Вирус - это живое или неживое существо? Вирусы – переходная форма от неживой к живой Вирусы как живые организмы
Доводы за то, что они живые:
- Молекулярная организация такая же, как у клетки живого организма: НК, белки, мембраны. С молекулярной точки зрения = это нормальный вариант жизни. Внутри живых объектов находят нуклеотидные последовательности сходные с нуклеотидными последовательностями вирусов.
- Вирусы имеют почти все свойства живого кроме развития.
Доводы за то, что они неживые:
- Не имеют клеточного строения
- Если поместить вирус под микроскоп и наблюдать за ним, то ничего не происходит. Для того, чтобы оно «начало жить», его нужно ввести в клетку. НО! Клетка – окружающая среда вируса. Если поместить живой организм в вакуум, то он умрет. Точно так же и вирус, для него воздушная среда – вакуум. Сухое семя растения может тысячелетиями лежать не проявляя свойств живого, до тех пор, пока не попадет в воду, замерзшая во льду лягушка, высохший в коконе чешуйчатник, всех можно оживить, поместив в подходящую среду, как и вирус.
Признак живого – большая степень самоупорядоченности. Матричный синтез – высшая степень упорядоченности, следовательно вирусы – живые. Однако наиболее просто устроенные вирусы – это молекулы ДНК, если вирусы живые, то и ДНК – живое.
Главный смысл жизни – продолжение жизни! Продолжение жизни – воспроизведение генетической информации. В эту схему хорошо укладывается то, что ДНК – живая. Некоторые транспозоны способны воспроизводиться по принципу репликации ДНК (ДНК – транскрипция). Смысл существованья транспозона вообще – воспроизведение отдельных участков генетической информации, причем каждый участок сам по себе. Все это привело к возникновению Selfish DNA – эгоистичная ДНК. ДНК способно к интенсивному воспроизведению; ДНК в ходе эволюции выработало такую среду, чтобы существовать – КЛЕТКА .
Итог: если принять, что вирусы живые то – клеточная теория живого отвергается; если вирусы живые, то и ДНК – живая; все более сложные структуры (кроме ДНК) имеют лишь одну цель – способствовать воспроизведению ДНК. В ходе эволюции создается клетка и ДНК «поняла», что это хорошо. Потом хорошо бы разделить на компартменты – возникли эукариоты. Хорошо бы рекомбинироваться – половое размножение. Потом многоклеточные существа. Среды обитания ДНК приспосабливались к окружающей среде, т. к. взаимоотношения с окружающей средой очень сложные, то возник разум. Следовательно, человек живет лишь для воспроизведения собственной генетической информации.
Выдвинута в 60 годы. Некоторые вирусы способны инфицировать клетку в виде голой ДНК, следовательно, основа жизни – это ДНК, следовательно, ДНК – живая. Доводы за эту концепцию:
- Существование вирусов
- В клетках разных живых организмов есть нуклеотидные последовательности, не предназначенные ни для чего, кроме своего воспроизведения – транспозоны, они содержат генетическую информацию, которая отвечает за перемещение транспозона. Есть 2 типа транспозонов:
- Транспозоны 1 класса, ретротранспозоны. Ретротранспозоны– мобильные генетические элементы. Могут легко менять последовательность генетической информации. Перемещаются по геному путём обратной транскрипции с их РНК. Они мигрируют, при этом исходная копия остается на месте, а другая интегрируется в другое место. Внутренняя область очень похожа на генетический материал ретровирусов, но без области, кодирующей белок капсида. Ретровирусы – идет метод обратной транскрипции (ДНК по РНК). Сначала были ретровирусы. Они были в клетках и со временем утратили капсид, став транспозонами. Другая точка зрения – сначала были транспозоны. Но со временем по каким-то причинам появился капсид, позволяющий выйти транспозонам из клетки в виде ретровирусов.
- ДНК-транспозоны, вырезаемые белками и переносимые ими в другое место, имеют только функцию самораспространения.
- ДНК – живой объект, который строит вокруг себя подходящую среду – клетку. ДНК отслеживает процессы размножения ДНК без размножения организма, пример бесплодные муравьи.
- Важно, насколько эффективно воспроизводится ДНК, судьба организма не важна.
