Вирусы – переходная форма от неживой к живой

Иногда на помощь человеку приходят вирусы, поражающие животных и насекомых. Двадцать с лишним лет  назад в Австралии остро встала проблема борьбы с дикими кроликами. Количество этих грызунов достигло угрожающих размеров. Они быстрее саранчи  уничтожали посевы сельскохозяйственных культур и стали настоящим  национальным бедствием. Обычные методы борьбы с ними оказались малоэффективными. И тогда ученые выпустили на борьбу с кроликами специальный вирус, способный уничтожить практически  всех зараженных животных. Но как распространить это заболевание среди пугливых и осторожных кроликов? Помогли комары. Они сыграли роль "летающих игл", разнося вирус от кролика к  кролику. При этом комары оставались совершенно здоровыми.

Можно привести и другие примеры успешного использования  вирусов для уничтожения вредителей. Все знают, какой ущерб наносят  гусеницы и жуки-пилильщики. Первые поедают листья полезных растений, вторые поражают деревья в садах  и лесах. С ними сражаются так  называемые вирусы полиэдроза и гранулоза, которые на небольших участках распыляют пульверизаторами, а для обработки больших площадей используют самолеты. Так поступали в США при борьбе с гусеницами, которые поражают поля люцерны, и в Канаде при уничтожении соснового пилильщика.

Что произойдет с клеткой, если ее заразить не одним, а двумя  вирусами? Если вы решили, что в этом случае болезнь клетки обострится, и гибель ее ускорится, то ошиблись. Оказывается, присутствие в клетке одного вируса часто надежно защищает ее от губительного действия другого. Это явление было названо учеными  интерференцией вирусов. Связано оно  с выработкой особого белка - интерферона, который в клетках приводит в  действие защитный механизм, способный  отличать вирусное от невирусного и вирусное избирательно подавлять. Интерферон подавляет размножение в клетках большинства вирусов. Вырабатываемый в качестве лечебного препарата интерферон применяется сейчас для лечения и профилактики уже многих вирусных заболеваний.

V НЕКОТОРЫЕ НАИБОЛЕЕ ИЗВЕСТНЫЕ ВИРУСНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Грипп остаётся «королём» эпидемий. Ни одна болезнь не может за короткое время охватить сотни миллионов людей, а гриппом во время пандемии заболевает более миллиарда людей! Так было не только в памятную пандемию 1918 года, но сравнительно недавно – в 1957 году, когда разразилась пандемия «азиатского» гриппа, и в 1968 году, когда появился «гонконгский» грипп. Известно несколько разновидностей вируса гриппа – А, В, С, и др. Под воздействием факторов внешней среды их число может увеличиться. В связи с тем, что иммунитет при гриппе кратковременный и специфичный, возможно неоднократное заболевание в один сезон. По статистическим данным, ежегодно болеют гриппом в среднем 20-35% населения.

Оспа - одно из древнейших заболеваний. Описание оспы нашли в египетском папирусе Аменофиса Ι, составленном за 4000 лет до нашей эры. Оспенные поражения сохранились на коже мумии, захороненной в Египте за 3000 лет до нашей эры. Упоминание оспы, которую китайцы назвали «ядом из материнской груди», содержится в древнейшем китайском источнике – трактате «Чеу-Чеуфа» (1120 год до нашей эры). Первое классическое описание оспы дал арабский врач Разес.

СПИД - это новое инфекционное заболевание, которое специалисты признают как первую в известной истории человечества действительно глобальную эпидемию. Ни чума, ни черная оспа, ни холера не являются прецедентами, так как СПИД решительно не похож ни на одну из этих и других известных болезней человека.

VI ЯВЛЯЮТСЯ ЛИ ВИРУСЫ ЖИВЫМИ?

Рассматривают две точки  зрения:

• если считать живой структуру, содержащую нуклеиновые кислоты и способную воспроизводить себя, то можно принять точку зрения, что вирусы живые;
• если считать, что живой является только структура, имеющая клеточное строение, то тогда вирусы – неживая форма материи (полимеры).

А. Ленинджер в «Биохимии» рассматривает вирусы как структуры, стоящие на пороге жизни и представляющие собой устойчивые надмолекулярные  комплексы, содержащие молекулу нуклеиновой  кислоты и большое число белковых субъединиц, уложенных в определенном порядке и образующих специфическую  трехмерную структуру. Среди важнейших  свойств вирусов он отмечает:

• неспособность к самовоспроизведению в виде чистых препаратов;
• способность управления своей репликацией (зараженной клеткой);
• широкие вариации вирусов по размерам, по форме и по химическому составу.

Вирусы находятся на самой  границе между живым и неживым. Это свидетельствует о существовании  непрерывного спектра усложняющегося органического мира, который начинается с простых молекул и заканчивается  сложнейшими системами клеток.

Вирусы - это паразиты, которые  почти целиком зависят от клетки-хозяина. Они используют его энергию, необходимую  для синтеза нуклеиновых кислот и белков, для дальнейших видоизменений  этих белков и их адресной доставки. Без этого вирусы не могли бы размножаться и распространяться в среде. И  тогда напрашивается вполне резонный вывод: несмотря на то, что все процессы в клетке после инфицирования регулируются вирусом, сам он - неживой объект, паразитирующий на живых системах с автономным метаболизмом.

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 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.

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 смысле этого слова, все же не могут быть отнесены к инертным системам: они находятся на границе между живым и неживым.

VII ВЕЧНО ЖИВЫЕ

Вирусы, занимающие промежуточное  положение между живым и неживым, проявляют неожиданные свойства. Вот одно из них. Обычно вирусы реплицируются  только в живых клетках, но способны расти и в погибших клетках, а  иногда даже возвращают последних к  жизни. Как ни удивительно, но некоторые  вирусы, будучи разрушенными, могут  возродиться к "жизни взаймы".

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 генома. Уникальная способность  вирусов развиваться в погибших клетках наиболее ярко проявляется, когда хозяевами служат одноклеточные  организмы, прежде всего населяющие океаны.

Бактерии, фотосинтезирующие  цианобактерии и водоросли, потенциальные  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 генома способны служить поставщиками отдельных  генов, которые совместно с другими  генами восстановят функции генома в полном объеме без создания целого вируса. Вирусы - единственные из всех живых организмов, способные, как  птица Феникс, возрождаться из пепла.

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 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 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 из Южного парижского университета, который исследовал ферменты, участвующие в репликации ДНК, пришел к выводу, что гены, детерминирующие их синтез у эукариот, имеют вирусное происхождение.

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 геномов 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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Борьба с вирусными инфекциями сопряжена  с многочисленными трудностями, среди которых особо следует отметить невосприимчивость вирусов к антибиотикам. Вирусы активно мутируют, и регулярно появляются все новые штаммы, против которых еще не найдено «оружие». Прежде всего, это относится к РНК-содержащим вирусам, геном которых обычно крупнее и, следовательно, менее стабилен. К настоящему времени борьба со многими вирусными инфекциями складывается в пользу человека, в основном благодаря всеобщей вакцинации населения в профилактических целях. Такие мероприятия в итоге привели к тому, что к настоящему времени, по мнению специалистов, в природе исчез вирус натуральной оспы. В результате поголовной вакцинации в нашей стране, в 1961г. эпидемический полиомиелит был ликвидирован. Однако природа и сейчас испытывает человека, время от  времени, преподнося сюрпризы в виде новых вирусов, вызывающих страшные заболевания. Самым ярким примером является вирус иммунодефицита человека, борьбу с которым человек пока проигрывает. Его распространение уже соответствует пандемии.