообразия вирусов. Более того, их геномы эволюционируют гораздо быстрее, чем клеточные организмы. Таким образом, исходя из тех небольших островков данных о последовательностях, которые у нас есть, трудно утверждать, что последовательная филогения существует или не существует. Интересно, что консервация складок в вирусных белках начала выдвигать на первый план возможных общих предков, которые никогда не могут быть выведены из данных о последовательности генома.Ярким примером является дупликация домена мотива beta jelly roll, который приводит к псевдошестикратной симметрии тримерных капсомеров гексона в аденовирусе. Это также обнаружено у вирусов, поражающих насекомых, грамположительных и грамотрицательных бактерий и экстремофильных архей. Вирусы собирают свои капсиды из удивительно небольшого количества отдельных белковых складок, так что конвергентная эволюция кажется маловероятной.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ АДЕНОВИРУС ТИПА 5 (СЛЕВА – EM DATABANK 1579) И SULFOLOBUS TURRETED ICOSAEDRAL VIRUS 2 (СПРАВА – EM DATABANK 1679) СОБИРАЮТ СВОИ КАПСИДЫ ИЗ ТРИМЕРНЫХ КАПСОМЕРОВ, В КОТОРЫХ КАЖДЫЙ ПРОТОМЕР СОДЕРЖИТ ДУПЛИКАЦИЯ ДОМЕНА BETA JELLY ROLLY ROLLYЭТО ПОЗВОЛЯЕТ УПАКОВАТЬ КАЖДЫЙ ТРИМЕР С ПСЕВДОШЕСТИСТОРОННЕЙ СИММЕТРИЕЙ – ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ КЛЕТКА УКАЗЫВАЕТ ПОЛОЖЕНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ ШЕСТИСТОРОННЕЙ СИММЕТРИИ В СТРУКТУРЕ ИКОСАЭДРИЧЕСКОГО КАПСИДА. ЭТА ВЫСОКО СОХРАНЯЕМАЯ ФУНКЦИЯ ПРИВЕЛА К ПРЕДЛОЖЕНИЮ ОБЩЕЙ ВИРУСНОЙ ЛИНИИ ДЛЯ ЭТИХ ВИРУСОВ, ИНФЕКЦИОННЫХ ЭУКАРИОТ И АРХЕЙ СООТВЕТСТВЕННО.

В недавнем исследовании изучалось происхождение вирусов путем анализа эволюции и сохранения белковых складок в базе данных структурной классификации белков (SCOP).Эта работа идентифицировала подмножество белков, которые являются уникальными для вирусов. Авторы заключают, что вирусы, скорее всего, произошли из ранних РНК-содержащих клеток. Если вирусы совершили эволюционный скачок в сторону от клеточной формы, сбросив тяжелые метаболические оковы и выбрав более упорядоченное существование, перестали ли они быть жизнью? Вернулись ли они к простой химии?

Вирусы — генетически простые организмы; самые маленькие вирусные геномы имеют размер всего 2–3 т. п.н., а самые большие — ~ 1.2 Мбп — сопоставимо по размеру с геномом Rickettsia . Однако все они имеют удивительно сложные репликационные (жизненные) циклы; они прекрасно приспособлены для доставки своих геномов к месту репликации и имеют точно регулируемые каскады экспрессии генов. Вирусы также конструируют свою среду, создавая органеллы, в которых они могут безопасно размножаться, что является общим с другими внутриклеточными паразитами.

Хотя вирион биологически инертен и может считаться «мертвым» точно так же, как бактериальная спора или семя после попадания в соответствующую среду, я считаю, что вирусы очень даже живые.

Основополагающим аргументом в пользу того, что вирусы не являются живыми, является предположение, что метаболизм и самоподдерживающаяся репликация являются ключевыми определениями жизни. Вирусы не способны размножаться без метаболического механизма клетки. Однако ни один организм не является полностью самоподдерживающимся — жизнь абсолютно взаимозависима. Есть много примеров облигатных внутриклеточных организмов, прокариот и эукариот, которые критически зависят от метаболической активности своих клеток-хозяев. Люди также зависят от метаболической активности азотфиксирующих бактерий и фотосинтезирующих растений, а также от активности нашей микробиоты.На Земле очень мало (если вообще есть) форм жизни, которые могли бы выжить в мире, в котором присутствовали все химические потребности, но не было никакой другой жизни.