- Концепция Вейсмана: в организме высшего животного можно выделить 2 типа структур:
- Зародышевый путь – более ценный, от клеток эмбриона к репродуктивным клеткам
- Сома – все остальные клетки, с генетической информацией можно делать что угодно
У аскариды клетки сомы выбрасывается множество фрагментов ДНК – диминуция ДНК.
Информация – это неоднородность пространства, созданная специально. Вирусы обладают генетической информацией, которая устроена так же как и у других живых существ.
У вирусов
| Нет | Есть | Нет |
Биология развития
Детерминированное дробление – дробление, которое начинает быть видным очень рано. Наиболее яркий пример: нематоды. У них можно до клеток просчитать, сколько их в каждом сегменте (считают ядра).
Caenorhabditis ebgans (нематода). У взрослой особи количество соматических ядер – 959. Если на одно меньше или больше – мутант по развитию. Для каждой клетки определена судьба. Некоторые клетки, образовавшиеся из первых, должны умереть. Это явление получило название апоптоз . У человека апоптоз проявляется как разделение кисти (лопаточка на ранних стадиях) на пальцы. Некоторые клетки отмирают, что позволяет образовываться пальцам.
У млекопитающих детерминация намного слабее, есть стволовые клетки, но, получив специализацию, они уже не могут вернуться обратно, это называется терминальная дифференцировка .
Экология
Экология изучает взаимоотношение живых организмов с окружающей средой. Любые трофические отношения состоят из элементарных частей. Центральным звеном любых экологических отношений являются разнообразные биологические ответы – это система адекватных реакций организма на определенный внешний или внутренний сигнал.
Биология – наука о жизни. Не известно, кто впервые ввел этот термин в науку. Считают, что это понятие ввели независимо друг от друга два ученых (один из них Ламарк). Применяли это понятие и до Ламарка, например, Линней, но, скорее всего, в другом значение.
Каждую науку можно раздробить на более «мелкие» (узкоспециализированные). На пересечение строк и столбцов получаем реально существующую науку.
Есть науки, которые в этот способ классификации не вписываются. Науки, возникшие на границе естественных наук.
В какой-то степени эти науки синтетические.
Науки, которые изучают все многообразие сразу, используя методы всех наук: молекулярная биология, эволюционное учение, систематика – описание существующего и существовавшего многообразия видов и их распределение в системе в зависимости от их филогении. Эволюционное учение, систематика – это синтетические наука.
Первый шаг в ответ на вопрос являются ли вирусы живыми или мертвыми, водится к определению критериев живого и неживого. Давайте сравним вирусы с 7 критериями, которые исследователи установили, чтобы определить, жив или нет.
1. Живые существа должны поддерживать гомеостаз.
Гомеостаз — саморегуляция, способность системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния. Может ли вирус контролировать свою внутреннюю температуру или ее внутреннее содержимое?
Ранее среди критериев жизни было — живые существа должны быть сделаны из клеток. Вирусы не состоят из клеток. Одна вирусная частица известна как вирион и состоит из набора генов, заключенных в защитную белковую оболочку, называемую капсидом. Некоторые вирусы имеют дополнительную мембрану (липидный биослой), окружающую ее, называемую оболочкой. У вирусов нет ядер, органелл или цитоплазмы, подобных клеткам, и поэтому у них нет способа контролировать или создавать изменения в их внутренней среде.
Возникает вопрос — может ли индивидуальный вирион самостоятельно поддерживать устойчивую внутреннюю среду. Хотя некоторые утверждают, что капсид и оболочка помогают вирионам противостоять изменениям в их состоянии. Существует общее соглашение, что вирусы не выдерживают это первое требование.
Тем не менее, очень немногие вещи в биологии не черно-белые, поэтому давайте посмотрим, как вирусы справляются с остальной частью списка, прежде чем принимать окончательное решение.
Вердикт: не соответствует условию
2. Живые существа имеют разные уровни организации.
Жизнь сложна, и живые организмы отражают эту сложность в своей структуре. Маленькие строительные блоки объединяются, чтобы сделать более крупный объект. Вирусы, безусловно, это делают. Они имеют гены, полученные из нуклеиновых кислот, и капсид, изготовленный из небольших субъединиц, называемых капсомерами.
Вердикт: Соответствует
3. Живые организмы воспроизводятся.
