Вирусите противоречат или потвърждават концепцията за живот. Могат ли вирусите да се нарекат живи същества? Какви са характеристиките на вирусите

Според Лвов „организмът е вид независима единица от интегрирани и взаимосвързани структури и функции“. При протозоите, тоест при едноклетъчните организми, клетката е самостоятелна единица, с други думи, организъм. А клетъчните организми – митохондриите, хромозомите и хлоропластите – не са организми, защото не са независими. Оказва се, че ако следвате определението, дадено от Лвов, вирусите не са организми, тъй като те нямат независимост: необходима е жива клетка, за да расте и възпроизвежда генетичен материал.

В същото време при многоклетъчни видове, независимо дали са животни или растения, отделните клетъчни линии не могат да се развиват независимо една от друга; следователно техните клетки не са организми. За да бъде промяната еволюционно значима, тя трябва да бъде предадена на ново поколение индивиди. В съответствие с това разсъждение, организмът е елементарна единица от някаква непрекъсната серия със своя собствена индивидуална еволюционна история.

И в същото време този проблем може да се разглежда от гледна точка на друга дефиниция: материалът е жив, ако, като е изолиран, той запази своята специфична конфигурация, така че тази конфигурация да може да бъде реинтегрирана, тоест повторно включена в цикъл, в който участва генетичното вещество.: това идентифицира живота с независим, специфичен, самовъзпроизвеждащ се начин на организация. Специфичната базова последователност на нуклеиновата киселина на конкретен ген може да бъде копирана; генът е определена част от информацията, с която разполага живият организъм. Като тест за живот, горната дефиниция предполага възпроизвеждане в различни клетъчни линии и в редица поколения организми. Вирусът, според този тест, е жив точно като всяка друга част от генетичния материал, че може да бъде отстранен от клетка, повторно въведен в жива клетка и че по този начин той ще бъде копиран в нея и ще стане най-малко за известно време част от неговия наследствен апарат. В този случай предаването на вирусния геном е основната причина за съществуването на тези форми – резултат от тяхната специализация в процеса на селекция. Следователно, специализацията на вирусите като носители на нуклеинови киселини позволява да се считат вирусите за „по-живи“ от всякакви фрагменти от генетичен материал и „повече организми“ от всякакви клетъчни органели, включително хромозоми и гени.

Строги постулати на Кох

Кои са основните разпоредби, формулирани от Робърт Кох (1843-1910), към които микробиологът трябва да се придържа всеки път, когато бъде открит неизвестен патоген? Какво може да послужи като доказателство, че именно той е причината за това инфекциозно заболяване? Това са трите критерия:

Многократно получаване на чиста култура на патогена, взета от тялото на пациента.

Появата на абсолютно същото или подобно заболяване (както по естеството на протичането, така и в патологичните промени, които причинява), когато здрав организъм е заразен с култура на предполагаемия патоген.

Появата в тялото на човек или животно след заразяване с този патоген винаги е едни и същи специфични защитни вещества. При контакт на имунния кръвен серум с патоген от културата, последният трябва да загуби своите патогенни свойства.

Съвременната вирусология се характеризира с бързото развитие и широкото използване на голямо разнообразие от методи - както биологични (включително генетични), така и физикохимични.. Те се използват за идентифициране на нови, все още неизвестни вируси, както и за изследване на биологичните свойства и структура на вече открити видове..

Фундаменталните теоретични изследвания обикновено предоставят важна информация, която се използва в медицината, в областта на диагностиката или при задълбочен анализ на процесите на вирусна инфекция. Въвеждането на нови ефективни методи на вирусология обикновено се свързва с изключителни открития.

Например методът за отглеждане на вируси в развиващ се пилешки ембрион, въведен от A. M. Woodroffe и E. J. Goodpasture през 1931 г., е използван с изключителен успех при изследването на грипния вирус.

Напредъкът на физикохимичните методи, по-специално методът на центрофугиране, довежда през 1935 г. до възможността за кристализация на вируса на тютюневата мозайка (TMV) от сока на болни растения и впоследствие до установяване на съставните му протеини. Това даде първия тласък на изследването на структурата и биохимията на вирусите.

През 1939 г. А. В. Арден и Г. Руска са първите, които използват електронен микроскоп за изследване на вируси. Въвеждането на това устройство в практиката означава историческа повратна точка във вирусологичните изследвания, тъй като стана възможно да се видят - макар и в онези години все още не достатъчно ясно - отделни частици на вируса, вириони.

През 1941 г. Г. Хърст открива, че грипният вирус при определени условия причинява аглутинация (слепване и преципитация) на червените кръвни клетки (еритроцити). Това постави основата за изследване на връзката между повърхностните структури на вируса и еритроцитите, както и за разработването на един от най-ефективните методи за диагностика.