Итак, что определяет жизнь? Некоторые утверждают, что обладание рибосомами является ключевым компонентом. Возможно, наиболее удовлетворительное определение, которое явно исключает вирусы, исходит из модели «прежде всего метаболизм» и касается наличия связанной с мембраной метаболической активности — осязаемой «искры» жизни. Это позволяет провести четкое различие между вирусами и облигатными внутриклеточными паразитами, такими как Chlamydia и Rickettsia .Однако это определение также придает статус жизни митохондриям и пластидам. Считается, что эндосимбиоз, который привел к митохондриям, дал начало эукариотической жизни. Митохондрии обладают метаболической активностью, от которой мы зависим, у них есть механизмы для производства белков и у них есть геномы. Большинство согласилось бы с тем, что митохондрии являются частью формы жизни, но они не являются независимой жизнью.

Я бы сказал, что единственное удовлетворительное определение жизни заключается в наиболее важном свойстве генетической наследственности: независимой эволюции.Жизнь — это проявление когерентного набора генов, способных воспроизводиться в той нише, в которой они развиваются (d). Вирусы соответствуют этому определению.

Подсчитано, что в океанах содержится 10 ³¹  вирусных частиц — их значительно больше, чем всех других организмов на планете. Живые они или нет, но вирусы неплохо себя чувствуют!

НАЙДЖЕЛ КОРИЧНЕВЫЙ

Эдинбургский университет
[электронная почта защищена]

ДЭВИД БХЕЛЛА

MRC-Центр вирусных исследований Университета Глазго, здание сэра Майкла Стокера, 464 Bearsden Road, Глазго, Великобритания
[email protected]

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЧТЕНИЕ

Бамфорд, Д. Х. и др. (2002). Эволюция вирусной структуры. Theor Popul Biol 61, 461–470.

Бойер, М. и др. (2010). Филогенетические и филетические исследования информационных генов в геномах подчеркивают существование 4   домена жизни, включая гигантские вирусы. PLoS ONE  5, e15530. doi:10.1371/journal.pone.0015530.

Морейра, Д. и Лопес-Гарсия, П. (2009). Десять причин исключить вирусы из дерева жизни. Nat Rev Microbiol  7, 306–311 и соответствующий комментарий.

Насир, А. и Каэтано-Анольес, Г. (2015). Исследование происхождения и эволюции вирусов, основанное на филогеномных данных. Sci Adv , e1500527. doi:10.1126/sciadv.1500527.

Рыбицкий, EP (2014). Список десяти наиболее экономически важных вирусов растений. Арч Вирол . doi: 10.1007/s00705-014-2295-9.

Шейд, П. (2015). Вирусы в тесной ассоциации со свободноживущими амебами. Parasitol Res  114, 3959–3967. doi: 10.1007/s00436-015-4731-5.

Живы ли вирусы? — Scientific American

Примечание редактора: эта статья была первоначально опубликована в декабрьском выпуске Scientific American за 2004 год.

В одном из эпизодов классической телевизионной комедии 1950-х годов « Молодожены » водитель бруклинского автобуса Ральф Крамден громко объясняет своей жене Элис: «Вы знаете, я знаю, как легко вы подхватываете вирус». Полвека назад даже обычные люди, такие как Крамдены, знали о вирусах как о микроскопических переносчиках болезней.Тем не менее почти наверняка они не знали точно, что такое вирус. Они были и есть не одни.

