Проклятие вирусов открытия и загадки
Обновлено: 18.05.2024
И в начале ХХI века, несмотря на все чудеса науки, судьба человека по-прежнему во власти микроскопических примитивных существ, которых не разглядеть без микроскопа.
Время от времени на человечество обрушивались моры. Появившись неизвестно откуда, они косили целые города, после чего так же внезапно исчезали, чтобы однажды вернуться вновь.
И в начале ХХI века, несмотря на все чудеса науки, судьба человека по-прежнему во власти микроскопических примитивных существ, которых не разглядеть без микроскопа.
Откуда берутся все новые и новые инфекции? Чем объясняется загадочная периодичность эпидемий?
Сейчас читают: У вас может быть аллергия на холодный воздух?На сегодняшний день существует три основные версии происхождения вирусов.
Так что же или кто же такой вирус? Вещество или существо? Он живет в наших генах и способен руководить нашим сознанием. Его возраст сравним только с возрастом нашей планеты.
Какие лекарства спасают?
А вот лекарства против ВИЧ успешно созданы, и их становится всё больше. Они направлены на подавление ключевых точек жизнедеятельности ВИЧ: прикрепление вируса к клетке и слияние с ней, включение вирусного генома в геном клетки, синтез новых вирусов, наконец, выход их из клетки. Таких лекарств, разрешённых для лечения, уже около 30 на рынке, комбинируя их, можно в большинстве случаев подавить вирус настолько, что его невозможно будет определить в крови. Правда, сейчас, когда накопились данные наблюдений за людьми, прошедшими курс лечения и живущими больше 10 лет без видимого размножения вируса, обнаружились другие побочные эффекты. У таких пациентов раньше времени начинаются сердечно-сосудистые заболевания, диабет и многие другие болезни, связанные со старением.
В России остались учёные высокой квалификации. Нужно привлекать и западных специалистов, и наших, успешно работающих за рубежом. Совместными усилиями мы сможем одолеть вирус.
Форма жизни
По форме жизни такие организмы являются облигатными паразитами, так как воспроизводиться вне клетки они не могут. Находясь в такой среде, частицы не проявляют никаких признаков живых организмов. От паразитов вирусы отличаются тем, что у них полностью отсутствует энергетический и основной обмен, а также важный элемент всех живых систем - синтез белка, сложность которого превышает даже структуру вируса.
Следующая загадка
Ученые говорят, что, по своему «поведению» вирусы больше похожи на примитивные механизмы, которые преследуют единственную цель: искать живые клетки и внедряться в них. Но кем, когда и для чего поставлена перед ними такая задача?
Кто такие вирусы – живые организмы или неорганические вещества – наука до сих пор не в состоянии объяснить. На дворе 21 век, но и сегодня науке неизвестна природа возникновения вирусов.
На настоящий момент ученые договорились считать вирусы особой формой материи. В пользу того, что они живые, говорит то, что состоят они из органических молекул, которые имеют свой геном; к тому же – вирусы могут размножаться. А это – один из главных признаков живого существа. Однако если любое живое существо размножается само по себе, то вирусы – только внутри другого организма, чужеродной для них клетки, так как, находясь вне условий клетки или организма-донора, вирусы представляют собой просто кучку кристаллообразных молекул.
В отличие от живых существ, вирусы не питаются и не усваивают пищу: попросту говоря – вирусы не едят.
Ученые отмечают, что, по своему «поведению» вирусы больше похожи на примитивные механизмы, которые преследуют единственную цель: искать живые клетки и внедряться в них. Но кем, когда и для чего поставлена перед ними такая задача?
Наука узнала о вирусах только 100 лет назад , а реально работать с ними научилась лишь в середине 20 века.
Сегодня науке известно около 2000 видов вирусов, однако, предполагается, что это – незначительная часть всех существующих вирусов. К тому же, вирусы имеют свойство мутировать, возникают совершенно новые виды и разновидности. Можно сказать, что вирусология – наука об изучении вирусов – движется в своих изысканиях наощупь: ведь неизвестно даже, что собой представляют вирусы и откуда они возникают!
Так, многие заболевания, долгие годы считавшиеся вирусными, впоследствии были исключены из списка вирусных, и, наоборот: те болезни, которые, как считалось, имели другую природу, стали причисляться к вирусным.
Некоторые всемирно известные ученые отрицают вирусную природу смертельно опасных болезней, таких как «птичий грипп», «свиной грипп» СПИД и других.
Исследователи вирусов и заболеваний постоянно полемизируют друг с другом на профессиональных симпозиумах, в прессе, в Интернет.