Радикална промяна във вирусологичните изследвания настъпва през 1949 г., когато Дж. Ендерс, Т. Уелър и Ф. Робинс успяват да размножат вируса на полиомиелит в клетките на кожата и мускулите на човешкия плод. Те постигнаха растежа на парчета тъкан върху изкуствена хранителна среда. Клетъчните (тъканни) култури са били заразени с вируса на полиомиелит, който дотогава е бил изследван изключително при маймуни и много рядко при специален вид плъхове.

Вирусът в човешките клетки, отглеждани извън тялото на майката, се размножава добре и предизвиква характерни патологични изменения. Методът на клетъчната култура (продължително съхранение и култивиране на клетки, изолирани от човешки и животински организми в изкуствени хранителни среди) впоследствие е подобрен и опростен от много изследователи и накрая се превърна в един от най-важните и ефективни за култивиране на вируси. Благодарение на този по-достъпен и по-евтин метод стана възможно получаването на вируси в относително чиста форма, което не може да бъде постигнато в суспензии от органите на мъртви животни. Въвеждането на нов метод означаваше безспорен напредък не само в диагностиката на вирусни заболявания, но и в получаването на ваксинни ваксини. Той също така даде добри резултати при биологични и биохимични изследвания на вируси.

През 1956 г. беше възможно да се покаже, че носителят на инфекциозността на вируса е съдържащата се в него нуклеинова киселина. А през 1957 г. А. Айзъкс и Дж. Линдеман откриват интерферон, който дава възможност да се обяснят много биологични явления, наблюдавани във връзката между вируса и клетката гостоприемник или организма гостоприемник.

S. Brenner и D. Horn въведоха метода на отрицателно контрастно оцветяване в техниката на електронната микроскопия, което направи възможно изследването на фината структура на вирусите, по-специално на техните структурни елементи (субединици).

През 1964 г. американският вирусолог Гайдузек, вече споменат от нас по-рано, и неговите колеги доказаха инфекциозния характер на редица хронични заболявания на централната нервна система на хората и животните. Той изучава наскоро откритите особени вируси, само в някои отношения подобни на известните преди.

В същото време американският генетик Барух Блумберг открива (в хода на генетични изследвания на кръвни протеини) серумния хепатитен антиген (австралийски антиген), вещество, идентифицирано чрез серологични тестове. Този антиген е предназначен да играе основна роля във вирусологичните изследвания на хепатита.

През последните години за един от най-големите успехи във вирусологията може да се счита откриването на някои молекулярно-биологични механизми за трансформация на нормалните клетки в туморни. Не по-малък успех е постигнат в областта на изучаването на структурата на вирусите и тяхната генетика.

инфекциозно звено

Най-малкото количество вирус, способно да причини инфекция в даден експеримент, се нарича инфекциозна единица.

Обикновено се използват два метода за определянето му. Първият се основава на дефиницията за 50% смъртоносна доза, която е обозначена LD 50 (от лат. Letatis - смъртоносен, dosis - доза). Вторият метод установява броя на инфекциозните единици по броя на плаките, образувани в клетъчната култура.

Каква по същество е стойността на LD 50 и как се определя? Изследваният вирусен материал се разрежда в съответствие с намаляващите степени на концентрация, да речем кратни на десет: 1:10; 1:100; 1:1000 и др. Всеки от разтворите с посочените концентрации на вируса заразява група животни (десет индивида) или клетъчна култура в епруветки. След това наблюдават смъртта на животни или промените, настъпили в културата под въздействието на вируса. Статистически метод определя степента на концентрация, способна да убие 50% от животните сред заразените с изходния материал. При използване на клетъчна култура трябва да се намери такава доза от вируса, която да има пагубен ефект върху 50% от заразените с нея култури. В този случай се използва намаляването на CPP 50 (цитопатична доза). С други думи, говорим за такава доза от вируса, която причинява увреждане или смърт на половината от заразените с него култури.

Синтия Голдсмит Тази цветна трансмисионна електронна микрография (ТЕМ) разкрива част от ултраструктурната морфология, показана от вириона на вируса на Ебола. Вижте PHIL 1832 за черно-бяла версия на това изображение. Къде се среща вирусът Ебола в природата?