В течение примерно 100 лет научное сообщество неоднократно меняло коллективное мнение о том, что такое вирусы. Сначала рассматриваемые как яды, затем как формы жизни, затем биологические химические вещества, вирусы сегодня считаются находящимися в серой зоне между живым и неживым: они не могут воспроизводиться сами по себе, но могут делать это в действительно живых клетках, а также могут влиять на поведение их хозяев глубоко. Классификация вирусов как неживых на протяжении большей части современной эры биологической науки имела непредвиденные последствия: это привело к тому, что большинство исследователей игнорировали вирусы при изучении эволюции. Наконец, однако, ученые начинают ценить вирусы как основных игроков в истории жизни.

Примирение
Легко понять, почему вирусы трудно классифицировать. Кажется, что они меняются с каждой линзой, применяемой для их изучения. Первоначальный интерес к вирусам возник из-за их ассоциации с болезнями — слово «вирус» происходит от латинского термина «яд».В конце 19 века исследователи поняли, что некоторые болезни, в том числе бешенство и ящур, вызываются частицами, которые ведут себя как бактерии, но имеют гораздо меньшие размеры. Поскольку они сами были явно биологическими и могли передаваться от одной жертвы к другой с очевидными биологическими эффектами, вирусы тогда считались простейшими из всех живых форм жизни, несущих гены.

Их понижение в должности до инертных химикатов произошло после 1935 года, когда Уэнделл М.Стэнли и его коллеги в том, что сейчас является Рокфеллеровским университетом в Нью-Йорке, впервые кристаллизовали вирус — вирус табачной мозаики. Они увидели, что он состоит из комплекса сложных биохимических веществ. Но в нем отсутствовали важные системы, необходимые для метаболических функций, биохимической активности жизни. Стэнли разделил Нобелевскую премию 1946 года — по химии, а не по физиологии или медицине — за эту работу.

Дальнейшие исследования, проведенные Stanley и другими, установили, что вирус состоит из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключенных в белковую оболочку, которая также может укрывать вирусные белки, участвующие в инфекции.Судя по этому описанию, вирус больше похож на химический набор, чем на организм. Но когда вирус проникает в клетку (называемую хозяином после заражения), он далеко не бездействует. Он сбрасывает свою шерсть, обнажает свои гены и индуцирует собственный механизм репликации клетки для воспроизведения ДНК или РНК злоумышленника и производства большего количества вирусного белка на основе инструкций вирусной нуклеиновой кислоты. Вновь созданные вирусные частицы собираются, и, вуаля, возникает больше вирусов, которые также могут заражать другие клетки.

Такое поведение заставило многих думать, что вирусы существуют на границе между химией и жизнью.Более поэтично вирусологи Марк Х. В. ван Регенмортель из Страсбургского университета во Франции и Брайан В. Дж. Махи из Центров по контролю и профилактике заболеваний недавно заявили, что из-за своей зависимости от клеток-хозяев вирусы ведут «своего рода заимствованную жизнь». Интересно, что, хотя биологи долгое время придерживались точки зрения, что вирусы — это просто ящики с химическими веществами, они воспользовались вирусной активностью в клетках-хозяевах, чтобы определить, как нуклеиновые кислоты кодируют белки: действительно, современная молекулярная биология опирается на информацию, полученную с помощью вирусов.

Молекулярные биологи кристаллизовали большинство основных компонентов клеток и сегодня привыкли думать о клеточных компонентах — например, рибосомах, митохондриях, мембранах, ДНК и белках — либо как о химическом механизме, либо о материале, который этот механизм использует или производит. . Это воздействие множества сложных химических структур, которые осуществляют жизненные процессы, вероятно, является причиной того, что большинство молекулярных биологов не тратят много времени на размышления о том, живы ли вирусы.Для них это упражнение может показаться эквивалентным размышлению о том, живы ли эти отдельные субклеточные составляющие сами по себе. Этот близорукий взгляд позволяет им видеть только то, как вирусы кооптируют клетки или вызывают болезни. Более широкий вопрос о вкладе вирусов в историю жизни на Земле, к которому я вскоре обращусь, по большей части остается без ответа и даже не задан.

