Вирусите се класифицират като живи организми. Живо същество ли е вирусът? Информационен подход Обществото като единство от социална ентропия-негентропия
Човечеството се запознава с вирусите в края на 19 век, след работата на Дмитрий Ивановски и Мартин Бейеринк. Изучавайки небактериалните лезии на тютюневите растения, учените за първи път анализираха и описаха 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 генетична информация в различни комбинации, обвивка, която защитава молекулата и допълнителна липидна защита.
Наличието на гени и способността за възпроизвеждане позволява вирусите да се считат за живи, докато липсата на протеинов синтез и невъзможността за независимо развитие ги класифицира като неживи биологични организми.
Вирусите също са способни да образуват съюзи с бактерии и. Те могат да предават информация чрез обмен на РНК и да избягват имунния отговор, игнорирайки лекарствата и ваксините. Въпросът дали вирусът е жив остава открит и до днес.
Най-опасният враг
Днес вирусът, който не реагира на антибиотици, е най-ужасният враг на човека. Откриването на антивирусни лекарства малко облекчи ситуацията, но СПИН и хепатитът 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 Земята може да бъде невъзможността да се справят навреме със следващата вирусна епидемия.
Грипът е само малка част от вирусния айсберг. Инфекцията с вируса Ебола, разпространяваща се в Африка, доведе до въвеждането на карантинни мерки по целия свят. За съжаление заболяването е изключително трудно за лечение, а смъртността все още е висока.
Особеност на вирусите е тяхната невероятно бърза способност да се възпроизвеждат. Вирусът бактериофаг е способен да възпроизвежда бактерията 100 хиляди пъти по-бързо. Затова учени вирусолози от цял свят се опитват да спасят човечеството от смъртоносна заплаха.
Основните мерки за предотвратяване на вирусни инфекции са: ваксинации, спазване на правилата за лична хигиена и навременна консултация с лекар в случай на инфекция. Един от симптомите беше висока температура, която не може да се свали сами.
Няма място за паника, ако имате вирусно заболяване, но предпазливостта може буквално да ви спаси живота. Лекарите казват, че инфекциите ще продължат да мутират толкова дълго, че човешката цивилизация ще съществува, а учените все още трябва да направят много важни открития за произхода и поведението на вирусите, както и за борбата с тях.
Вирус на човешката имунна недостатъчност (HIV)
ВИРУС: СЪЗДАНИЕ ИЛИ СУБСТАНЦИЯ?
През последните 100 години учените многократно променят разбиранията си за природата на вирусите, микроскопични носители на болести.
Първоначално вирусите се считат за отровни вещества, след това - за една от формите на живот, след това - за биохимични съединения. Днес се приема, че те съществуват между живия и неживия свят и са основните участници в еволюцията.
В края на 19 век е открито, че някои болести се причиняват от частици, подобни на бактериите, но много по-малки. Тъй като те са били биологични по природа и са се предавали от една жертва на друга, причинявайки същите симптоми, вирусите започват да се считат за най-малките живи организми, носещи генетична информация.
Намаляването на вирусите до нивото на безжизнени химически обекти се случи след 1935 г.когато Уендъл Стенли за първи път кристализира вируса на тютюневата мозайка. Установено е, че кристалите се състоят от сложни биохимични компоненти и не притежават необходимото за биологичните системи свойство – метаболитна активност. През 1946 г. ученият получава Нобелова награда за тази работа по химия, а не по физиология или медицина.
По-нататъшните изследвания на Стенли ясно показват, че всеки вирус се състои от нуклеинова киселина (ДНК или РНК), опакована в протеинова обвивка. В допълнение към защитните протеини, някои от тях имат специфични вирусни протеини, участващи в клетъчната инфекция. Ако съдим за вирусите само по това описание, тогава те наистина приличат повече на химически вещества, отколкото на жив организъм.
