Viry odporují nebo potvrzují koncept života. Mohou být viry nazývány živými věcmi? Jaké jsou vlastnosti virů

Podle Lvova je „organismus jakousi samostatnou jednotkou integrovaných a vzájemně propojených struktur a funkcí“. U prvoků, tedy u jednobuněčných organismů, je samostatnou jednotkou buňka, jinými slovy organismus. A buněčné organismy – mitochondrie, chromozomy a chloroplasty – nejsou organismy, protože nejsou nezávislé. Ukazuje se, že pokud dodržíte definici uvedenou Lvovem, viry nejsou organismy, protože nemají nezávislost: k růstu a replikaci genetického materiálu je zapotřebí živá buňka.

Přitom u mnohobuněčných druhů, bez ohledu na to, zda jde o živočichy nebo rostliny, se jednotlivé buněčné linie nemohou vyvíjet nezávisle na sobě; proto jejich buňky nejsou organismy. Aby byla změna evolučně smysluplná, musí být předána nové generaci jedinců. V souladu s touto úvahou je organismus elementární jednotkou určité souvislé řady s vlastní individuální evoluční historií

A zároveň lze na tento problém nahlížet i z pohledu jiné definice: materiál je živý, pokud je izolovaný a zachovává si svou specifickou konfiguraci, aby mohla být tato konfigurace znovu integrována, tedy znovu začleněna do cyklus, do kterého je zapojena genetická substance: Ztotožňuje život s nezávislým, specifickým, sebereplikujícím způsobem organizace. Specifická sekvence nukleové kyseliny genu může být zkopírována; gen je určitá část zásob informací, které má živý organismus. Jako test pro živé věci výše uvedená definice navrhuje reprodukci v různých buněčných liniích a v řadě generací organismů. Virus je podle tohoto testu živý jako každý jiný fragment genetického materiálu, že jej lze z buňky vyjmout, znovu zavést do živé buňky a zároveň se do ní zkopíruje a stane se alespoň na nějakou dobu součástí jeho dědičného aparátu. Přenos virového genomu je navíc hlavním raison d'être těchto forem – výsledkem jejich specializace ve selekčním procesu. Specializace virů na nositele nukleových kyselin proto umožňuje považovat viry za „živější“ než jakékoli fragmenty genetického materiálu a „více organismů“ než jakékoli buněčné organely, včetně chromozomů a genů.

Kochovy přísné postuláty

Jaká jsou základní ustanovení formulovaná Robertem Kochem (1843-1910), kterých se musí mikrobiolog držet pokaždé, když je objeven neznámý patogen? Co může sloužit jako důkaz, že je to on, kdo je původcem tohoto infekčního onemocnění? Tato tři kritéria jsou:

Opakované získávání čisté kultury patogenu odebrané z těla pacienta.

Vznik úplně stejné nebo podobné nemoci (jak v povaze průběhu, tak v patologických změnách jím způsobených), když je zdravý organismus infikován kulturou údajného patogena.

Vzhled v lidském nebo zvířecím těle po infekci tímto patogenem jsou vždy stejné specifické ochranné látky. Při kontaktu imunitního krevního séra s patogenem z kultury by tato kultura měla ztratit své patogenní vlastnosti.

Moderní virologie se vyznačuje rychlým rozvojem a širokým používáním různých technik - jak biologických (včetně genetických), tak fyzikálně-chemických.. Používají se při identifikaci nových, dosud neznámých virů, při studiu biologických vlastností a struktura již objevených druhů...

Základní teoretické studie obvykle poskytují důležité informace, které se využívají v medicíně, v oblasti diagnostiky nebo při hloubkové analýze procesů virové infekce. Zavádění nových účinných metod virologie je zpravidla spojeno s mimořádnými objevy.

Například metoda pěstování virů ve vyvíjejícím se kuřecím embryu, kterou v roce 1931 propagovali A. M. Woodrof a E. J. Goodpeschur, byla s mimořádným úspěchem použita při studiu viru chřipky.