Один из основных законов в природе заключается в том, что вид передает свою генетическую информацию. Вирусы определенно размножаются. Хотя наша иммунная система, безусловно, может справиться с одним вирионом, но сотни тысяч вирионов, созданных за короткий промежуток времени, наверняка навредят нашим клеткам. Вирусы должны использовать клетки хозяина для производства большего количества вирионов. Поскольку у вирусов нет органелл, ядер или даже рибосом, у них нет инструментов, необходимых для копирования их генов, а тем более для создания новых вирионов. Вирусы попадают в живые клетки, захватывают контроль в клетке, чтобы начать производить новые вирусные частицы, построить новые капсиды и собрать все вместе. Обычно мы используем термин «репликация», а не размножение, чтобы указать, что вирусам нужна клетка-хозяин для умножения своего числа.
Вердикт: Может быть
4. Живые существа растут.
Живые существа растут. Они используют энергию и питательные вещества, чтобы стать крупнее и сложнее. Вирусы манипулируют клетками-хозяевами для создания новых вирусов, что означает, что каждый вирион создается в полностью сформированном состоянии и не будет увеличиваться по размеру и по сложности на протяжении всего существования. Вирусы не растут.
Вердикт: не соответствует
5. Живые существа используют энергию.
Этот критерий несколько сложный. Создание новых единиц вириона является одним из основных задач — от создания нуклеиновых кислот до производства капсидов — все это требует больших затрат энергии. Однако вся энергия, которая входит в эту конструкцию, исходит, как вы догадались, от хозяина. Вирусы определенно рассчитывают на метаболизм хозяина, стремяться добраться до него (возможно, это вампиры?).
Вердикт: Может быть
6. Живые существа реагируют на раздражители.
Независимо от того, реагируют ли вирусы на окружающую среду, это один из самых сложных вопросов. Ответ на стимул определяется почти немедленной реакцией на некоторое изменение окружающей среды. Хотя они не изменяют поведение в ответ на прикосновение или звук или свет, как это делают люди, бактерии или морские губки, не было проведено достаточно исследований, чтобы окончательно сказать, что вирусы ни на что не реагируют.
Вердикт: Неизвестно
7. Живые существа адаптируются к окружающей их среде.
Адаптация и эволюция происходят за счет непреднамеренных изменений (мутаций), которые выгодны для всего вида. Вирусы определенно приспосабливаются к их окружению. В отличие от предыдущего требования, требующего немедленного ответа, адаптация — это процесс, который происходит со временем. Вирус может жить в двух разных фазах — литической фазе (где вирус активно реплицируется в клетке-хозяине) и лизогенной фазе (где вирусная ДНК входит в ДНК клетки кратно всякий раз, когда клетка размножается). Иногда у хозяина не хватает энергии или расходных материалов, чтобы поддерживать вирус для активной репликации, поэтому он переключится на лизогенную фазу. Вирус может в конечном итоге вернуться в литическую фазу, когда будут подходящие условия.
Вердикт: Подходит
Статью перевела докт.вет-х наук Эйнгор М.А.
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)
ВИРУС: СУЩЕСТВО ИЛИ ВЕЩЕСТВО?
В течение последних 100 лет ученые не раз меняли свое представление о природе вирусов, микроскопических переносчиков болезней.
Вначале вирусы считали ядовитыми веществами, затем - одной из форм жизни, потом - биохимическими соединениями. Сегодня предполагают, что они существуют между живым и неживым мирами и являются основными участниками эволюции.
В конце XIX века было установлено, что некоторые болезни, вызывают частицы, похожие на бактерии, но гораздо более мелкие. Поскольку они имели биологическую природу и передавались от одной жертвы к другой, вызывая одинаковые симптомы, вирусы стали рассматривать как мельчайшие живые организмы, несущие генетическую информацию.
Низведение вирусов до уровня безжизненных химических объектов произошло после 1935 г., когда Уэнделл Стэнли (Wendell Stanley) впервые закристаллизовал вирус табачной мозаики. Обнаружилось, что кристаллы состоят из сложных биохимических компонентов и не обладают необходимым для биологических систем свойством - метаболической активностью. В 1946 г. ученый получил за эту работу Нобелевскую премию по химии, а не по физиологии или медицине.
Дальнейшие исследования Стэнли четко показали, что любой вирус состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), упакованной в белковую оболочку. Помимо защитных белков у некоторых из них есть специфические вирусные белки, участвующие в инфицировании клетки. Если судить о вирусах только по этому описанию, то они действительно больше похожи на химические субстанции, чем на живой организм.