Существует теория, что загадочные, практически не поддающиеся изучению вирусы, вообще имеют внеземное происхождение, так как по своему «поведению» кажутся чуждыми живым организмам, живущим на Земле. Согласно этой теории вирусы появились на Земле как десант вредителей из дальнего космоса.
Действие вируса кратко можно описать так: ничтожно маленькое (по сравнению с органической клеткой) существо впивается в огромную живую клетку, растворяет ее оболочку и ввинчивает в нее «пружину»: своей ДНК. Таким образом, вирус меняет работу клетки , задает ей свою собственную программу , после чего пораженная вирусом клетка «забывает» о своих прямых обязанностях, и начинает штамповать с полученной матрицы все новые и новые вирусы, несущие смерть или необратимые мутации соседним клеткам.
Подмечают, что представители одной из разновидностей вирусов — бактериофаги (пожиратели бактерий) — при многократном увеличении под микроскопом внешне похожи на космический модуль, созданный для высадки на чужую планету с целью взятия проб грунта. Бактериофаг выпускает своеобразные «стойки опоры», которыми намертво прикрепляется к жертве, а затем вонзает в нее свой бур.
Появление
История открытия вируса умалчивает, как они появились на эволюционном древе. Это действительно очень интересный вопрос, который еще недостаточно изучен. Предполагается, что некоторые вирусы могли образоваться из небольших молекул ДНК, которые могли передаваться между клетками. Есть ещё вариант того, что вирусы произошли от бактерий. При этом, благодаря своей эволюции, они являются важным элементом при горизонтальном переносе генов и обеспечивают генетическое разнообразие. Некоторые учёные считают такие образования отличительной формой жизни по некоторым признакам. Во-первых, есть генетический материал, способность воспроизводиться и эволюционировать естественным путем. Но при этом у вирусов нет очень важных характеристик живых организмов, например, клеточного строения, которое является основным свойством всего живого. Из-за того, что вирусы обладают только частью характеристик живого, их относят к формам, существующим на краю жизни.
Исследование
Начало исследованиям было положено в 1892 году. Тогда Дмитрий Ивановский опубликовал свою статью, в которой описывал патоген растений табака. В 1898 году Мартином Бейеринком был открыт вирус табачной мозаики. С того момента учёные описали уже около 6000 различных вирусов, хотя они полагают, что существует их более 100 миллионов. Отметим, что эти образования - самая многочисленная биологическая форма, которая присутствует в любой экосистеме на Земле. Изучением их занимается вирусология, а именно - раздел микробиологии.
Следующая загадка
В статье поговорим об истории открытия вирусов. Это интересная тема, которой в современном мире выделяется не так уж много внимания, а зря. Сначала мы разберемся с тем, что же такое сам вирус, а затем поговорим о других аспектах этого вопроса.
Почему иммунитет проигрывает?
Известно, что больные умирают не от самой ВИЧ-инфекции, а от других инфекций, с которыми незаражённые люди обычно справляются. ВИЧ так подрывает иммунитет, что эти инфекции становятся смертельно опасными. Почему этот вирус так успешен на своём пути? Исследовательская группа Леонида Марголиса дала ответ и на этот вопрос. Вирус выбрал очень удачную (с его позиции, конечно) стратегию. Во-первых, он выбрал очень удачный половой путь размножения. Во-вторых (и в главных!), в отличие от других вирусов ВИЧ заражает именно те клетки, которые призваны бороться с инфекцией. Обычно как бывает в случае вирусной инфекции? При встрече с «врагом» клетки иммунной системы активируются и уничтожают сам вирус или заражённые им клетки. «А ВИЧ атакует именно те клетки, которые активированы, т. е. призваны его уничтожить», – поясняет Леонид Марголис. Вот такая игра на опережение. Причём иммунные клетки могут активироваться и другим сопутствующим вирусом, например вирусом герпеса. Тем самым появляются новые мишени для ВИЧ.
Более того, ВИЧ «придумал» ещё и такую хитрую стратегию. Когда он заражает клетки, то те начинают выделять вещества, которые называются «цитокины». И эти цитокины активируют соседние клетки. Таким образом соседняя клетка, которая до этого была в покое и потому не смогла заразиться ВИЧ, в итоге тоже становится мишенью. Вот так ВИЧ подготавливает почву для заражения самим собой и быстро распространяется в тканях.