Точният произход, местонахождението и естественото местообитание (известни като "естествен резервоар") на вируса на Ебола остават неизвестни. Въпреки това, въз основа на наличните доказателства и естеството на подобни вируси, изследователите смятат, че вирусът е зоонозен (пренасян от животни) и обикновено се поддържа в животински гостоприемник, който е роден на африканския континент. Подобен гостоприемник вероятно е свързан с Ebola-Reston, който е бил изолиран от заразени циномолгови маймуни, които са били внесени в Съединените щати и Италия от Филипините. Не е известно, че вирусът е местен за други континенти, като Северна Америка.

Те попадат в определението за живот: те са някъде по средата между супермолекулярни комплекси и много прости биологични организми. Вирусите съдържат някои структури и проявяват определени дейности, които са общи за органичния живот, но им липсват много други характеристики. Те се състоят изцяло от една верига генетична информация, затворена в протеинова обвивка. Вирусите нямат голяма част от вътрешната структура и процеси, които характеризират "живота", включително биосинтетичния процес, необходим за размножаването. За да се (възпроизвежда), вирусът трябва да зарази подходяща клетка гостоприемник.

Когато изследователите за първи път откриват вируси, които се държат като, но са много по-малки и причиняват заболявания като бяс и шап, стана общоизвестно, че вирусите са биологично „живи“. Въпреки това, това възприятие се променя през 1935 г., когато вирусът на тютюневата мозайка е кристализиран и е показано, че частиците нямат механизмите, необходими за метаболитната функция. След като беше установено, че вирусите се състоят само от ДНК или РНК, заобиколени от протеинова обвивка, научната гледна точка стана, че те са по-сложни биохимични механизми от живите организми.

Вирусите съществуват в две различни състояния. Когато не е в контакт с клетката гостоприемник, вирусът остава напълно латентен. По това време във вируса няма присъща биологична активност и вирусът по същество не е нищо повече от статична органична частица. В това просто, очевидно неживо състояние, вирусите се наричат ​​"вириони". Вирионите могат да останат в това латентно състояние за продължителни периоди от време, изчаквайки търпеливо за контакт със съответния гостоприемник. Когато вирион влезе в контакт с подходящ гостоприемник, той се превръща в активен вирус. От този момент нататък вирусът проявява характеристики, типични за живите организми, като реакция към околната среда и насочване на усилията към саморепликация.

Какво определя живота?

Няма ясна дефиниция какво разделя живото от неживото. Едно определение може да бъде точката, в която субектът има самосъзнание. В този смисъл тежката травма на главата може да се квалифицира като мозъчна смърт. Тялото и мозъкът все още може да функционират на основно ниво и има метаболитна активност във всички клетки, които изграждат голям организъм, но се предполага, че няма самосъзнание и следователно мозъкът е мъртъв. В другия край на спектъра, критерият за определяне на живота е способността да се предава генетичен материал на бъдещите поколения, като по този начин се възстановява неговата прилика. Във втората, по-опростена дефиниция, вирусите несъмнено са живи. Те безспорно са най-ефективните на Земята в разпространението на своята генетична информация.

Въпреки че няма окончателен отговор на въпроса дали вирусите могат да се считат за живи същества, тяхната способност да предават генетична информация на бъдещите поколения ги прави основни играчи в контекста на еволюцията.

Доминиране на вируса

Организацията и сложността бавно се увеличиха, откакто макромолекулите започнаха да се събират в първичната супа на живота. Необходимо е да се мисли за съществуването на необясним принцип, точно противоположен на втория, който води еволюцията към по-висша организация. Вирусите не само бяха изключително ефективни при разпространението на собствения си генетичен материал, но и бяха отговорни за неописуемо движение и смесване на генетичен код между други организми. Променливостта на генетичния код може би е движещата сила. Чрез изразяването на променливи организмите са в състояние да се адаптират и да станат по-ефективни в променящите се условия на околната среда.

Последна мисъл

Може би действителният въпрос не е дали вирусите са живи, а каква е тяхната роля в движението и формирането на живота на Земята, какъвто го възприемаме днес?

Човечеството се запозна с вирусите в края на 90-ти век, след произведенията на Дмитрий Ивановски и Мартин Бейеринк. Изучавайки небактериалните лезии на тютюневите растения, учените за първи път анализират и описват 5 хиляди вида вируси. Днес се предполага, че те са милиони и живеят навсякъде.

Жив или не?

Вирусите се състоят от ДНК и РНК молекули, които предават генна информация в различни комбинации, обвивка, която защитава молекулата, и допълнителна липидна защита.

Наличието на гени и способността за възпроизвеждане ни позволява да класифицираме вирусите като живи, а липсата на протеинов синтез и невъзможността за самостоятелно развитие ги класифицира като неживи биологични организми.

Вирусите също могат да се съюзяват с бактериите и. Те могат да предават информация чрез обмен на РНК и да избягват имунния отговор, като игнорират лекарства и ваксини. Въпросът дали вирусът е жив все още е открит.