Pokrok fyzikálně-chemických metod, zejména metoda odstřeďování, vedl v roce 1935 k možnosti krystalizace viru tabákové mozaiky (TMV) ze šťávy nemocných rostlin a následně k usazení jeho proteinů. To dalo první impuls ke studiu struktury a biochemie virů.

V roce 1939 A. V. Arden a G. Ruska poprvé použili elektronový mikroskop ke studiu virů. Zavedení tohoto přístroje do praxe znamenalo historický zlom ve virologickém výzkumu, protože bylo možné vidět - i když v těch letech to ještě nebylo dost jasné - jednotlivé částice viru, viriony.

V roce 1941 G. Hirst zjistil, že virus chřipky za určitých podmínek způsobuje aglutinaci (adhezi a precipitaci) červených krvinek (erytrocytů). Tím byl položen základ pro studium vztahu mezi povrchovými strukturami viru a erytrocytů a také pro vývoj jedné z nejúčinnějších diagnostických metod.

K radikální zlomenině a virologickému výzkumu došlo v roce 1949, kdy se J. Endersovi, T. Wellerovi a F. Robbinsovi podařilo rozmnožit virus obrny v kožních a svalových buňkách lidského embrya. Dosáhli růstu kousků tkáně na umělé živné půdě. Buněčné (tkáňové) kultury byly infikovány virem poliomyelitidy, který byl dříve studován výhradně u opic a jen velmi vzácně u speciálního druhu potkanů.

Virus se v lidských buňkách pěstovaných mimo tělo matky dobře množil a způsoboval charakteristické patologické změny. Metoda buněčné kultivace (dlouhodobé uchovávání a růst buněk izolovaných z lidských a zvířecích organismů v umělých živných médiích) byla následně mnoha výzkumníky zdokonalena a zjednodušena a stala se nakonec jedním z nejdůležitějších a nejúčinnějších virů pro kultivaci. Díky této dostupnější a levnější metodě bylo možné získat viry v relativně čisté formě, kterou nebylo možné dosáhnout v suspenzích z orgánů mrtvých zvířat. Zavedení nové metody znamenalo nepochybný pokrok nejen v diagnostice virových onemocnění, ale také v získávání očkovacích vakcín. Dal také dobré výsledky v biologických a biochemických studiích virů.

V roce 1956 se podařilo prokázat, že nositelem infekčnosti viru je v něm obsažená nukleová kyselina. A v roce 1957 objevili A. Isaacs a J. Lindeman interferon, který umožnil vysvětlit mnoho biologických jevů pozorovaných ve vztahu viru a buňky – hostitel nebo organismus – hostitel.

S. Brenner a D. Horn zavedli do techniky elektronové mikroskopie metodu negativního kontrastního barvení, která umožnila studovat jemnou strukturu virů, zejména jejich strukturní prvky (podjednotky).

Již dříve zmíněný americký virolog Gaiduzek a jeho kolegové v roce 1964 prokázali infekční povahu řady chronických onemocnění centrálního nervového systému lidí a zvířat. Studoval nedávno objevený druh virů, pouze v některých ohledech podobný těm dříve známým.

Ve stejné době americký genetik Baruch Blamberg objevuje (v procesu genetických studií krevních bílkovin) antigen sérové ​​hepatitidy (australský antigen), látku identifikovanou pomocí sérologických testů. Tento antigen byl předurčen k tomu, aby sehrál důležitou roli ve virologickém výzkumu hepatitid.

Za jeden z největších pokroků ve virologii lze v posledních letech považovat odhalení některých molekulárně biologických mechanismů přeměny normálních buněk na buňky nádorové. Neméně pokroku bylo dosaženo ve studiu struktury virů a jejich genetiky.

Infekční jednotka

Nejmenší množství viru schopné vyvolat infekci v daném experimentu se nazývá infekční jednotka.

K jeho určení se obvykle používají dvě metody. První je založen na stanovení 50% letální dávky, která se označuje LD 50 (z latinského Letatis - letální, dosis - dávka). Druhá metoda určuje počet infekčních jednotek podle počtu plaků vytvořených v buněčné kultuře.