"Кристаллы Ивановского"
При помощи оптического микроскопа Ивановский наблюдал за зараженными клетками растений. Он обнаружил тела, подобные кристаллам, который сейчас называются скоплениями вирусов. Однако тогда это явление получило название «кристаллы Ивановского». Голландский микробиолог 1898 года, Мартин Бейеринк, повторил эксперименты Ивановского. Он решил, что инфекционный материал, который проходит через фильтр, является новой формой агентов. При этом он подтвердил, что они могут размножаться только в делящихся клетках, но на опытах не было выявлено того, чтобы они являли собой частицы. Тогда Мартин назвал эти частицы "растворимыми живыми микробами", говоря дословно, и снова стал использовать термин "вирус". Ученый стоял на том, что по своей природе вирусы являются жидкими, но это умозаключение опроверг Уэнделл Стэнли, который доказал, что по сути вирусы - это частицы. Тогда же Пауль Фрош и Фридрих Леффлер нашли первый вирус животных, а именно - возбудителей ящура. Его они пропустили через похожий фильтр.
Жизненный цикл вируса и дальнейшее исследование
В начале прошлого века английский бактериолог Фредерик Туорт открыл группу вирусов, которые могли размножаться в бактерии. Сейчас такие организмы называются бактериофагами. Одновременно с этим канадский микробиолог Феликс Дэрелль описал вирусы, которые при контакте с бактериями могут образовывать вокруг себя пространство с погибшими клетками. Он сделал суспензии, благодаря которым сумел определить наименьшую концентрацию вируса, при которой погибают не все бактерии. Сделав необходимые расчеты, он смог определить первоначальное число вирусных единиц в суспензии.
Жизненный цикл вируса активно исследовали в начале прошлого века. Тогда стало известно, что эти частицы могут обладать инфекционными свойствами, проходить через фильтр. При этом им необходим живой хозяин для размножения. Первые микробиологи проводили исследования вирусов только на растениях и животных. В 1906 году Росс Грэнвилл Гаррисон изобрел уникальный способ выращивания тканей в лимфе.
Будет ли вакцина?
Увы, пока вакцины нет. «Благодаря исследованиям мы теперь понимаем, почему её так трудно создать, – объясняет доктор Марголис. – Начиная с первой вакцины Дженнера против оспы, созданной в 1790-х гг., и заканчивая всеми последующими, все эти препараты были направлены на то, чтобы сформировать иммунитет, который возникает естественным путём у выздоровевшего человека. К примеру, почти все болели ветрянкой, выздоровели и больше не заразятся, потому что приобрели против возбудителя ветрянки иммунитет. Вакцина против ветрянки имитирует именно этот процесс. А от ВИЧ-инфекции никто сам не выздоровел, поэтому нечего имитировать. Для формирования иммунитета нужно время (мы же не выздоравливаем от ветрянки на следующий день). А ВИЧ так изменчив, что, пока иммунитет ищет защиту против тех вирусов, которыми человек заразился, он уже мутирует. И иммунная система пытается выстроить новую защиту. В итоге иммунитет выступает в роли генерала, который готовится к прошлой войне. А число ежедневно воспроизводимых вирусов невообразимо даже представить – 10 в 11-й степени. Это астрономическая величина в прямом смысле слова: столько звёзд можно увидеть в сильный телескоп на Млечном Пути. Я смотрю на возможность создания вакцины скептически. Но в науке никогда не стоит говорить «никогда». Над созданием вакцин трудятся выдающиеся исследователи. Что-то уже получается. Так что поживём – увидим».
Как происходит заражение?
Долгое время считалось, что болезнь течёт следующим образом: вирус попадает в организм, а потом вроде как «исчезает». Многие месяцы, а то и годы он не даёт о себе знать. Но потом учёные выяснили, что вирус «исчезает» на время только из крови, но продолжает размножаться в лимфоидной ткани и разрушать сами центры иммунного ответа на любую инфекцию. И этот период ошибочно принимали за латентную фазу, ведь для диагностики исследовали только кровь заболевших пациентов.