Най-опасният враг

Днес вирусът, който не реагира на антибиотици, е най-страшният враг на човека. Откриването на антивирусни лекарства малко облекчи ситуацията, но СПИН и хепатит все още не са победени.

Ваксините осигуряват защита само срещу някои сезонни щамове на вируси, но способността им да мутират бързо прави ваксинациите неефективни през следващата година. Най-сериозната заплаха за населението на света може да бъде невъзможността да се справи навреме с друга вирусна епидемия.

Грипът е само малка част от "вирусния айсберг". Инфекцията с вируса Ебола, роуминг в Африка, доведе до въвеждането на карантинни мерки по целия свят. За съжаление заболяването е изключително трудно за лечение, а процентът на смъртните случаи все още е висок.

Характерна особеност на вирусите беше тяхната невероятно бърза способност да се размножават. Бактериофагният вирус е в състояние да изпревари бактерията със 100 000 пъти. Затова вирусолози от цял ​​свят се опитват да спасят човечеството от смъртоносна заплаха.

Основните мерки за превенция на вирусните инфекции са: ваксинации, лична хигиена и навременен достъп до лекар в случай на инфекция. Един от симптомите е висока температура, която не може да бъде свалена сама.

Не си струва да се паникьосвате с вирусно заболяване, но предпазливостта може буквално да спаси живота ви. Лекарите казват, че инфекциите ще мутират толкова много, че човешката цивилизация ще съществува, а учените все още трябва да направят много важни открития в произхода и поведението на вирусите, както и в борбата срещу тях.

Първата стъпка в отговора на въпроса дали вирусите са живи или мъртви е да се определят критерии за живи и неживи. Нека сравним вирусите със 7-те критерия, които изследователите са определили, за да определят дали са живи или мъртви.

1. Живите същества трябва да поддържат хомеостаза.
Хомеостазата е саморегулация, способност на системата да поддържа постоянството на вътрешното си състояние. Може ли вирусът да контролира вътрешната си температура или вътрешното си съдържание?
Преди това сред критериите за живот беше - живите същества трябва да бъдат направени от клетки. Вирусите не са изградени от клетки. Една вирусна частица е известна като вирион и се състои от набор от гени, затворени в защитна протеинова обвивка, наречена капсид. Някои вируси имат допълнителна мембрана (липиден биослой), която ги заобикаля, наречена обвивка. Вирусите нямат ядра, органели или клетъчно-подобна цитоплазма и следователно нямат начин да контролират или създават промени във вътрешната си среда.
Възниква въпросът дали отделен вирион може самостоятелно да поддържа стабилна вътрешна среда. Въпреки че някои твърдят, че капсидът и обвивката помагат на вирионите да устоят на промените в тяхното състояние. Има общо съгласие, че вирусите не отговарят на това първо изискване.
Въпреки това, много малко неща в биологията не са черно-бели, така че нека видим как вирусите се справят с останалата част от списъка, преди да вземем окончателното си решение.
Присъда: не отговаря на условието

2. Живите същества имат различни нива на организация.
Животът е сложен и живите организми отразяват тази сложност в своята структура. Малките градивни блокове се събират, за да направят по-голям обект. Вирусите със сигурност го правят. Те имат гени, получени от нуклеинови киселини и капсид, направен от малки субединици, наречени капсомери.
Присъда: Съобразен

3. Живите организми се размножават.
Един от основните закони в природата е, че един вид предава своята генетична информация. Вирусите определено се размножават. Докато нашата имунна система със сигурност може да се справи с един вирион, стотици хиляди вириони, създадени за кратък период от време, със сигурност ще навредят на нашите клетки. Вирусите трябва да използват клетки-гостоприемници, за да произвеждат повече вириони. Тъй като вирусите нямат органели, ядра или дори рибозоми, те нямат инструментите, необходими за копиране на техните гени, още по-малко да създават нови вириони. Вирусите влизат в живите клетки, поемат контрола над клетката, за да започнат да произвеждат нови вирусни частици, изграждат нови капсиди и сглобяват всичко. Обикновено използваме термина "репликация", а не репродукция, за да посочим, че вирусите се нуждаят от клетка гостоприемник, за да умножат своя брой.
Присъда: Може би

4. Живите същества растат.
Живите същества растат. Те използват енергия и хранителни вещества, за да станат по-големи и по-сложни. Вирусите манипулират клетките гостоприемници, за да създават нови вируси, което означава, че всеки вирион е създаден в напълно формирано състояние и няма да се увеличава по размер или сложност през цялото си съществуване. Вирусите не растат.
Присъда: Не пасва

