Ведение.
Существует большая группа живых существ, не имеющих клеточного
строения. Эти существа носят названия вирусов (лат "вирус" - яд) и
представляют неклеточные формы жизни. Вирусы нельзя отнести ни к животным,
ни к растениям. Они исключительно малы, поэтому могут быть изучены только с
помощью электронного микроскопа.
Вирусы способны жить и развиваться только в клетках других организмов.
Вне клеток живых организмов вирусы жить не могут, и многие из них во
внешней среде имеют форму кристаллов. Поселяясь внутри клеток животных и
растений, вирусы вызывают много опасных заболеваний. К числу вирусных
заболеваний человека относятся, например, корь, грипп, полиомиелит, оспа.
Среди вирусных болезней растений известна мозаичная болезнь табака, гороха
и других культур; У больных растений вирусы разрушают хлоропласты, и
пораженные участки становятся бесцветными.
Вирусы открыл русский ученый Д. И. Ивановский в 1892 г.
Каждая вирусная частица состоит из небольшого количества ДНК или РНК, т. е.
генетического материла, заключенного в белковую оболочку. Эта оболочка
играет защитную роль.
Известны также вирусы, поселяющиеся в клетках бактерий. Их называют
бактериофагами или фагами (греч "фагос" - пожирающий). Бактериофаги
полностью разрушают бактериальные клетки и потому могут быть использованы
для лечения бактериальных заболеваний, например дизентерии, брюшного тифа,
холеры.
Строений вирусов дает основание считать их неклеточными существами.
Природа и происхождение вирусов.
Современные представления о вирусах складывались постепенно. После
открытия вирусов Д. И. Ивановским (1892) их считали просто очень мелкими
микроорганизмами, не способными расти на искусственных питательных средах.
Вскоре после открытия вируса табачной мозаики была доказана вирусная
природа ящура [Fler F, Frosch P. 1898], а еще через несколько лет были
открыты бактериофаги [d'Herrelle F., 1917]. Таким образом, были открыты три
основные группы вирусов, поражающие растения, животных и бактерии.
Однако в течение длительного времени эти самостоятельные разделы
вирусологии развивались изолированно, а наиболее сложные вирусы —
бактериофаги — долгое время считались не живой материей, а чем-то вроде
ферментов. Тем не менее, уже к концу 20-х — началу 30-х годов стало ясно,
что вирусы являются живой материей, и примерно тогда же за ними закрепились
наименования фильтрующихся вирусов, или ультравирусов. Это нашло отражение
в одной из первых монографий о них [Hauduray, 1936]. Позже приставки
отпали, и укоренилось ныне применяемое обозначение — вирусы, под которым
объединили вирусы растений, животных и бактериофаги— бактериальные вирусы.
В конце 30-х — начале 40-х годов изучение вирусов продвинулось
настолько, что сомнения в живой их природе отпали, и было сформулировано
положение о вирусах как организмах [Burnet F., 1945]. Основанием для
признания вирусов организмами явились полученные при их изучении факты,
свидетельствовавшие, что вирусы, как и другие организмы (животные,
растения, простейшие, грибы, бактерии), способны размножаться, обладают
наследственностью и изменчивостью, приспособляемостью к меняющимся
условиям среды их обитания и, наконец, подверженностью биологической
эволюции, обеспечиваемой естественным или искусственным отбором.
Концепция о вирусах как организмах достигла своего расцвета к началу 60-х
годов, когда было введено понятие «вирион» как вирусного индивидуума [Lwoff
A. et al., 1962]. Однако в эти же годы, ознаменовавшиеся первыми успехами
молекулярной биологии вирусов, начался и закат концепции о вирусах как
организмах, и эти противоречивые процессы (триумф и закат) нашли свое
отражение на 1-м Международном симпозиуме [Cold Spring Harbor, 1962]. Уже
тогда одновременно с введением понятия «вирион» были показаны, с одной
стороны, отличия их строения от строения клеток и даже был введен термин
«архитектура» вирионов [Caspar, Klug А., 1962]. С другой стороны, были
обобщены факты, указывавшие на совершенно отличный от клеток тип
размножения, который некоторое время называли дизъюнктивной репродукцией,
подчеркивая разобщенность — временную и территориальную — синтеза
генетического материала (РНК, ДНК) и белков вирусов. В докладе на
упоминавшемся симпозиуме [Lwoff A. et al., 1962] был также сформулирован
основной критерий отличия вирусов от других организмов: генетический
материал вирусов является одним из двух типов нуклеиновых кислот (РНК или
ДНК), в то время как организмы имеют оба типа нуклеиновых кислот.
Этот критерий в дальнейшем оказался неабсолютным, так как, во-первых,
ДНК-содержащие вирусы в ходе репродукции синтезируют информационные (или
матричные) РНК, во-вторых, РНК-содержащие ретровирусы в ходе репродукции
синтезируют ДНК, а кроме того, крупные РНК-содержащие вирусы (оспы,
герпеса) могут содержать небольшие количества РНК также и в вирионах, а
небольшие количества ДНК (все же, вероятно, клеточной) обнаружены в
вирионах вирусов гриппа. Основным и абсолютным критерием, отличающим вирусы
от всех других форм жизни, является отсутствие у них собственных систем
синтеза белка (рибосомных систем).
Накопившиеся к настоящему времени данные позволяют также прийти к
выводу, что вирусы не являются организмами, пусть даже мельчайшими, так как
любые, даже минимальные организмы типа микоплазм, риккетсий или хламидий
имеют собственные белоксинтезирующие системы.
Способ размножения вирусов также отличается от деления, почкования,
спорообразования или полового процесса, которые имеют место у одноклеточных
организмов, у клеток многоклеточных организмов и у последних в целом.
Репродукция, пли репликация, как обычно обозначают размножение вирусов,
происходит дизъюнктивно (последний термин ныне чаще подразумевается, чем
употребляется). Формирование вирионов происходит либо путем само сборки
(упаковка вирусной нуклеиновой кислоты в белковый капсид и образование
таким путем нуклеокапсида), либо с участием клетки (некоторые
липидсодержащие фаги микоплазм), либо обоими способами (оболочечные
вирусы). Конечно, противопоставление митотического деления клетки и
репликации не абсолютно, так как способы репликации генетического материала
клетки и ДНК-содержащих вирусов принципиально не отличаются, а если учесть,
что и синтез генетического материала у РНК-содержащих вирусов также
осуществляется по матричному типу, то относительным является
противопоставление митоза и репликации всех вирусов. И, тем не менее,
различия в способах размножения клеток и вирусов настолько существенны, что
имеет смысл делить весь живой мир на вирусы и невирусы.
К вирусам не применимы и многие другие понятия, являющиеся
«атрибутами» организмов, и, прежде всего такие фундаментальные понятия, как
«особь», «популяция», «вид».
Принято трактовать понятие «вирион» как вирусный индивидуум, хотя
вирион является лишь определенной стадией жизни вируса, и как раз той
стадией, на которой вирус не проявляет жизнедеятельности. Поэтому было даже
предложено именовать эту стадию существования вируса вироспорой. Между тем
существует несколько групп вирусов, у которых геном не только фрагментарен
(это имеет место и у клеток эукариотов, геном которых дискретен и
существует в виде суммы хромосом), но и разные его фрагменты разобщены и
находятся в различных частицах. Вирус проявляет инфекционные свойства лишь
при попадании полного набора разноименных частиц, число которых у вирусов
растений 2—4, а у некоторых вирусов насекомых до 28. Что же представляет
собой вирусный индивидуум в этих случаях, когда даже понятие «вирион» не
может быть применено?
Переходя к анализу активной жизнедеятельности вируса, которая
целиком сводится к его репродукции, мы обнаруживаем, что место проникшего в
клетку вириона занимают либо голая нуклеиновая кислота его (например, у
вируса полиомиелита), либо нуклеопротеидный комплекс (например, у вируса
гриппа), либо более сложные субвирионные структуры (например, у реовируса).
Затем происходит синтез дочерних молекул вирусного генома. У многих ДНК-
содержащих вирусов этот процесс не только сходен с синтезом клеточной ДНК
хромосом, но и обеспечивается в значительной степени, а иногда почти
полностью клеточными ферментами. Причем это имеет место не только при
образовании простых и мелких вирусов (паповавирусы, парвовирусы), но и при
синтезе сложных вирусов с большим геномом (герпесвирусы, иридовирусы), у
которых некоторая доля синтезов ДНК катализируется собственными ферментами.
Образующиеся при этом репликативные интермедиаты вряд ли могут быть
охарактеризованы как вирусные индивидуумы: это матрицы, на которых
синтезируются многочисленные копии дочерних геномов вируса. У вирусов с
геномом в виде однонитевой РНК они либо информационно бессмысленны, т. е.
не кодируют соответствующие вирусспецифические белки (вирусы с позитивной
полярностью генома), либо, напротив, содержат гены для вирусных белков, так
как вирионная РНК не обладает кодирующими свойствами.
Наряду с продуктивным циклом некоторые ДНК-содержащие вирусы
(умеренные фаги, паповавирусы, вирус гепатита В и др.) могут вступать в
интегративное взаимодействие с клеточным геномом, ковалентно встраиваясь в
него и, превращаясь в группу клеточных генов, которые передаются клеткам –
потомкам (у эукариотов) по законам Менделеева. В этом состоянии
Страницы: 1, 2, 3, 4