Jaká je v podstatě hodnota LD 50 a jak se určuje? Studovaný virový materiál se ředí v souladu s klesajícími stupni koncentrace, řekněme násobky deseti: 1:10; 1:100; 1:1000 atd. Skupina zvířat (deset jedinců) nebo buněčná kultura ve zkumavkách se infikuje každým z roztoků s uvedenými koncentracemi viru. Poté pozorují úhyn zvířat nebo změny, ke kterým došlo v kultuře pod vlivem viru. Statistická metoda určuje stupeň koncentrace schopné usmrtit 50 % zvířat infikovaných výchozím materiálem. Při použití buněčné kultury je nutné najít takovou dávku viru, která má destruktivní účinek na 50 % kultur jím infikovaných. V tomto případě se používá snížení CPP 50 (cytopatická dávka). Jinými slovy, mluvíme o dávce viru, která způsobí poškození nebo smrt poloviny jím infikovaných kultur.

Cynthia Goldsmith Tato kolorovaná transmisní elektronová mikrofotografie (TEM) odhalila některé ultrastrukturální morfologie zobrazené virionem viru Ebola. Viz PHIL 1832 pro černobílou verzi tohoto obrázku. Kde se v přírodě vyskytuje virus Ebola?

Přesný původ, umístění a přirozené prostředí (známé jako „přirozený rezervoár“) viru Ebola zůstávají neznámé. Na základě dostupných důkazů a povahy podobných virů se však vědci domnívají, že virus je zoonotický (přenáší se zvířaty) a běžně se udržuje ve zvířecím hostiteli, který pochází z afrického kontinentu. Podobný hostitel je pravděpodobně spojen s Ebola-Reston, který byl izolován z infikovaných opic cynomolgous, které byly do Spojených států a Itálie dovezeny z Filipín. Není známo, že by virus pocházel z jiných kontinentů, jako je Severní Amerika.

Spadají pod definici života: jsou někde uprostřed mezi nadmolekulárními komplexy a velmi jednoduchými biologickými organismy. Viry obsahují některé struktury a vykazují určité aktivity, které jsou společné organickému životu, ale postrádají mnoho dalších charakteristik. Skládají se výhradně z jediného řetězce genetické informace uzavřené v proteinovém obalu. Viry postrádají velkou část vnitřní struktury a procesů, které charakterizují „život“, včetně biosyntetického procesu potřebného k reprodukci. K (reprodukci) musí virus infikovat vhodnou hostitelskou buňku.

Když vědci poprvé objevili viry, které se chovaly podobně, ale byly mnohem menší a způsobovaly nemoci, jako je vzteklina a slintavka a kulhavka, stalo se všeobecně známo, že viry jsou biologicky „živé“. Toto vnímání se však změnilo v roce 1935, kdy vykrystalizoval virus tabákové mozaiky a ukázal, že částicím chybí mechanismy potřebné pro metabolickou funkci. Jakmile bylo zjištěno, že viry se skládají pouze z DNA nebo RNA, obklopené proteinovým obalem, vědecký názor se stal složitějším biochemickým mechanismem než živé organismy.

Viry existují ve dvou různých stavech. Když není virus v kontaktu s hostitelskou buňkou, zůstává zcela nečinný. V této době neprobíhá uvnitř viru žádná vnitřní biologická aktivita a virus v podstatě není nic jiného než statická organická částice. V tomto jednoduchém, zdánlivě neživém stavu jsou viry označovány jako „viriony“. Viriony mohou zůstat v tomto klidovém stavu po delší dobu a trpělivě čekat na kontakt s příslušným hostitelem. Když virion přijde do kontaktu s vhodným hostitelem, stává se aktivním virem. Od tohoto okamžiku virus vykazuje vlastnosti typické pro živé organismy, jako je reakce na prostředí a směrování úsilí k sebereplikaci.

Co definuje život?