Но когда вирус проникает в клетку (после чего ее называют клеткой-хозяином), картина меняется. Он сбрасывает белковую оболочку и подчиняет себе весь клеточный аппарат, заставляя его синтезировать вирусные ДНК или РНК и вирусные белки в соответствии с инструкциями, записанными в его геноме. Далее происходит самосборка вируса из этих компонентов и появляется новая вирусная частица, готовая инфицировать другие клетки.Такая схема заставила многих ученых по-новому взглянуть на вирусы. Их стали рассматривать как объекты, находящиеся на границе между живым и неживым мирами. Интересен следующий факт: при том, что долгое время биологи рассматривали вирус как "белковую коробку", наполненную химическими деталями, они использовали его способность к репликации в хозяйской клетке для изучения механизма кодирования белков. Современная молекулярная биология во многом обязана своими успехами информации, полученной при изучении вирусов.
Бактерия же - живой организм, и хотя она состоит всего из одной клетки, она может вырабатывать энергию и синтезировать вещества, обеспечивающие ее существование и воспроизведение. Что в этом контексте можно сказать о семени? Не всякое семя проявляет признаки жизни. Однако, находясь в покое, оно содержит тот потенциал, который получило от несомненно живой субстанции и который при определенных условиях может реализоваться. В то же время семя можно необратимо разрушить, и тогда потенциал останется нереализованным. В этом плане вирус больше напоминает семя, чем живую клетку: у него есть некие возможности, которые могут и не осуществиться, однако нет способности к автономному существованию.
С вирусами человечество познакомилось в конце IXX века, после работ Дмитрия Ивановского и Мартина Бейеринка. Изучая небактериальные поражения растений табака, ученые впервые проанализировали и описали 5 тысяч видов вирусов. Сегодня предполагается, что их миллионы и живут они везде.
Живой или нет?
Состоят вирусы из молекул ДНК и РНК, передающих генную информацию в различных комбинациях, оболочки, которая защищает молекулу, и дополнительной липидной защиты.
Наличие генов и способность размножаться позволяет причислить вирусы к живым, а отсутствие синтеза белка и невозможность самостоятельного развития относит их к неживым биологическим организмам.
Вирусы также способны вступать в союз с бактериями и . Они могут передавать информацию через обмен РНК и уходить от иммунного ответа, игнорируя лекарства и вакцины. Вопрос о том, является ли вирус живым, остается открытым до сих пор.
Самый опасный враг
Сегодня вирус, не реагирующий на антибиотики, - самый страшный враг человека. Открытие противовирусных препаратов немного облегчило положение, но СПИД и гепатиты до сих пор не побеждены.
Вакцины дают защиту лишь от некоторых сезонных штаммов вирусов, но их способность быстро мутировать делает прививки неэффективными уже на следующий год. Самой серьезной угрозой населению Земли может стать неспособность вовремя справиться с очередной вирусной эпидемией.
Грипп - только малая часть «вирусного айсберга». Гуляющая по Африке вирусная инфекция «Эбола», привела к введению карантинных мероприятий по всему миру. К сожалению, заболевание крайне сложно поддается лечению, и процент летальных исходов пока велик.
Особенностью вирусов стала их невероятно быстрая способность размножаться. Вирус-бактериофаг способен превосходить по скорости размножения бактерию в 100 тысяч раз. Поэтому спасти человечество от смертельной угрозы пытаются ученые-вирусологи всех стран мира.
Основными мерами профилактики вирусных инфекций являются: прививки, соблюдение правил личной гигиены и своевременное обращение к врачу в случае заражения. Одним из симптомов стала высокая температура, которую невозможно сбить самостоятельно.
Паниковать при вирусном заболевании не стоит, но осторожность может, в буквальном смысле, спасти вам жизнь. Врачи говорят, что мутировать инфекции будут столько, существовать человеческая цивилизация, и ученым предстоит сделать еще много важных открытий в происхождении и поведении вирусов, а также в борьбе с ними.
Вирусы - существо или вещество?
В течение последних 100 лет ученые не раз меняли свое представление о природе вирусов, микроскопических переносчиков болезней.
Вначале вирусы считали ядовитыми веществами, затем - одной из форм жизни, потом - биохимическими соединениями. Сегодня предполагают, что они существуют между живым и неживым мирами и являются основными участниками эволюции.