5. Живите същества използват енергия.
Този критерий е малко сложен. Създаването на нови вирионни единици е една от основните задачи – от създаването на нуклеинови киселини до производството на капсиди – всичко това изисква много енергия. Въпреки това, цялата енергия, която влиза в този дизайн, идва от, както се досещате, от собственика. Вирусите определено разчитат на метаболизма на гостоприемника, за да стигнат до него (може би са вампири?).
Присъда: Може би

6. Живите същества реагират на стимули.
Дали вирусите реагират на околната среда или не е един от най-трудните въпроси. Отговорът на стимул се определя от почти незабавен отговор на някаква промяна в околната среда. Въпреки че не променят поведението си в отговор на докосване, звук или светлина, както правят хората, бактериите или морските гъби, не са направени достатъчно изследвания, за да се каже категорично, че вирусите не реагират на нищо.
Присъда: неизвестна

7. Живите същества се адаптират към околната среда.
Адаптирането и еволюцията се осъществяват чрез непреднамерени промени (мутации), които са от полза за целия вид. Вирусите определено се адаптират към околната среда. За разлика от предишното изискване, което изисква незабавна реакция, адаптацията е процес, който протича във времето. Вирусът може да живее в две различни фази – литичната фаза (където вирусът активно се реплицира в клетката гостоприемник) и лизогенната фаза (където вирусната ДНК влиза многократно в ДНК на клетката всеки път, когато клетката се репликира). Понякога гостоприемникът няма достатъчно енергия или запаси, за да поддържа активното репликиране на вируса, така че той ще премине към лизогенна фаза. Вирусът може в крайна сметка да се върне в литична фаза, когато условията са подходящи.
Присъда: Подходящо

Статията е преведена от доктора на ветеринарните науки Eingor M.A.

На въпроса какви явления характеризират живота биолозите отговарят, че всеки жив организъм има специфична форма и размери, външна и вътрешна организация, с което е свързана и специализацията на отделните органи; жив организъм се характеризира с движение, реакция на външни стимули, растеж, процес на метаболизъм и накрая, такава важна характеристика на живите организми като способността за възпроизвеждане. Възможността за наследствени промени също е свързана с размножаването.

Някои от изброените критерии за живот обаче могат да бъдат намерени в неживата природа. В него ще открием известна степен на организация, движение, реакция на раздразнение и растеж. Кристалите на солта имат външна и вътрешна организация; протичащите в тях химични реакции са вид проява на реакция на дразнене, тоест чувствителност; растат кристали и ледници; всички тела всъщност са в движение. Ако такова движение не се прояви визуално, тогава молекулите и атомите се движат постоянно.

Въпреки това, неодушевените обекти не могат да се възпроизвеждат, следователно нямат наследствени промени. Така живото се различава от неживото преди всичко по това, че може да се размножава и променя от поколение на поколение.

Нека да разгледаме вирусите от тази гледна точка и да се опитаме да разберем дали те са живи или неживи същества. За химика те приличат на големи молекули, способни да кристализират. Те също имат общи черти с живите организми - могат да се размножават (но само вътре в живите клетки) и, както беше доказано наскоро, претърпяват наследствени изменения. Тази двойственост, тази комбинация от свойства както на същество, така и на субстанция, беше подчертана от Т. Ривърс, когато ги нарече „органули“ или „молецизми“ (съчетание от думи: организъм и молекула).

И така, къде трябва да се припишат вирусите - на живи или неживи образувания? Стенли отговори на този въпрос по следния начин:

„Дали са живи или неживи – това може да се спори до безкрай, без да се получи по същество задоволителен отговор на поставения въпрос. В едно отношение вирусите са подобни на живите организми, в друго – с обикновените химически молекули, но се различават както от първите, така и от вторите. Тяхната двойствена природа и относително примитивна структура, която вече можем да изучаваме в детайли, ни позволяват да видим в тях, от една страна, живи същества, а от друга, химически молекули, способни да се възпроизвеждат. По този начин се приближаваме до разбирането на химическата същност на процеса на размножаване, който протича във всички останали живи организми. Освен това изследването на вирусите ни отваря нова перспектива, тъй като не виждаме две уж силно разделени една от друга групи, а само тяхната все по-нарастваща сложност. От гледна точка на структурата имаме възможност да проследим цялата поредица от тясно свързани обекти: от атом през проста молекула, макромолекула, вирус, бактерия и по-нататък през риби и бозайници до човека. От функционална гледна точка можем да наблюдаваме процеса на използване на енергия от произволното движение на различни молекули до перфектната хармония на най-фините биологични ритми.