Neexistuje jasná definice toho, co odděluje živé od neživého. Jednou z definic by mohl být bod, ve kterém má subjekt sebeuvědomění. V tomto smyslu lze těžké poranění hlavy klasifikovat jako mozkovou smrt. Tělo a mozek mohou stále fungovat na základní úrovni a metabolická aktivita je také patrná ve všech buňkách, které tvoří velký organismus, ale předpokládá se, že neexistuje žádné sebeuvědomění, a proto je mozek mrtvý. Na druhém konci spektra je kritériem pro definování života schopnost předat genetický materiál budoucím generacím, a tím obnovit jeho podobu. Ve druhé, jednodušší definici, viry jsou nepochybně živé. Jsou nepochybně nejúčinnější na Zemi v šíření jejich genetické informace.

Ačkoli neexistuje žádné definitivní řešení otázky, zda lze viry považovat za živé tvory, jejich schopnost přenášet genetickou informaci budoucím generacím z nich dělá hlavní hráče v kontextu evoluce.

Dominance virů

Organizace a složitost se pomalu zvyšovaly od okamžiku, kdy se makromolekuly začaly shromažďovat v původní polévce života. Musíme přemýšlet o existenci nevysvětlitelného principu, přímo opačného k druhému, který vede evoluci k vyšší organizaci. Viry byly nejen extrémně účinné při šíření vlastního genetického materiálu, ale byly také zodpovědné za nevýslovný pohyb a míchání genetického kódu mezi jinými organismy. Variabilita genetického kódu je pravděpodobně hnací silou. Prostřednictvím vyjádření proměnných jsou organismy schopny se přizpůsobit a stát se efektivnějšími v měnících se podmínkách prostředí.

Závěrečná myšlenka

Možná skutečná otázka nezní, zda jsou viry živé, ale spíše, jaká je jejich role v pohybu a formování života na Zemi, jak jej dnes vnímáme?

S viry se lidstvo seznámilo na konci 9. století, po dílech Dmitrije Ivanovského a Martina Beyerinka. Při studiu nebakteriálních lézí tabákových rostlin vědci poprvé analyzovali a popsali 5 tisíc typů virů. Dnes se předpokládá, že jsou jich miliony a žijí všude.

Živý nebo ne?

Viry se skládají z molekul DNA a RNA, které přenášejí genovou informaci v různých kombinacích, obalu, který molekulu chrání, a další ochrany lipidů.

Přítomnost genů a schopnost reprodukce umožňuje klasifikovat viry jako živé a nedostatek syntézy bílkovin a nemožnost samostatného vývoje je řadí mezi neživé biologické organismy.

Viry jsou také schopny vytvořit spojenectví s bakteriemi a. Mohou přenášet informace prostřednictvím výměny RNA a vyhýbat se imunitní reakci, ignorujíc léky a vakcíny. Otázka, zda je virus živý, zůstává dodnes otevřená.

Nejnebezpečnější nepřítel

Dnes je největším nepřítelem člověka virus, který nereaguje na antibiotika. Situaci trochu ulehčil objev antivirotik, ale AIDS a hepatitida stále nejsou poraženy.

Vakcíny poskytují ochranu pouze proti několika sezónním kmenům virů, ale jejich schopnost rychle mutovat činí očkování v příštím roce neúčinným. Nejvážnější hrozbou pro světovou populaci může být neschopnost včas se vyrovnat s další virovou epidemií.

Chřipka je jen malou částí „virového ledovce“. Infekce virem Ebola v Africe vedla k zavedení karanténních opatření po celém světě. Bohužel je onemocnění extrémně obtížné léčit a procento úmrtí je stále vysoké.

Charakteristickým rysem virů je jejich neuvěřitelně rychlá schopnost množit se. Bakteriofágový virus je schopen 100 tisíckrát překročit rychlost reprodukce bakterie. Virologové všech zemí světa se proto snaží zachránit lidstvo před smrtelnou hrozbou.

Hlavní opatření pro prevenci virových infekcí jsou: očkování, dodržování pravidel osobní hygieny a včasná návštěva lékaře v případě infekce. Jedním z příznaků byla vysoká horečka, kterou nelze snížit vlastními silami.

S virovým onemocněním byste neměli panikařit, ale opatrnost vám může doslova zachránit život. Lékaři říkají, že tolik infekcí zmutuje, lidská civilizace bude existovat a vědci musí ještě učinit mnoho důležitých objevů v oblasti původu a chování virů a také v boji proti nim.

Prvním krokem k zodpovězení otázky, zda jsou viry živé nebo mrtvé, je definovat kritéria pro živé a neživé. Porovnejme viry se 7 kritérii, která vědci nastavili, aby určili, zda jsou živé nebo ne.

1. Živé věci si musí udržovat homeostázu.
Homeostáza je samoregulace, schopnost systému udržovat stálost svého vnitřního stavu. Může virus kontrolovat svou vnitřní teplotu nebo svůj vnitřní obsah?
Dříve bylo mezi kritérii života - živé věci se musí skládat z buněk. Viry se neskládají z buněk. Jedna virová částice je známá jako virion a je tvořena sadou genů uzavřených v ochranném proteinovém obalu zvaném kapsida. Některé viry mají další membránu (lipidovou biovrstvu), která je obklopuje, nazývaná obálka. Viry nemají buněčná jádra, organely nebo cytoplazmu, a proto nemají žádný způsob, jak kontrolovat nebo vytvářet změny ve svém vnitřním prostředí.
Nabízí se otázka – dokáže si jednotlivý virion samostatně udržet stabilní vnitřní prostředí. Ačkoli někteří tvrdí, že kapsida a skořápka pomáhají virionům odolávat změnám v jejich stavu. Existuje všeobecná shoda, že viry nesplňují tento první požadavek.
Jen velmi málo věcí v biologii však není černobílých, a tak se pojďme podívat na to, jak si viry poradí se zbytkem seznamu, než učiníme konečné rozhodnutí.
Verdikt: nesplňuje podmínku

2. Živé věci mají různé úrovně organizace.
Život je složitý a živé organismy tuto složitost odrážejí ve své struktuře. Malé stavební bloky se spojí a vytvoří větší objekt. Viry to určitě dělají. Mají geny odvozené z nukleových kyselin a kapsidu vytvořenou z malých podjednotek nazývaných kapsomery.
Verdikt: Vyhovující

3. Živé organismy se rozmnožují.
Jedním ze základních zákonů přírody je, že druh předává svou genetickou informaci. Viry se rozhodně množí. Zatímco náš imunitní systém jistě zvládne jediný virion, stovky tisíc virionů vytvořených v krátkém čase pravděpodobně poškodí naše buňky. Viry musí používat hostitelské buňky k produkci více virionů. Protože viry nemají organely, jádra nebo dokonce ribozomy, postrádají nástroje potřebné ke kopírování jejich genů, natož k vytváření nových virionů. Viry vstupují do živých buněk, převezmou kontrolu nad buňkou a začnou produkovat nové virové částice, vytvoří nové kapsidy a dají vše dohromady. Termín „replikace“ obvykle používáme spíše než reprodukce k označení toho, že viry potřebují hostitelskou buňku, aby znásobily svůj počet.
Verdikt: Možná

4. Živé věci rostou.
Živé věci rostou. Využívají energii a živiny, aby se zvětšily a byly složitější. Viry manipulují s hostitelskými buňkami, aby vytvořily nové viry, což znamená, že každý virion je vytvořen v plně vytvořeném stavu a po celou dobu své existence nebude narůstat do velikosti a složitosti. Viry nerostou.
Verdikt: neodpovídá

5. Živé bytosti využívají energii.
Toto kritérium je poněkud složité. Tvorba nových virionových jednotek je jedním z hlavních úkolů – od tvorby nukleových kyselin až po produkci kapsid – to vše vyžaduje hodně energie. Nicméně veškerá energie, která jde do této struktury, pochází od majitele, uhodli jste. Viry rozhodně spoléhají na metabolismus hostitele a snaží se k němu dostat (možná jsou to upíři?).
Verdikt: Možná

6. Živé bytosti reagují na podněty.
Zda viry reagují nebo nereagují na prostředí, je jednou z nejobtížnějších otázek. Reakce na podnět je určena téměř okamžitou reakcí na nějakou změnu prostředí. I když nemění chování v reakci na dotek, zvuk nebo světlo, jako to dělají lidé, bakterie nebo mořské houby, nebylo dosud provedeno dostatek výzkumu, který by přesvědčivě řekl, že viry na nic nereagují.
Verdikt: Neznámý

