Народження вірусології
У 1892 році в лабораторії Нікітського ботанічного саду при Академії наук Росії молодий вчений Дмитро Йосипович Іванівський (1864-1920) встановив, що мозаїчна хвороба тютюну викликана збудником, який проходить через бактеріальні фільтри, не росте, як бактерії, на штучних середовищах і не дає картини захворювання через фільтрати.Саме цю дату прийнято вважати народженням науки про віруси, хоча їх першовідкривач так і не зміг їх побачити на протязі свого життя. Ми побачили їх лише в 30-х роках минулого століття, коли з'явилися електронні мікроскопи.
Окреме царство
Віруси настільки дивовижні, що виділені в окреме царство Vira (від лат. virus, отрута). Як влаштовані віруси, що вони так відрізняються від всіх живих організмів на нашій планеті? По-перше, вони містять тільки один тип нуклеїнових кислот – або ДНК, або РНК. Всі інші організми в своїх клітках мають обидва типи. По-друге, у вірусів відсутня клітинна будова і белоксинтезирующие системи. По-третє, віруси поширені убиквитарно (повсюдно) і мають дуже малі розміри. І найголовніше – це внутрішньоклітинні паразити на генетичному (молекулярному) рівні.Віріон і вірус
Класифікація і структура вірусів різноманітна в різних джерелах. Сьогодні вивчено і описано близько тисячі вірусів людини, але це далеко не повний їх перелік. Адже ми починаємо їх вивчення виключно в контексті захворювання. Позаклітинна форма існування цих паразитів – віріон. Коли такої потрапляє в клітину, механізм проникнення вірусу перетворює його в зовсім іншу форму. І саме тоді ми говоримо про вірусної інфекції.
Розмір і форма мають значення
Розміри віріонів вимірюються в нанометрах (10 -9 метра). Одні із самих дрібних – віруси поліомієліту – мають розмір віріона 17 нанометрів. Віруси грипу – середніх розмірів, від 80 до 120 нанометрів. Але є і гіганти – вірус віспи має розмір близько 400 нанометрів. Схематично влаштовані віруси як космонавти. У «скафандрі» - захисної білкової оболонки, іноді містить ліпіди і вуглеводи званої капсид - знаходиться спадковий матеріал нуклеїнової кислоти (РНК або ДНК). Причому спадковий матеріал представлений у вигляді «мінімального споживчого кошика» - ферменти для власне (копіювання) себе і власне геном вірусу. Зовнішній вид «скафандра» може бути палочкообразным, спіральним, кулястим, пулевидным, кирпичеобразным або взагалі мати неправильну форму. Її обумовлюють білки, які необхідні вириону для механізму проникнення вірусу в клітину. Віруси зливаються з мембраною клітини-хазяїна, і в цитоплазму потрапляють його нуклеїнові кислоти, які готові до зборку в молоде покоління вірусів.Живі чи ні?
На це питання однозначної відповіді немає навіть у вірусологів. Якщо живий вважати систему, здатну відтворювати собі подібних, то віруси - живі організми. Якщо ж до цього додати хоч якісь процеси життєдіяльності – то вони не живі. Крім того, слід пам'ятати, що вони не відтворюють себе поза клітини-господаря. Інформація про походження і дії вірусів також поки залишає безліч питань. Найбільш прийнятна сьогодні гіпотеза - їх походження від «втікачів» нуклеїнових кислот, які придбали здатність до відтворення в чужорідних клітинах.
Дія вірусу на клітину
Віруси взаємодіють з клітинами за двома типами сценарію, принципові відмінності яких - в ступені залежності паразита від господаря. Він повністю залежить від енергетичного та білоксинтезуючій господарства клітини, але веде себе самостійно. В чому проявляється дія вірусів на клітину? У реплікації вірусних нуклеїнових кислот за власним розкладом. Такий сценарій називають продуктивним, звичайно, з точки зору паразита. І він може закінчитися загибеллю клітини-господаря. Другий сценарій – соглашательный. У цьому випадку геном вірусу включається в геном господаря і ковалентно реплікується з клітинними нуклеїновими кислотами. Розвиток того, в чому проявляється дія вірусів на клітину, далі може піти двома шляхами. Або вірус веде себе тихо, і тільки при певних умовах його гени починають працювати, і загибелі клітини виходять молоді віріони у пошуку нових жертв. Або гени вірусу постійно працюють і виробляють молоде покоління, але клітина не гине. У зовнішнє середовище молоді віруси потрапляють або в результаті руйнування клітини-господаря, або з виштовхуванням фрагментів цитоплазми або шляхом екзоцитозу невеликих груп віріонів.
Скрізь і всюди
Як вже говорилося, віруси зустрічаються повсюдно. Але є і нюанси. Так, віріони з хвостом паразитують переважно в клітинах бактерій. Віріони у вигляді нитки або спіралі зустрічаються частіше в клітинах рослин, адже саме вони мають щільні целюлозні оболонки, які шприцом протикають хвостом віріони. До речі, поява смужок на квітках тюльпанів часто пов'язано з зараженням рослин вірусами. А адже нам продають їх як особливий сорт!У клітинах тварин переважають паразити з липопротеидной капсулою. Деякі віріони мають дуже суворої «пропискою». Так, вірус, що викликає поліомієліт, може існувати тільки в клітинах приматів і людини, та й то не у всіх. Інші, наприклад вірус віспи, мають широкий спектр можливих господарів.
Як вони потрапляють в організм хазяїна
Найпоширеніший спосіб – повітряно-крапельний шлях зараження. Мільярди найдрібніших крапельок рідини викидаються в навколишній простір при кашлі, чханні і просто при диханні. При високій вірулентності (заразність) запобігти поширенню збудника інфекції дуже складно. Інший шлях зараження – контагіозний, при безпосередньому фізичному контакті. Це невелика група вірусних захворювань, а саме герпес, СНІД і венеричні інфекції. Досить небезпечний спосіб зараження – через переносників. Ним може стати будь-який живий організм, який отримав інфекцію від резервуара або носія. У такому разі переносник стає проміжним господарем, в клітинах якого патогенний агент може розмножуватися або навіть проходити певні стадії життєвого циклу. До таких збудників відноситься, наприклад, вірус сказу. Деякі віруси здатні до перенесення на покривах комах, а вірус віспи може тривалий час зберігати свою вірулентність навіть у пилу.
Безліч хвороб
Враховуючи різноманіття вірусів, не варто дивуватися різноманітності вірусних інфекцій на клітинному рівні, хоча вченими і не встановлено наявність кореляції між формою вірусу і характером захворювання. Наприклад, запалення печінки у людини можуть викликати віруси гепатиту А, С і Е. При цьому всі вони різні за генетичною структурою і зовнішньою формою і навіть класифіковані в три різних сімейства. А сімейство пикорнавирусов, види якого зовні схожі, як близнюки, викликають такі захворювання. як ящур, діабет, міокардит, кон'юнктивіт і різні простудні хвороби.
Мрія мікробіолога
Віруси, а особливо бактеріофаги - сьогодні улюблений об'єкт досліджень молекулярних біологів. Цитотехнології активно використовують унікальну здатність вірусів вбудовувати свою спадкову інформацію в геном клітини-господаря. Віруси отримали назву векторів перенесення генетичного матеріалу. Сучасна наука представляє безліч прикладів успішних трансгенних організмів, наприклад, сорт картоплі в геном якого введено ген хітинази – ферменту, який розкладає хітин. Хитиназа накопичується в стеблах і листках картоплі і робить його непридатним для харчування комахами і паразитичними грибами.