Быть или не быть
Казалось бы, простой вопрос о том, живы вирусы или нет, который часто задают мои студенты, вероятно, все эти годы не дает простого ответа, поскольку поднимает фундаментальный вопрос: что именно определяет «жизнь»? Точное научное определение жизни трудно найти, но большинство наблюдателей согласится с тем, что помимо способности к воспроизведению жизнь включает в себя определенные качества. Например, живое существо находится в состоянии, ограниченном рождением и смертью. Также считается, что живые организмы нуждаются в определенной степени биохимической автономии, выполняя метаболические действия, которые производят молекулы и энергию, необходимые для поддержания организма. Этот уровень автономии важен для большинства определений.

Однако вирусы паразитируют практически на всех биомолекулярных аспектах жизни. То есть они зависят от клетки-хозяина в отношении сырья и энергии, необходимых для синтеза нуклеиновых кислот, белкового синтеза, процессинга и транспорта, а также всех других биохимических процессов, которые позволяют вирусу размножаться и распространяться.Тогда можно было бы заключить, что, хотя эти процессы находятся под контролем вирусов, вирусы являются просто неживыми паразитами живых метаболических систем. Но может существовать спектр между тем, что определенно живо, и тем, что нет.

Камень не живой. Метаболически активный мешок, лишенный генетического материала и возможности размножения, также не является живым. Но бактерия жива. Хотя это одна клетка, она может генерировать энергию и молекулы, необходимые для поддержания себя, и она может воспроизводиться.Но как насчет семени? Семя нельзя считать живым. Тем не менее, у него есть потенциал для жизни, и он может быть уничтожен. В этом отношении вирусы больше напоминают семена, чем живые клетки. У них есть определенный потенциал, который можно погасить, но они не достигают более автономного состояния жизни.

Еще один способ думать о жизни — как о возникающем свойстве набора определенных неживых вещей. И жизнь, и сознание являются примерами эмерджентных сложных систем. Каждому из них требуется критический уровень сложности или взаимодействия для достижения соответствующих состояний.Нейрон сам по себе или даже в сети нервов не обладает сознанием — требуется сложность всего мозга. Тем не менее, даже неповрежденный человеческий мозг может быть биологически живым, но неспособным к сознанию или «мозгом мертвым». Точно так же ни клеточные, ни вирусные отдельные гены или белки не являются живыми сами по себе. Энуклеированная клетка сродни состоянию смерти мозга, поскольку ей не хватает полной критической сложности. Вирус тоже не достигает критической сложности. Таким образом, сама жизнь представляет собой эмерджентное сложное состояние, но она состоит из тех же фундаментальных физических строительных блоков, из которых состоит вирус.Подойдя с этой точки зрения, вирусы, хотя и не полностью живые, могут рассматриваться как нечто большее, чем инертная материя: они граничат с жизнью.

Фактически, в октябре французские исследователи объявили об открытии, которое вновь показывает, насколько близко могут подойти некоторые вирусы. Дидье Рауль и его коллеги из Средиземноморского университета в Марселе объявили, что секвенировали геном крупнейшего из известных вирусов, мимивируса, открытого в 1992 году. Вирус размером примерно с маленькую бактерию заражает амеб.Анализ последовательности вируса выявил многочисленные гены, которые ранее считались существующими только в клеточных организмах. Некоторые из этих генов участвуют в создании белков, кодируемых вирусной ДНК, и могут облегчить мимивирусам кооптацию систем репликации клеток-хозяев. Как отметила исследовательская группа в своем отчете в журнале Science , огромная сложность генетического дополнения мимивируса «бросает вызов установленной границе между вирусами и паразитическими клеточными организмами».

Влияние на эволюцию
Дебаты о том, следует ли маркировать вирусы как живые, естественным образом ведут к другому вопросу: является ли размышление о статусе вирусов как живых или неживых чем-то большим, чем философским упражнением, основой оживленных и горячих риторических дебатов, но с небольшими реальными последствиями? Я думаю, что вопрос важен, потому что то, как ученые относятся к этому вопросу, влияет на их взгляды на механизмы эволюции.

Вирусы имеют свою древнюю эволюционную историю, восходящую к самому зарождению клеточной жизни. Например, некоторые ферменты репарации вирусов, которые вырезают и ресинтезируют поврежденную ДНК, восстанавливают повреждения радикалами кислорода и т. д., уникальны для определенных вирусов и существуют практически в неизменном виде, вероятно, в течение миллиардов лет.

Тем не менее, большинство биологов-эволюционистов считают, что, поскольку вирусы неживые, они не заслуживают серьезного внимания при попытке понять эволюцию.Они также рассматривают вирусы как исходящие от генов-хозяев, которые каким-то образом ускользнули от хозяина и приобрели белковую оболочку. С этой точки зрения вирусы представляют собой беглые гены хозяина, выродившиеся в паразитов. А с вирусами, которые таким образом были исключены из паутины жизни, важный вклад, который они, возможно, внесли в происхождение видов и поддержание жизни, может остаться непризнанным. (Действительно, только четыре из 1205 страниц тома Энциклопедии эволюции 2002 года посвящены вирусам.)

Конечно, биологи-эволюционисты не отрицают, что вирусы сыграли определенную роль в эволюции.Но рассматривая вирусы как неодушевленные предметы, эти исследователи помещают их в ту же категорию влияний, что и, скажем, изменение климата. Такие внешние влияния отбирают среди индивидуумов различные, генетически контролируемые черты; те особи, которые наиболее способны выжить и процветать, столкнувшись с этими проблемами, продолжают наиболее успешно размножаться и, следовательно, передают свои гены будущим поколениям.

Но вирусы напрямую обмениваются генетической информацией с живыми организмами, то есть внутри паутины самой жизни.Возможным сюрпризом для большинства врачей и, возможно, для большинства биологов-эволюционистов будет то, что большинство известных вирусов являются стойкими и безвредными, а не патогенными. Они поселяются в клетках, где могут оставаться в состоянии покоя в течение длительного времени или использовать клеточный аппарат репликации для размножения с медленной и постоянной скоростью. Эти вирусы разработали множество хитрых способов избежать обнаружения иммунной системой хозяина — практически каждый этап иммунного процесса может быть изменен или контролироваться различными генами, обнаруженными в том или ином вирусе.

Кроме того, геном вируса (полный набор ДНК или РНК) может постоянно колонизировать своего хозяина, добавляя вирусные гены к линиям хозяина и в конечном итоге становясь важной частью генома вида-хозяина. Таким образом, вирусы, несомненно, оказывают более быстрое и непосредственное воздействие, чем воздействие внешних сил, которые просто выбирают среди более медленно генерируемых внутренних генетических вариаций. Огромная популяция вирусов в сочетании с их высокой скоростью репликации и мутации делает их ведущим мировым источником генетических инноваций: они постоянно «изобретают» новые гены.И уникальные гены вирусного происхождения могут путешествовать, находя свой путь в других организмах и способствуя эволюционным изменениям.

Данные, опубликованные Международным консорциумом по секвенированию генома человека, показывают, что от 113 до 223 генов, присутствующих в бактериях и в геноме человека, отсутствуют у хорошо изученных организмов, таких как дрожжи Saccharomyces cerevisiae , плодовая муха Drosophila melanogaster и нематода Caenorhabditis elegans , которые находятся между этими двумя эволюционными крайностями.Некоторые исследователи считали, что эти организмы, возникшие после бактерий, но до позвоночных, просто утратили рассматриваемые гены в какой-то момент своей эволюционной истории. Другие предположили, что эти гены были переданы непосредственно человеческому роду путем вторжения бактерий.

Мы с моим коллегой Виктором ДеФилипписом из Института вакцин и генной терапии Орегонского университета здравоохранения и науки предложили третью альтернативу: вирусы могут создавать гены, а затем колонизировать две разные линии — например, бактерии и позвоночные.Ген, по-видимому, переданный человечеству бактериями, мог быть передан обоим вирусом.