7. Živé bytosti se přizpůsobují svému prostředí.
K adaptaci a evoluci dochází prostřednictvím nezamýšlených změn (mutací), které jsou prospěšné pro celý druh. Viry se rozhodně přizpůsobují svému prostředí. Na rozdíl od předchozího požadavku, který vyžaduje okamžitou reakci, je adaptace proces, který nastává v průběhu času. Virus může žít ve dvou různých fázích – lytické fázi (kde se virus aktivně replikuje v hostitelské buňce) a lysogenní fázi (kde virová DNA vstoupí do buněčné DNA vícekrát pokaždé, když se buňka pomnoží). Někdy hostitel nemá dostatek energie nebo zásob, aby se virus aktivně replikoval, takže přejde do lysogenní fáze. Virus se může nakonec vrátit do lytické fáze, když jsou podmínky správné.
Verdikt: Vhodné

Článek přeložil doktor veterinárních věd Eingor M.A.

Na otázku, jaké jevy charakterizují život, biologové odpovídají, že každý živý organismus má specifický tvar a velikost, vnější i vnitřní uspořádání, s čímž souvisí i specializace jednotlivých orgánů; živý organismus se vyznačuje pohybem, reakcí na vnější podněty, růstem, metabolickým procesem a konečně tak důležitou vlastností živých organismů, jako je schopnost reprodukce. S rozmnožováním souvisí i možnost dědičných změn.

Některá z uvedených kritérií pro život však lze nalézt v neživé přírodě. Najdeme v něm určitý stupeň organizovanosti, pohybu, reakce na podráždění a růstu. Krystaly soli mají vnější a vnitřní organizaci; chemické reakce v nich probíhající jsou jakýmsi projevem reakce na podráždění, tedy citlivost; krystaly a ledovce rostou; všechna tělesa jsou ve skutečnosti v pohybu. Pokud se takový pohyb neprojeví jasně, pak se molekuly a atomy neustále pohybují.

Neživé předměty se však nemohou reprodukovat, a proto nemají dědičné změny. Živé věci se tedy od neživých liší především tím, že se mohou rozmnožovat a měnit z generace na generaci.

Podívejme se na viry z tohoto pohledu a pokusme se přijít na to, zda se jedná o živé nebo neživé bytosti. Pro chemika připomínají velké molekuly schopné krystalizace. Mají také společné rysy s živými organismy – dokážou se rozmnožovat (ale pouze uvnitř živých buněk) a jak se nedávno prokázalo, procházejí dědičnými změnami. Tuto dualitu, tuto kombinaci vlastností bytosti i substance, zdůraznil T. Rivers, když je nazval „organuly“ nebo „molekismy“ (spojení slov: organismus a molekula).

Kam by se tedy měly viry zařadit – mezi živé nebo neživé útvary? Stanley na tuto otázku odpověděl takto:

„Ať jsou živí, nebo neživí – o tom lze polemizovat ad infinitum, aniž bychom v podstatě dostali uspokojivou odpověď na položenou otázku. V jednom ohledu jsou viry podobné živým organismům, v jiném - běžným chemickým molekulám, ale liší se od prvních i druhých. Jejich dvojí povaha a poměrně primitivní struktura, kterou jsme již schopni poměrně podrobně studovat, nám umožňuje vidět v nich na jedné straně živé bytosti a na druhé straně chemické molekuly schopné reprodukce. Blížíme se tak k pochopení chemické podstaty reprodukčního procesu, který probíhá ve všech ostatních živých organismech. Studium virů nám navíc otevírá novou perspektivu, neboť nevidíme dvě domněle ostře oddělené skupiny od sebe, ale pouze jejich stále větší komplexnost. Z hlediska struktury máme možnost sledovat celou řadu úzce souvisejících objektů: od atomu přes jednoduchou molekulu, makromolekulu, virus, bakterii a dále přes ryby a savce až po člověka. Z funkčního hlediska můžeme sledovat proces využití energie od náhodného pohybu různých molekul až po ideální harmonii těch nejjemnějších biologických rytmů.“