Что такое вирус
Вирус — это субмикроскопическая частица, которая распространяет инфекцию внутри клеток живых организмов: животных, растений, человека, грибов и даже бактерий.
Вирусы часто путают с бактериями. Их объединяет то, что они являются патогенами различных заболеваний. Однако вирусы в отличие от бактерий — это неклеточная форма жизни, и по размеру они примерно в сто раз меньше (20–400 нм).
Можно ли считать вирус живым организмом? Скорее нет, чем да. С одной стороны, вне хозяина он не подает никаких признаков жизни и не способен к самовоспроизведению. Он не накапливает и не производит энергию, а также не поддерживает внутреннюю среду, потому что ее просто нет. С другой стороны, вирус эволюционирует, мутирует и размножается, передает генетическую информацию следующим поколениям, что является свойствами живого организма.
Вирусы не похожи друг на друга. Они могут иметь форму сферы, спирали, представлять собой сложное ассиметричное сплетение и т.п. Например, форма вируса бешенства внешне напоминает пулю, а Эбола имеет нитевидную форму.
Кем были открыты вирусы
Вирусы открыл российский биолог Дмитрий Ивановский в 1892 году. Этому научному прорыву предшествовало несколько событий.
В конце XIX века уже были открыты бактерии, что объясняло происхождение множества болезней, но не всех. Природа таких заболеваний как оспа, бешенство, корь, желтая лихорадка оставалась нераскрытой. Французский микробиолог Луи Пастер предположил, что возбудитель бешенства слишком мал, поэтому его не удается обнаружить через микроскоп.
В 1884 году ученик и соратник Луи Патера Шарль Шамберлан изобрел фарфоровый фильтр, который освобождал жидкости от бактерий. Это позволило российскому ученому Дмитрию Ивановскому исследовать мозаичную болезнь табака, при которой на листьях вместо зеленой окраски появляются пятна, мозаично окрашенные в темно-зеленый и светло-зеленый.
Ивановский пропускал сок больного растения через фарфоровый фильтр. Отфильтрованный от всех бактерий сок он наносил на здоровые листья табака, после чего растение заболевало. Так ученый понял, что бактерии тут ни при чем, и посчитал, что через фильтр проходят «токсины», которые и вызывают болезнь. В ходе дальнейших экспериментов он пришел к выводу, что в болезни табака виновата еще неизвестная науке форма биологической микрожизни, которая намного меньше, чем бактерия. Результаты своих исследований он изложил в научной статье «О двух болезнях табака» в 1892 году. С нее можно вести отсчет вирусологии как науки.
Через семь лет после публикации Дмитрия Ивановского вышла статья голландского ученого Мартина Бейеринка, которая во многом повторяла результаты исследования российского ученого. Именно Бейеринк предложил использовать термин «вирус» для обозначения инфекционной частицы (от латинского «virus» — яд). Однако он рассматривал возбудителя как жидкое заразное начало, что оказалось ошибочно.
В 1939 году с появлением электронного микроскопа биологам удалось увидеть вирус табачной мозаики.
Как устроен вирус
В центре вируса находится генетический материал в виде нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Вокруг располагается белковая структура — капсид. Капсид служит для защиты вируса и помогает при захвате клетки. Иногда вирусы устроены сложнее — дополнительно покрыты липидной оболочкой — суперкапсидом — жировой структурой, которая защищает их от изменений окружающей среды. Немного иное строение имеют бактериофаги — вирусы, поражающие бактерии. Они имеют головку в форме многогранника и стержневидный отросток.
Как работают вирусы и чем они опасны
В организм человека вирус попадает через кровь, слизистую рта и носа, пищевод, микротравмы на поверхности кожи.
Как происходит заражение? Генетический материал вируса встраивается внутрь клетки и затрагивает самые важные ее фрагменты. Естественные процессы в клетке нарушаются, и она превращается в «вирусную фабрику». Этот процесс биологи называют репликацией. Во время репликации генетический материал вируса смешивается с генами клетки хозяина. В результате вирус мутирует и повышает свою выживаемость. Когда процесс репликации налажен, то есть инфицированная клетка производит геном вируса, сама вирусная частица отпочковывается и идет заражать новые клетки.
Большинство вирусов выбирают определенную мишень в живом организме. Вирус гепатита прикрепляется к клеткам печени. Вирус полиомиелита поражает двигательные нейроны спинного мозга. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) избирает целый ряд клеток иммунной системы. Против него наша иммунная система не может выстоять в 100% случаев заражения. Вместо того чтобы вырабатывать антитела, иммунная система начинает помогать вирусу. Пока у ученых нет точного ответа, почему так происходит. Есть версия, что этот феномен связан с тем, что в нашем геноме есть эндогенные ретровирусы. Это последовательности ДНК, полученные от вирусов, которые заражали наших древних предков. Эти генетические элементы составляют около 8% нашего генома и произошли от предков современных ретровирусов, таких как ВИЧ. Ретровирусы — это класс вирусов, которые превращают в своем геноме РНК в ДНК, а обычные клетки наоборот — из ДНК в РНК.
Вирусы быстро меняются. Любая их мутация сохраняется в геноме, что помогает им быстро эволюционировать. К тому же вирусы имеют короткий жизненный цикл. Эти факторы мешают анализировать геном вирусов, а значит затрудняют борьбу с ними.