«Чтобы решить эту проблему, я и мои коллеги создали методы культивирования кусочков лимфатической ткани человека в лабораторных условиях, – поясняет профессор Леонид Марголис. – В частности, за основу берётся материал после операций по удалению аденоидов. Эти кусочки мы заражаем ВИЧ, сопутствующими вирусами и изучаем механизмы инфекции. Таким же способом можно посмотреть, как действуют на вирусы различные лекарства, которыми мы можем обработать эту лимфатическую ткань. На этом пути мы уже получили интересные данные. К примеру, долгое время было загадкой, почему некоторые женщины годами не заражаются ВИЧ от инфицированных партнёров, не зная об их болезни и не предохраняясь. Напомню, вирус передаётся половым путём. Мы обнаружили, что в семенной жидкости мужчин, заражённых ВИЧ, повышено содержание особого вещества – интерлейкина-7. Зная характер вируса, можно было предположить, что он ничего не делает зря. Мы провели простой опыт. Культивировали в пробирке ткань шейки матки женщины, ввели туда же ВИЧ. Так вот оказалось, что при добавлении интерлейкина-7 заражение происходило значительно проще и быстрее. Мы высказали гипотезу, что некоторые люди не заболевают ВИЧ-инфекцией потому, что у них нарушена выработка интерлейкинов-7, которые способствуют инфекции».
Распространение
Распространяться вирусы могут по-разному, существует много различных способов. Они могут передаваться от растения к растению при помощи насекомых, которые питаются растительными соками. Для примера можно привести тлю. У животных вирусы могут распространяться при помощи кровососущих насекомых, переносчиков бактерий. Как мы знаем, вирус гриппа распространяется в воздухе при чихании и кашле. Например, ротавирус и норовирус могут передаваться при контакте с зараженной пищей или жидкостью, то есть фекально-оральным способом. ВИЧ - это один из немногих вирусов, который может передаваться путем переливания крови и при половых контактах.
Каждый новый вирус имеет определенную специфику по отношению к своим хозяевам. При этом круг хозяев может быть узким или широким, в зависимости от того, насколько много клеток удалось поразить. Животные реагируют на заражение иммунным ответом, который заключается в том, что уничтожаются болезнетворные организмы. Вирусы как форма жизни довольно приспосабливаемы, поэтому уничтожить их не так просто. У человека иммунным ответом может служить вакцина против конкретных инфекций. Однако некоторые организмы могут пройти через внутреннюю систему безопасности человека и вызвать хроническую болезнь. Это вирус иммунодефицита человека и различные гепатиты. Как известно, антибиотики не могут воздействовать на такие организмы, но, несмотря на это, ученые разработали эффективные противовирусные препараты.
Краткое описание
Отметим, что пока вирус находится вне клетки или в процессе зарождения он является независимой частицей. Обычно состоит из трех компонентов. Первый - это генетический материал, который представлен ДНК или РНК. При этом отметим, что некоторые вирусы могут иметь два вида молекул. Вторая составляющая - это белковая оболочка, которая защищает сам вирус и его липидную оболочку. По её наличию отличают вирусы от подобных инфекционных бактерий. В зависимости от типа нуклеиновой кислоты, которая по сути является генетическим материалом, разделяют вирусы ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Ранее к вирусам относили прионы, но потом оказалось, что это ошибочное мнение - это обычные возбудители, которые состоят из инфекционного материала и не имеют в своем составе нуклеиновых кислот. Форма вируса может быть очень разнообразной: начиная от спиральной и заканчивая гораздо более сложными структурами. Размеры этих образований составляют примерно одну сотую бактерии. При этом большинство вирусов настолько малы, что их невозможно отчётливо разглядеть даже на световом микроскопе.
Следующая загадка
По статистике, ежегодно больше 2 млн человек в мире заражаются ВИЧ-инфекцией. Почему врачам и учёным не удаётся остановить развитие эпидемии? В лаборатории доктора Марголиса ведутся самые передовые фундаментальные исследования ВИЧ. Оказалось, что многие из привычных представлений о механизмах жизнедеятельности ВИЧ совсем неверны. А не так давно выяснилось, что подавлять размножение вируса в организме больных может обычное лекарство для лечения герпеса.
Термин
Но прежде чем говорить об истории открытия вирусов, поговорим о самом термине. Как мы знаем, дословно слово переводится как "яд". Оно была использовано в 1728 году для определения организма, который способен вызвать инфекционную болезнь. До того, как Дмитрий Ивановский открыл вирусы, он ввёл в обиход термин "фильтрующийся вирус", под которым понимал болезнетворного агента не бактериального характера, который может проходить различные фильтры в организме человека. Так же известный термин «вирион» был придуман в 1959 году. Он означает стабильный вирусную частицу, которая покинула клетку и может самостоятельно инфицировать далее.