На самом деле, вместе с другими исследователями, Филипом Беллом из Университета Маккуори в Сиднее, Австралия, и я утверждаем, что само ядро ​​клетки имеет вирусное происхождение. Появление ядра, которое отличает эукариот (организмы, клетки которых содержат истинное ядро), включая людей, от прокариот, таких как бактерии, нельзя удовлетворительно объяснить исключительно постепенной адаптацией прокариотических клеток до тех пор, пока они не стали эукариотическими.Скорее всего, ядро ​​могло развиться из сохраняющегося крупного ДНК-вируса, который поселился внутри прокариот. Некоторое подтверждение этой идеи исходит из данных о последовательности, показывающих, что ген ДНК-полимеразы (фермент, копирующий ДНК) в вирусе Т4, поражающем бактерии, тесно связан с другими генами ДНК-полимеразы как у эукариот, так и у вирусов, которые их заражают. Патрик Фортер из Университета Париж-Юг также проанализировал ферменты, ответственные за репликацию ДНК, и пришел к выводу, что гены таких ферментов у эукариот, вероятно, имеют вирусное происхождение.

От одноклеточных организмов до человеческих популяций вирусы поражают все живое на Земле, часто определяя, что выживет. Но сами вирусы тоже эволюционируют. Новые вирусы, такие как вызывающий СПИД ВИЧ-1, могут быть единственными биологическими сущностями, появление которых исследователи могут наблюдать, что является примером эволюции в действии в реальном времени.

Вирусы важны для жизни. Они представляют собой постоянно меняющуюся границу между мирами биологии и биохимии. По мере того, как мы продолжаем распутывать геномы все большего и большего числа организмов, вклад этого динамичного и древнего генофонда должен стать очевидным.Нобелевский лауреат Сальвадор Лурия размышлял о влиянии вирусов на эволюцию в 1959 году. «Можем ли мы не чувствовать, — писал он, — что в вирусах, в их слиянии с клеточным геномом и повторном появлении из них, мы наблюдаем единицы и процессы, которые в ходе эволюции создали успешные генетические модели, лежащие в основе всех живых клеток?» Независимо от того, считаем ли мы вирусы живыми или нет, пришло время признать и изучить их в их естественном контексте — в паутине жизни.

Микробы: бактерии, вирусы, грибы и простейшие (для родителей)

Что такое микробы?

Термин «микробы» относится к микроскопическим бактериям, вирусам, грибкам и простейшим, которые могут вызывать заболевания.

Тщательное и частое мытье рук — лучший способ предотвратить попадание микробов в инфекции и заболевания.

Какие бывают микробы?

Бактерии

Бактерии (bak-TEER-ee-uh) — крошечные одноклеточные организмы, получающие питательные вещества из окружающей среды. В некоторых случаях такой средой является ваш ребенок или другое живое существо.

Некоторые бактерии полезны для нашего организма — они помогают поддерживать пищеварительную систему в рабочем состоянии и препятствуют проникновению вредных бактерий.Некоторые бактерии используются для изготовления лекарств и вакцин.

Но бактерии также могут вызывать проблемы, такие как кариес, инфекции мочевыводящих путей, ушные инфекции или острый фарингит. Антибиотики используются для лечения бактериальных инфекций.

Вирусы

Вирусы даже меньше бактерий. Они даже не полноценная ячейка. Это просто генетический материал (ДНК или РНК), упакованный внутри белковой оболочки. Им нужно использовать структуры другой клетки для размножения. Это означает, что они не могут выжить, если они не живут внутри чего-то другого (например, человека, животного или растения).

Вирусы могут жить вне других живых клеток очень короткое время. Например, вирусы в инфицированных биологических жидкостях, оставленные на таких поверхностях, как дверная ручка или сиденье унитаза, могут жить там в течение короткого времени. Они быстро умрут, если не появится живой хозяин.

Однако, когда они попадают в чье-то тело, вирусы легко распространяются и могут вызвать у человека заболевание. Вирусы вызывают легкие заболевания, такие как простуда, обычные заболевания, такие как грипп, и очень серьезные заболевания, такие как оспа или ВИЧ/СПИД.

Антибиотики не эффективны против вирусов. Противовирусные препараты были разработаны против небольшой избранной группы вирусов.

Грибы

Грибы (FUN-guy) — многоклеточные растительноподобные организмы. Грибок получает питание от растений, пищи и животных во влажной и теплой среде.

Многие грибковые инфекции, такие как микоз и дрожжевые инфекции, не опасны для здорового человека. Однако люди со слабой иммунной системой (из-за таких заболеваний, как ВИЧ или рак) могут заболеть более серьезными грибковыми инфекциями.

Простейшие

Простейшие (pro-toe-ZO-uh) — одноклеточные организмы, подобные бактериям. Но они крупнее бактерий и содержат ядро ​​и другие клеточные структуры, что делает их более похожими на клетки растений и животных.

Простейшие любят влагу. Поэтому кишечные инфекции и другие вызываемые ими заболевания, такие как амебиаз и лямблиоз, часто распространяются через зараженную воду. Некоторые простейшие являются паразитами. Это означает, что им нужно жить в другом организме (например, в животном или растении), чтобы выжить.Например, простейшие, вызывающие малярию, растут внутри эритроцитов, в конечном итоге разрушая их. Некоторые простейшие инкапсулированы в цисты, которые помогают им жить вне человеческого тела и в суровых условиях в течение длительных периодов времени.

Живы ли вирусы? | New Scientist

Вирусы — это микроскопические паразиты, вызывающие множество знакомых — и часто смертельных — болезней, включая грипп, лихорадку Эбола, корь и ВИЧ. Они состоят из ДНК или РНК, инкапсулированных в белковую оболочку, и могут выживать и размножаться только внутри живого хозяина, которым может быть любой организм на Земле.Это означает, что ни одна форма жизни не застрахована от заражения вирусом.

Итак, вирусы «живые»? Ответ не так прост, как вы думаете.

С тех пор как в 1892 году Дмитрий Ивановский впервые открыл вирусы, наши представления о том, что они собой представляют, сместились с ядов на биологические химические вещества. Через несколько лет после их открытия ученые впервые выдвинули идею о том, что вирусы были живыми, хотя и простыми, организмами, потому что они вызывали болезни, подобные бактериям, которые, как мы знаем, живы.

Однако у вирусов нет признаков других живых существ.Они не участвуют в метаболических процессах, таких как создание молекулы энергии жизни, АТФ, и у них нет клеток и, следовательно, клеточного механизма, необходимого для самостоятельного производства белков. Единственный жизненный процесс, которому вирус подвергается независимо, — это размножение с целью создания своих копий, что может произойти только после того, как они вторглись в клетки другого организма. Вне своего хозяина некоторые вирусы все еще могут выживать, в зависимости от условий окружающей среды, но продолжительность их жизни значительно короче.Эта полная надежность хозяина для всех его жизненных процессов привела некоторых ученых к тому, что вирусы стали считаться неживыми.

Однако есть основания полагать, что вирусы живы.

Например, открытие гигантских вирусов, обладающих сотнями генов (у вируса Эбола всего семь), предполагает, что вирусы представляют собой нечто большее, чем просто инертные пучки генетического материала. Некоторые из этих гигантских так называемых мимивирусов содержат гены, участвующие в метаболизме и создании белков, а их геномы даже больше, чем у некоторых бактерий — значит ли это, что вирусы все-таки живые?

Ключом к определению неуловимой природы вирусов является то, как они появились.Пролить свет на историю вирусов сложно, поскольку они не оставляют окаменелостей для изучения, как другие организмы. Вирусы также чрезвычайно разнообразны, постоянно развиваются и, вероятно, обмениваются генами со всеми типами жизни (они могут даже быть источником сложности жизни), что затрудняет изучение их генетической основы.

Но это также помогло ученым провести параллели между вирусами и другими формами жизни. Одна из теорий их происхождения состоит в том, что вирусы развились из клеток, затем разветвились и развились отдельно, подтверждая представление о том, что они действительно живы.