В конце XIX века было установлено, что некоторые болезни, в том числе бешенство и ящур, вызывают частицы, похожие на бактерии, но гораздо более мелкие. Поскольку они имели биологическую природу и передавались от одной жертвы к другой, вызывая одинаковые симптомы, вирусы стали рассматривать как мельчайшие живые организмы, несущие генетическую информацию.
Низведение вирусов до уровня безжизненных химических объектов произошло после 1935 г., когда Уэнделл Стэнли (Wendell Stanley) впервые закристаллизовал вирус табачной мозаики. Обнаружилось, что кристаллы состоят из сложных биохимических компонентов и не обладают необходимым для биологических систем свойством - метаболической активностью. В 1946 г. ученый получил за эту работу Нобелевскую премию по химии, а не по физиологии или медицине.
Дальнейшие исследования Стэнли четко показали, что любой вирус состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), упакованной в белковую оболочку. Помимо защитных белков у некоторых из них есть специфические вирусные белки, участвующие в инфицировании клетки. Если судить о вирусах только по этому описанию, то они действительно больше похожи на химические субстанции, чем на живой организм. Но когда вирус проникает в клетку (после чего ее называют клеткой-хозяином), картина меняется. Он сбрасывает белковую оболочку и подчиняет себе весь клеточный аппарат, заставляя его синтезировать вирусные ДНК или РНК и вирусные белки в соответствии с инструкциями, записанными в его геном е. Далее происходит самосборка вируса из этих компонентов и появляется новая вирусная частица, готовая инфицировать другие клетки.
Такая схема заставила многих ученых по-новому взглянуть на вирусы. Их стали рассматривать как объекты, находящиеся на границе между живым и неживым мирами. По словам вирусологов Марка ван Регенмортеля (M.H.V. van Regenmortel) из Страсбургского университета во Франции и Брайана Махи (B.W. Mahy) из центров по профилактике заболеваний и контролю за их распространением, такой способ существования можно назвать "жизнью взаймы". Интересен следующий факт: при том, что долгое время биологи рассматривали вирус как "белковую коробку", наполненную химическими деталями, они использовали его способность к репликации в хозяйской клетке для изучения механизма кодирования белков. Современная молекулярная биология во многом обязана своими успехами информации, полученной при изучении вирусов.
Ученые кристаллизовали большинство клеточных компонентов (рибосомы, митохондрии, мембранные структуры, ДНК, белки) и сегодня рассматривают их либо как "химические машины", либо как материал, который эти машины используют или производят. Подобный взгляд на сложные химические структуры, обеспечивающие жизнедеятельность клетки, и стал причиной не слишком большой озабоченности молекулярных биологов статусом вирусов. Исследователи интересовались ими только как агентами, способными использовать клетки в своих целях или служить источником инфекции. Более сложная проблема, касающаяся вклада вирусов в эволюцию, остается для большинства ученых несущественной.
Быть или не быть?
Что означает слово "живой"? Большинство ученых сходятся во мнении, что помимо способности к самовоспроизведению живые организмы должны обладать и другими свойствами. Например, жизнь любого существа всегда ограничивается во времени - оно рождается и умирает. Кроме того, живые организмы имеют определенную степень автономии в биохимическом смысл е, т.е. в какой-то мере полагаются на собственные метаболические процессы, обеспечивающие их веществами и энерги ей, которые и поддерживают их существование.
Камень, равно как и капелька жидкости, в которой протекают метаболические процессы, но которая не содержит генетического материала и не способна к самовоспроизведению, несомненно, неживой объект. Бактерия же - живой организм, и хотя она состоит всего из одной клетки, она может вырабатывать энерги ю и синтезировать вещества, обеспечивающие ее существование и воспроизведение. Что в этом контекст е можно сказать о семени? Не всякое семя проявляет признаки жизни. Однако, находясь в покое, оно содержит тот потенциал , который получило от несомненно живой субстанции и который при определенных условиях может реализоваться. В то же время семя можно необратимо разрушить, и тогда потенциал останется нереализованным. В этом плане вирус больше напоминает семя, чем живую клетку: у него есть некие возможности, которые могут и не осуществиться, однако нет способности к автономному существованию.