История исследований
Вирусы в микробиологии стали чем-то новым, но данные о них накапливались постепенно. В результате развития науки стало понятно, что не все вирусы вызываются патогенами, микроскопическими грибами или протистами. Отметим, что исследователь Луи Пастер так и не смог найти агент, который вызывает бешенство. Из-за этого он предположил, что тот настолько мал, что рассмотреть его под микроскопом невозможно. В 1884 году Шарль Шамберлан - известный микробиолог из Франции - изобрел фильтр, поры которого гораздо меньше бактерий. При помощи этого инструмента можно полностью удалить бактерии из жидкости. В 1892 году российский микробиолог Дмитрий Ивановский использовал этот аппарат для исследования вида, который позже получил название вируса табачной мозаики. Эксперименты ученого показали, что даже после фильтрации сохраняются инфекционные свойства. Он предположил, что инфекция может быть спровоцирована токсином, который выделяют бактерии. Однако тогда мужчина не стал дальше развивать эту идею. В то время были популярны идеи о том, что любой патоген можно определить при помощи фильтра и вырастить в питательной среде. Отметим, что это один из постулатов теории болезни на уровне микробов.
Итак, существует несколько теорий происхождения вирусов; вот некоторые из них:
1. По мнению доктора геолого-минералогических наук С. Жмура, основным предком всего живого были не клетки, не бактерии, а вирусы, которые зародились в газопылевом облаке после Большого Взрыва, из которого потом и возникла Солнечная Система. Согласно его теории в космосе повсюду разлита единая живая субстанция, способная породить жизнь на любом подходящем для нее небесном теле.
2. Российский ученый М. Дарьяненко считает, что вирусы – это биороботы, кем-то искусственно созданные. Изначально хх основная задача заключалась в обеспечении необходимого хода эволюции, соединяясь в определенной последовательности с клетками живых организмов и вводя в них нужные программы ДНК. Но за миллионы лет их деятельности что-то дало сбой, и вирусы из слуг клеток, превратились в их убийц, или, «разработчики» вирусов решили, что жизнь на Земле приняла нежелательное направление, поэтому изменили сценарий действия вирусов: запустили программу уничтожения жизни.
3. Есть также мнение, что вирусы - это реликты неких доклеточных форм жизни. За миллионы лет эволюции они приспособились к паразитическому существованию в чужих клетках. Выяснилось, что не все вирусы убивают клетки. Иными словами — они не все смертельно опасны, как это представляется многим, иначе человечество, да и вообще вся жизнь на Земле вряд ли могли бы существовать.
«Человеческая цивилизация за свою историю знавала такие болезни, вызванные вирусами, которые уносили миллионы жизней. Иногда казалось, что человечество стоит на грани полного уничтожения. Но каждый раз все обходилось более или менее благополучно. Вирусы отступали. Случайно ли это? Или так было запрограммировано с самого начала, с момента появления жизни на Земле?»
Роберт Шоуп, директор вирусной лаборатории,
Йельский Университет
Вирус
Вирус — это неклеточный инфекционный организм, который может размножаться только внутри живых клеток. Кстати, с латинского это слово переводится дословно как "яд". Эти образования могут поражать все типы живых организмов, начиная от растений и заканчивая бактериями. Также есть вирусы, которые могут размножаться только внутри других своих собратьев.
Прорыв
Одновременно с этим происходили открытия новых вирусов. Происхождение их до сих пор оставалось и остается на сегодняшний день загадкой. Отметим, что открытие вируса гриппа принадлежит американскому исследователю Эрнесту Гудпасчеру. В 1949 году был открыт новый вирус. Происхождение его было неизвестно, но организм удалось вырастить на клетках зародыша человека. Таким образом был открыт первый полиовирус, выращенный на живых тканях человека. Благодаря этому была создана важнейшие полиовакцина против полиомиелита.
Изображение вирусов в микробиологии появились благодаря изобретению электронного микроскопа инженерами Максом Кноллем и Эрнстом Руской. В 1935 году американским биохимиком было проведено исследование, которое доказало, что вирус табачной мозаики состоит в основном из белка. Чуть позже эту частицу разделили на белковую и РНК-составляющую. Удалось кристаллизовать вирус мозаики и гораздо более детально изучить его структуру. Первая рентгенограмма была получена в конце 1930-х годов благодаря ученым Барналю и Фэнкухену. Прорыв вирусологии приходится на вторую половину прошлого века. Именно тогда ученые открыли более 2000 различных видов вирусов. В 1963 году произошло открытие вируса гепатита B Бламбергом. В 1965 году был описан первый ретровирус.
Подводя итоги хочется сказать о том, что история открытия вирусов очень интересна. Она позволяет понять многие процессы и разобраться в них более детально. Однако хотя бы поверхностное представление необходимо иметь для того, чтобы идти в ногу со временем, ведь прогресс развивается семимильными шагами.
Читайте также: