Зачем нужны вирусы природе

Содержание

Нина Шеховцова: «Вирус — это двигатель эволюции»
Вирусы и вирусные заболевания
Особенности строения вирусов
Гипотезы происхождения вирусов
Вирусные заболевания человека
Вирусы насекомых
Вирусы растений
Роль вирусов в природе

Нина Шеховцова: «Вирус — это двигатель эволюции»

В череде публикаций о COVID-19 много эмоций, фейков, фактов, гипотез. Тем сильнее потребность в спокойном, разумном взгляде учёного на природу явления, с которым приходится соседствовать. Зачем в природе нужны вирусы, как они ведут себя «вне хозяина» и почему им невыгодно нас убивать, мы поговорили с Ниной Валентиновной Шеховцовой, заведующей кафедрой ботаники и микробиологии Демидовского университета (ЯрГУ).

— Нина Валентиновна, о COVID-19 сейчас много пишут и говорят, приводятся данные, которые разнятся от автора к автору. Помогите разобраться. Почему вирус «теряет свою силу» с увеличением числа зараженных?

— Паразиту, в том числе вирусу, невыгодно убивать хозяина, поэтому в ходе эволюции успешные паразитические виды привели систему «паразит – хозяин» в состояние динамического равновесия. Безусловно, для этого требуется много времени и большое количество переходов от одного хозяина к другому. В череде этих событий вирус может временно и усилить свои заразительные и патогенные свойства. Исход взаимодействия вируса с конкретным хозяином зависит от стечения обстоятельств: состояния микро- и макроорганизмов, сопутствующих факторов окружающей среды.

— Какие условия губительны для вируса?

— Из природных факторов для всех микроорганизмов губительными являются ультрафиолетовое облучение, высокие температуры и высушивание. Почему они губительны, если в природе вирус существует в виде инертной частицы – вириона, и биологической активности не проявляет? Дело в том, что основная задача вириона — найти для себя подходящего хозяина. А подходящим хозяином является любая живая клетка, к которой вирус сможет прикрепиться. Для этого необходимы рецепторы, комплементарные белкам короны вируса, тогда и сможет произойти их сцепка — подобно тому, как соединяются друг с другом вагоны поездов. Кроме того, необходимо, чтобы белки короны вируса сохранили первоначальную жесткость, которой они обладали при выходе вириона из клетки хозяина. Весь вопрос и заключается во времени денатурации вирусного белка в природе, что в свою очередь зависит от конкретных обстоятельств: температуры, влажности, отсутствия или наличия защиты в виде воздушной влаги, мокроты больного, пылевых частиц и т.п.

— Этим и объясняются разные данные о сроке жизни вируса вне хозяина?

— Совершенно верно. Этим же объясняются и разные сроки сохранения вирусом заразительности и патогенности. В чистом виде вирионы долго не живут — часы, сутки — двое. Но если вирусы попадают туда, где их могут защитить другие органические вещества (мокрота больного, слизь, фекалии и т.п.), то сохранение ими заразительности и патогенности может продлеваться на многие месяцы.

— Как ведет себя вирус вне хозяина? Летает в воздухе? Оседает на поверхностях?

— Вне хозяина вирус представлен инертной частицей – вирионом. Вирион коронавирусов является сложным, поскольку помимо белковой оболочки (капсида) он имеет ещё одну – суперкапсид. Это кусочек цитоплазматической мембраны клетки хозяина, модифицированной вирусными белками, которые образуют так называемую «корону». Поэтому вирус ведет себя также как и другие коллоидные частицы: прикрепляется к частицам воздушно-капельной влаги, пыли и т.п. и вместе с более крупными частицами и сам по себе рано или поздно оседает на поверхностях.

— Есть мнение, что коронавирус перешел к человеку от животного. А возможен ли обратный переход — от человека к животному?

— При подходящих условиях преодоление межвидовых барьеров вирусами может происходить в обе стороны. Возможно обнаружение COVID-19 у животных, содержащихся в зоопарках, хотя информации, подтверждающей этот факт, не было.

— Зачем в природе вообще нужны вирусы?

— Вирусы – двигатели эволюции. В частности, наш геном состоит из «прирученных» вирусов в том числе. Жизненный цикл вирусов состоит из внеклеточной фазы, когда вирус представлен инертным вирионом, и внутриклеточной фазы, за время которой вирус должен после проникновения в клетку подчинить ее метаболизм под свои задачи (это делает нуклеиновая кислота) и направить его на производство своего генома и белковых компонентов оболочки. Задача вируса, как и всех других организмов, – произвести потомство. COVID-19 – новый вид, ему самому необходимо время, чтобы встроиться в существующую систему живого мира, обрести стабильные свойства и найти динамическое равновесие во взаимодействии с хозяином, а «…в возникновении большинства вирусных заболеваний виноваты мы сами – все дело в нищете, антисанитарии, мобильности и наших привычках» (Карин Мёллинг)*.

*Карин Мёллинг – немецкий вирусолог с 40-летним стажем, бывший директор Института медицинской вирусологии в Университете Цюриха, почетный профессор клиники «Шарите», автор более 250 научных статей, лауреат множества премий, в частности SwissAward.

Подготовила Юлия Цофина

Источник

Вирусы и вирусные заболевания

Вирус — это инфекционный агент, не имеющий клеточной структуры, и способный воспроизводиться лишь внутри клеток живых организмов. За это их относят к облигатным паразитам.

Существуют они везде, где есть жизнь. И являются при этом самой многочисленной формой жизни. Их изучением занимается наука вирусология.

Особенности строения вирусов

Основными частями всех вирусов являются генетический материал (геном), представленный в виде ДНК или РНК, и капсид (защитная белковая оболочка генома). Иногда они могут иметь ещё одну или несколько дополнительных липидных оболочек, выполняющих защитную функцию. Но именно наличие генома и капсида является отличительной чертой этих паразитов.

Так, существуют инфекционные агенты, похожие на вирусы, но не имеющие при этом капсида. Их называют вироидами. Они также является весьма распространённой жизненной формой. Однако, в отличие от вирусов, поражающих все живые организмы, воздействуют на растения, по большей части.

А вот инфекционные агенты, не содержащие ДНК или РНК, называют прионами. И для человека они смертельно опасны, так как поражают нервные ткани (в том числе и те, что содержатся в головном мозгу). Лекарства от таких заболеваний нет.

Инфекционные агенты являются очень мелкими. Настолько, что их не получится хорошо рассмотреть под световым микроскопом. Так, невооружённым глазом мы не видим даже бактерий, а вирусы меньше их примерно в сотню раз, представляете?

Гипотезы происхождения вирусов

Никто не может достоверно сказать, откуда взялись вирусы. Полагают, что существуют они с момента появления живых клеток, но это лишь предположение.
Выдвинуто немало гипотез их происхождения, но основными, наиболее вероятными, признаны лишь 3 из них:

Согласно регрессивной гипотезе, эти паразиты раньше являлись очень маленькими клетками, паразитирующими в клетках живых организмов. Но, за ненадобностью, утратили ряд генов, из-за чего существенно изменились. Только остаётся неясным, почему же эти деградировавшие клетки совершенно не похожи на живые клетки.

Гипотеза клеточного происхождения предполагает, что вирусы возникли в результате высвобождения фрагмента ДНК или РНК из генома клетки живого организма, и последующего его изменения. Но не найдено объяснение тому, как паразиты приняли свой нынешний вид. А в частности, откуда взялась та же капсида (белковая оболочка), а также липидные оболочки.

А вот сторонники гипотезы коэволюции считают, что инфекционные агенты образовались вместе с живыми клетками, и имели примерно такое же строение, какое имеют и сейчас. Но, в таком случае, они видятся как независимые неклеточные формы жизни, а это не так. Паразиты не могут существовать без клеток живых организмов.

Вирусные заболевания человека

Вирусы поражают клетки всех живых организмов: животных, растений, бактерий и других. При этом, могут они существовать в организме, и не нанося никакого вреда. Но иногда являются причиной возникновения вирусных заболеваний. Зависит это, разумеется, от их вида. Грубо говоря, если плохие вирусы, а есть ещё хуже. Так, у людей некоторые из них вызывают лишь простуду, а другие — СПИД.

И это лишь те, что приводят к смертям десятков тысяч, а то и миллионов людей каждый год. Вообще же, от подобных заболеваний гибнут десятки миллионов людей ежегодно.

Вирусы насекомых

Серьёзную опасность для человека представляют вирусы, возникающие у насекомых. Потому что в таком случае насекомые служат их переносчиками. Так, самым известным примером тому служит малярия, вызываема укусами комаров. Также, наверное, многие слышали о клещевом энцефалите, который возникает в случае укуса заражённого клеща. Но опасными являются не только они, но ещё и множество других заболеваний, например болезнь Шагаса и сонная болезнь.

Вирусы растений

Огромное влияние на людей оказывают и вирусы, возникающие у растений, особенно если речь идёт о культурных растениях. Хотя, к счастью, в большинстве случаев они не уничтожают урожай, а лишь уменьшают его. И, что совсем хорошо, заболевания растений не могут передаваться людям и животным. Даже если питаться инфицированными растениями круглый год. Однако, голод, вызываемый уменьшением урожая, может погубить гораздо больше людей, чем иные вирусные заболевания.

Роль вирусов в природе

Вирусы значительно осложняют жизнь человека, являясь причиной многих заболеваний. Также часто приводят они и к гибели. Впрочем, вредят они не только людям, но и животным, значительно сокращая их численность. Но, как не хотелось бы это признавать, эти паразиты необходимы нашему миру, поскольку выполняют очень важные функции.

Так, вирусы выполняют регуляцию водных экосистем. Например, они способствуют росту водорослей, убивают различные микроорганизмы водоёмов, и могут прекращать цветение воды. А регулируя процесс фотосинтеза в водоёмах, вирусы уменьшают содержание углекислого газа в атмосфере.

Помимо этого, являются они переносчиками генов между различными видами, благодаря чему направляют эволюцию. А ещё они регулируют численность живых существ. Численность людей, к сожалению, или к счастью — тоже.

Вообще говоря, как мне кажется, вирусы обладают слишком уж большим количеством регуляторных функций. Ну посудите сами: регулируют экосистемы, в которых мы живём; регулируют состав кислорода, которым мы дышим; регулируют численность живых организмов на планете; и даже участвуют в направлении эволюции живых существ. Если бы кто-то мог контролировать все вирусы, то он мог бы контролировать жизнь на Земле, и направлять её так, как ему вздумается. Разумеется, это невозможно, ввиду слишком уж большого их разнообразия и количества. Но заставляет задуматься о значении этих мелких паразитов.

Источник