Можно также рассматривать живое и как состояние, в которое при определенных условиях переходит система, состоящая из неживых компонентов, обладающих определенными свойствами. В качестве примера подобных сложных (эмерджентных) систем можно привести жизнь и сознание. Чтобы достичь соответствующего статуса, у них должен быть определенный уровень сложности. Так, нейрон (сам по себе или даже в составе нейрон ной сети) не обладает сознанием, для этого необходим мозг. Но и интактный мозг может быть живым в биологическом смысл е и в то же время не обеспечивать сознание. Точно так же ни клеточные, ни вирусные гены или белки сами по себе не служат живой субстанцией, а клетка, лишенная ядра, сходна с обезглавленным человеком, поскольку не имеет критического уровня сложности. Вирус тоже не способен достичь подобного уровня. Так что жизнь можно определить как некое сложное эмерджентное состояние, включающее такие же основополагающие "строительные блоки", которыми обладает и вирус. Если следовать такой логике, то вирусы, не являясь живыми объектами в строгом смысл е этого слова, все же не могут быть отнесены к инертным системам: они находятся на границе между живым и неживым.
| РЕПЛИКАЦИЯ ВИРУСА |
Вирусы и эволюция
У вирусов есть своя, очень длинная эволюционная история, восходящая к истокам возникновения одноклеточных организмов. Так, некоторые вирусные системы репарации, которые обеспечивают вырезание неправильных оснований из ДНК и ликвидацию повреждений, возникших под действием радикалов кислорода, и т.д., есть только у отдельных вирусов и существуют в неизменном виде миллиарды лет.
Исследователи не отрицают, что вирусы играли какую-то роль в эволюции. Но, считая их неживой материей, они ставят их в один ряд с такими факторами, как климатические условия. Такой фактор воздействовал на организмы, которые обладали изменяющимися, генетически детерминируемыми признаками, извне. Организмы, более стойкие к этому влиянию, успешно выживали, размножались и передавали свои гены следующим поколениям.
Однако в действительности вирусы воздействовали на генетический материал живых организмов не опосредованно, а самым что ни на есть прямым образом - они обменивались с ним своими ДНК и РНК, т.е. были игроками на биологическом поле. Большим сюрпризом для врачей и биологов-эволюционистов стало то, что большая часть вирусов оказалась вполне безобидными созданиями, не связанными ни с какими болезнями. Они спокойно дремлют внутри клеток-хозяев или используют их аппарат для своего неспешного воспроизведения без всякого ущерба для клетки. У таких вирусов есть масса ухищрений, позволяющих им избежать недремлющего ока иммунной системы клетки - для каждого этапа иммунного ответа у них заготовлен ген, который этот этап контролирует или видоизменяет в свою пользу.
Более того, в процессе совместного проживания клетки и вируса вирусный геном (ДНК или РНК) "колонизирует" геном хозяйской клетки, снабжая его все новыми и новыми генами, которые в итоге становятся неотъемлемой частью геном а данного вида организмов. Вирусы оказывают более быстрое и прямое действие на живые организмы, чем внешние факторы, которые осуществляют отбор генетических вариантов. Многочисленность популяций вирусов вкупе с их высокой скоростью репликации и высокой частотой мутаций превращает их в основной источник генетических инноваций, постоянно создающий новые гены. Какой-нибудь уникальный ген вирусного происхождения, путешествуя, переходит от одного организма к другому и вносит вклад в эволюционный процесс.
Клетка, у которой уничтожена ядерная ДНК, - настоящий "покойник": она лишена генетического материала с инструкциями о деятельности. Но вирус может использовать для своей репликации оставшиеся целыми компоненты клетки и цитоплазму. Он подчиняет себе клеточный аппарат и заставляет его использовать вирусные гены как источник инструкций для синтеза вирусных белков и репликации вирусного геном а. Уникальная способность вирусов развиваться в погибших клетках наиболее ярко проявляется, когда хозяевами служат одноклеточные организмы, прежде всего населяющие океаны. (Подавляющее число вирусов обитает на суше. По оценкам специалистов, в Мировом океане насчитывается не более 1030 вирусных частиц.)
Бактерии, фотосинтезирующие цианобактерии и водоросли, потенциал ьные хозяева морских вирусов, нередко погибают под действием ультрафиолетового излучения, которое разрушает их ДНК. При этом некоторые вирусы ("постояльцы" организмов) включают механизм синтеза ферментов, которые восстанавливают поврежденные молекулы хозяйской клетки и возвращают ее к жизни. Например, цианобактерии содержат фермент, который участвует в фотосинтезе, и под действием избыточного количества света иногда разрушается, что приводит к гибели клетки. И тогда вирусы под названием цианофаги "включают" синтез аналога бактериального фотосинтезирующего фермента, более устойчивого к УФ-излучению. Если такой вирус инфицирует только что погибшую клетку, фотосинтезирующий фермент может вернуть последнюю к жизни. Таким образом, вирус играет роль "генного реаниматора".
Избыточные дозы УФ-излучения могут привести к гибели и цианофагов, однако иногда им удается вернуться к жизни при помощи множественной репарации. Обычно в каждой хозяйской клетке присутствует несколько вирусов, и в случае их повреждения они могут собрать вирусный геном по частям. Различные части геном а способны служить поставщиками отдельных генов, которые совместно с другими генами восстановят функции геном а в полном объеме без создания целого вируса. Вирусы - единственные из всех живых организмов, способные, как птица Феникс, возрождаться из пепла.
По данным Международного консорциума по секвенированию геном а человека, от 113 до 223 генов, имеющихся у бактерий и человека, отсутствуют у таких хорошо изученных организмов, как дрожжи Sacharomyces cerevisiae, плодовая мушка Drosophila melanogaster и круглый червь Caenorhabditis elegans, которые находятся между двумя крайними линиями живых организмов. Одни ученые полагают, что дрожжи, плодовая мушка и круглый червь, появившиеся после бактерий, но до позвоночных, просто утратили соответствующие гены в какой-то момент своего эволюционного развития. Другие же считают, что гены были переданы человеку проникшими в его организм бактериями.
Вместе с коллегами из Института вакцин и генной терапии при Орегонском университете здравоохранения мы предполагаем, что существовал третий путь: исходно гены имели вирусное происхождение, но затем колонизировали представителей двух разных линий организмов, например бактерий и позвоночных. Ген, которым одарила человечество бактерия, мог быть передан двум упомянутым линиям вирусом.
Более того, мы уверены, что само клеточное ядро имеет вирусное происхождение. Появление ядра (структуры, имеющейся только у эукариот, в том числе у человека, и отсутствующей у прокариот, например у бактерий) нельзя объяснить постепенной адаптацией прокариотических организмов к изменяющимся условиям. Оно могло сформироваться на основе предсуществующей высокомолекулярной вирусной ДНК, построившей себе постоянное "жилище" внутри прокариотической клетки. Подтверждением этому служит факт, что ген ДНК-полимеразы (фермента, участвующего в репликации ДНК) фага Т4 (фагами называют вирусы, которые инфицируют бактерии) по своей нуклеотидной последовательности близок к генам ДНК-полимераз как эукариот, так и инфицирующих их вирусов. Кроме того, Патрик Фортере (Patrick Forterre) из Южного парижского университета, который исследовал ферменты, участвующие в репликации ДНК, пришел к выводу, что гены, детерминирующие их синтез у эукариот, имеют вирусное происхождение.
 |
| Вирус синего языка |
Вирусы влияют абсолютно на все формы жизни на Земле, а часто и определяют их судьбу. При этом они тоже эволюционируют. Прямым доказательством служит появление новых вирусов, таких как вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД.
Вирусы постоянно видоизменяют границу между биологическим и биохимическим мирами. Чем дальше мы будем продвигаться в исследовании геном ов различных организмов, тем больше будем обнаруживать свидетельств присутствия в них генов из динамичного, очень древнего пула. Лауреат Нобелевской премии Сальвадор Лурия (Salvador Luria) в 1969 г. так говорил о влиянии вирусов на эволюцию: "Возможно, вирусы с их способностью включаться в клеточный геном и покидать его были активными участниками процесса оптимизации генетического материала всех живых существ в ходе эволюции. Просто мы этого не заметили". Независимо от того, к какому миру - живому или неживому - мы будем относить вирусы, пришло время рассматривать их не изолированно, а с учетом постоянной связи с живыми организмами.
ОБ АВТОРЕ:
Луис Вилляреал
(Luis P.
Villarreal) - директор Центра по изучению вирусов при Калифорнийском
университете в г. Ирвайн. Получил степень кандидата биологических наук в
Калифорнийском университете в Сан-Диего, затем работал в Стэнфордском
университете в лаборатории лауреата Нобелевской премии Пола Берга. Активно
занимается педагогической деятельностью, в настоящее время участвует в
разработке программ по борьбе с угрозой биотерроризма.