Но когато вирусът навлезе в клетка (след което се нарича клетка гостоприемник), картината се променя. Той хвърля своята протеинова обвивка и подчинява целия клетъчен апарат, принуждавайки го да синтезира вирусна ДНК или РНК и вирусни протеини в съответствие с инструкциите, записани в неговия геном. След това вирусът се самосглобява от тези компоненти и се появява нова вирусна частица, готова да зарази други клетки.Тази схема принуди много учени да погледнат по нов начин на вирусите. Те започват да се разглеждат като обекти, разположени на границата между живия и неживия свят.Интересен факт е, че докато биолозите отдавна са гледали на вируса като на „протеинова кутия“, пълна с химически части, те са използвали способността му да се репликира в клетка гостоприемник, за да проучат механизма на кодиране на протеина. Съвременната молекулярна биология дължи голяма част от своя успех на информацията, получена от изследването на вирусите.
Бактерията е жив организъм и въпреки че се състои само от една клетка, тя може да произвежда енергия и да синтезира вещества, които осигуряват нейното съществуване и размножаване. Какво може да се каже за семето в този контекст? Не всяко семе показва признаци на живот. Въпреки това, намирайки се в покой, той съдържа потенциала, който е получил от несъмнено жива субстанция и който при определени условия може да бъде реализиран. В същото време семето може да бъде необратимо унищожено и тогава потенциалът ще остане нереализиран. В това отношение вирусът напомня повече на семе, отколкото на жива клетка: той има определени способности, които може да не се сбъднат, но няма способността да съществува автономно.
Вирусите създание ли са или вещество?
През последните 100 години учените многократно променят разбиранията си за природата на вирусите, микроскопични носители на болести.
Първоначално вирусите се считат за отровни вещества, след това - за една от формите на живот, след това - за биохимични съединения. Днес се приема, че те съществуват между живия и неживия свят и са основните участници в еволюцията.
В края на 19 век е открито, че някои заболявания, включително бяс и шап, са причинени от частици, подобни на бактериите, но много по-малки. Тъй като те са биологични по природа и се предават от една жертва на друга, причинявайки същите симптоми, вирусите започват да се разглеждат като малки живи организми, които носят генетична информация.
Преместването на вирусите в безжизнени химически обекти се случи след 1935 г., когато Уендъл Стенли за първи път кристализира вируса на тютюневата мозайка. Установено е, че кристалите се състоят от сложни биохимични компоненти и не притежават необходимото за биологичните системи свойство – метаболитна активност. През 1946 г. ученият получава Нобелова награда за тази работа по химия, а не по физиология или медицина.
По-нататъшните изследвания на Стенли ясно показват, че всеки вирус се състои от нуклеинова киселина (ДНК или РНК), опакована в протеинова обвивка. В допълнение към защитните протеини, някои от тях имат специфични вирусни протеини, участващи в клетъчната инфекция. Ако съдим за вирусите само по това описание, тогава те наистина приличат повече на химически вещества, отколкото на жив организъм. Но когато вирусът навлезе в клетка (след което се нарича клетка гостоприемник), картината се променя. Той сваля протеиновата си обвивка и подчинява целия клетъчен апарат, принуждавайки го да синтезира вирусна ДНК или РНК и вирусни протеини в съответствие с инструкциите, записани в генома й. След това вирусът се самосглобява от тези компоненти и се появява нова вирусна частица, готови да заразят други клетки.
Тази схема принуди много учени да погледнат по нов начин на вирусите. Те започват да се разглеждат като обекти, разположени на границата между живия и неживия свят. Според вирусолозите M.H.V. van Regenmortel от Университета на Страсбург във Франция и B.W. Mahy от Центровете за превенция и контрол на заболяванията, този начин на живот може да се нарече „живот назаем“. Интересен факт е, че докато биолозите отдавна са гледали на вируса като на „протеинова кутия“, пълна с химически части, те са използвали способността му да се репликира в клетка гостоприемник, за да проучат механизма на кодиране на протеина. Съвременната молекулярна биология дължи голяма част от своя успех на информацията, получена от изследването на вирусите.
Учените са кристализирали повечето клетъчни компоненти (рибозоми, митохондрии, мембранни структури, ДНК, протеини) и днес ги разглеждат или като „химически машини“, или като материала, който тези машини използват или произвеждат. Този възглед за сложните химични структури, които осигуряват живота на клетката, е причината молекулярните биолози да не са твърде загрижени за състоянието на вирусите. Изследователите се интересуват от тях само като агенти, способни да използват клетките за свои собствени цели или да служат като източник на инфекция. По-сложният въпрос относно приноса на вирусите за еволюцията остава маловажен за повечето учени.
Да бъдеш или да не бъдеш?
Какво означава думата "жив"? Повечето учени са съгласни, че освен способността да се възпроизвеждат, живите организми трябва да имат и други свойства. Например, животът на всяко същество винаги е ограничен във времето - то се ражда и умира. Освен това живите организми имат известна степен на автономност в биохимичен смисъл, т.е. до известна степен разчитат на собствените си метаболитни процеси, които им осигуряват вещества и енергия, поддържащи тяхното съществуване.
Камък, както и капка течност, в която протичат метаболитни процеси, но която не съдържа генетичен материал и не е способна на самовъзпроизвеждане, несъмнено е неодушевен обект. Бактерията е жив организъм и въпреки че се състои само от една клетка, тя може да генерира енергия и да синтезира вещества, които осигуряват нейното съществуване и размножаване. Какво може да се каже за семето в този контекст? Не всяко семе показва признаци на живот. Въпреки това, намирайки се в покой, той съдържа потенциала, който е получил от несъмнено жива субстанция и който при определени условия може да бъде реализиран. В същото време семето може да бъде необратимо унищожено и тогава потенциалът ще остане нереализиран. В това отношение вирусът напомня повече на семе, отколкото на жива клетка: той има определени способности, които може да не се сбъднат, но няма способността да съществува автономно.
Животът може да се разглежда и като състояние, в което при определени условия преминава система, състояща се от неживи компоненти с определени свойства. Примери за такива сложни (възникващи) системи включват живот и съзнание. За да постигнат подходящ статус, те трябва да имат определено ниво на трудност. Така един неврон (сам по себе си или дори като част от невронна мрежа) няма съзнание; това изисква мозък. Но непокътнатият мозък може да бъде жив в биологичен смисъл и в същото време да не осигурява съзнание. По същия начин нито клетъчните, нито вирусните гени или протеини сами по себе си служат като жива субстанция, а клетка без ядро е подобна на обезглавен човек по това, че няма критично ниво на сложност. Вирусът също не е в състояние да достигне това ниво. Така че животът може да се определи като вид сложно възникващо състояние, включващо същите фундаментални „градивни елементи“, които вирусът притежава. Ако следвате тази логика, вирусите, които не са живи обекти в строгия смисъл на думата, все още не могат да бъдат класифицирани като инертни системи: те са на границата между живи и неживи.
| РЕПЛИКАЦИЯ НА ВИРУС |
Вируси и еволюция
Вирусите имат своя собствена, много дълга еволюционна история, датираща от произхода на едноклетъчните организми. По този начин някои системи за възстановяване на вируси, които осигуряват изрязването на неправилни бази от ДНК и елиминирането на щетите, причинени от кислородни радикали и т.н., се намират само в отделни вируси и съществуват непроменени милиарди години.
Изследователите не отричат, че вирусите са изиграли известна роля в еволюцията. Но, считайки ги за нежива материя, те ги поставят наравно с фактори като климатичните условия. Този фактор е повлиял отвън на организми, които са имали променящи се, генетично определени характеристики. Организмите, които са по-устойчиви на това влияние, успешно оцеляват, възпроизвеждат се и предават гените си на следващите поколения.
В действителност обаче вирусите са повлияли на генетичния материал на живите организми не косвено, а по възможно най-директния начин – обменили са с него своята ДНК и РНК, т.е. бяха играчи на биологичното поле. Голямата изненада за лекарите и еволюционните биолози беше, че повечето от вирусите се оказаха напълно безвредни същества, които не са свързани с никакви заболявания. Те тихо спят вътре в клетките-гостоприемници или използват техния апарат за спокойно размножаване, без да увреждат клетката. Такива вируси имат много трикове, които им позволяват да избягат от зоркото око на имунната система на клетката - за всеки етап от имунния отговор те имат ген, който контролира или модифицира този етап в тяхна полза.
Освен това, по време на съвместното съществуване на клетката и вируса, вирусният геном (ДНК или РНК) „колонизира“ генома на клетката гостоприемник, като я снабдява с все повече и повече нови гени, които в крайна сметка стават неразделна част от генома на даден тип организъм. Вирусите имат по-бърз и по-директен ефект върху живите организми от външните фактори, които избират генетични варианти. Големият брой вирусни популации, съчетани с техните високи нива на репликация и високи нива на мутация, ги правят основен източник на генетични иновации, непрекъснато създаващи нови гени. Някакъв уникален ген с вирусен произход, пътувайки, преминава от един организъм в друг и допринася за еволюционния процес.
Клетка, чиято ядрена ДНК е унищожена, е наистина „мъртва“: тя е лишена от генетичен материал с инструкции за активност. Но вирусът може да използва останалите непокътнати клетъчни компоненти и цитоплазма за своята репликация. Той подчинява клетъчния апарат и го принуждава да използва вирусни гени като източник на инструкции за синтеза на вирусни протеини и репликация на вирусния геном. Уникалната способност на вирусите да се развиват в мъртви клетки е най-ясно демонстрирана, когато гостоприемниците са едноклетъчни организми, предимно тези, обитаващи океаните. (По-голямата част от вирусите живеят на сушата. Според експерти в Световния океан има не повече от 1030 вирусни частици.)
Бактериите, фотосинтезиращите цианобактерии и водораслите, потенциални гостоприемници на морски вируси, често биват убивани от ултравиолетова радиация, която разрушава тяхната ДНК. В същото време някои вируси („жители“ на организми) включват механизма за синтез на ензими, които възстановяват увредените молекули на клетката гостоприемник и я връщат към живот. Например, цианобактериите съдържат ензим, който участва във фотосинтезата и когато е изложен на излишна светлина, понякога се разрушава, което води до клетъчна смърт. И тогава вирусите, наречени цианофаги, „включват“ синтеза на аналог на бактериалния фотосинтетичен ензим, който е по-устойчив на UV радиация. Ако такъв вирус зарази новомъртва клетка, фотосинтетичен ензим може да я върне към живот. По този начин вирусът играе ролята на "генен реаниматор".
Прекомерните дози ултравиолетово лъчение могат да доведат до смъртта на цианофагите, но понякога те успяват да се върнат към живота с помощта на многократни ремонти. Обикновено във всяка клетка гостоприемник присъстват няколко вируса и ако са повредени, те могат да сглобят вирусния геном част по част. Различни части от генома a са в състояние да служат като доставчици на отделни гени, които заедно с други гени ще възстановят напълно функциите на генома a, без да създават цял вирус. Вирусите са единствените живи организми, които, подобно на птицата Феникс, могат да се прераждат от пепелта.
Според Международния консорциум за секвениране на човешкия геном между 113 и 223 гена, споделени между бактерии и хора, липсват в добре проучени организми като дрождите Sacharomyces cerevisiae, плодовата муха Drosophila melanogaster и кръглите червеи Caenorhabditis elegans, които попадат между двете крайности линии.живи организми. Някои учени смятат, че дрождите, плодовата мушица и кръглите червеи, които са се появили след бактериите, но преди гръбначните, просто са загубили съответните гени в някакъв момент от своето еволюционно развитие. Други смятат, че гените са прехвърлени на хората от бактерии, които са влезли в тялото му.
Заедно с колеги от Института за ваксини и генна терапия на Университета на Орегон, ние предполагаме, че има трети начин: гените първоначално са били с вирусен произход, но след това са колонизирали членове на две различни линии на организми, като бактерии и гръбначни . Генът, с който бактерията е дарила човечеството, би могъл да бъде предаден на двете линии, споменати от вируса.
Нещо повече, ние сме уверени, че самото клетъчно ядро е с вирусен произход. Появата на ядрото (структура, която се среща само при еукариотите, включително хората, и липсва при прокариотите, като бактериите) не може да се обясни с постепенното адаптиране на прокариотните организми към променящите се условия. Може да се е образувал на базата на съществуваща вирусна ДНК с високо молекулно тегло, която е изградила постоянен „дом“ за себе си в прокариотната клетка. Това се потвърждава от факта, че генът на ДНК полимераза (ензим, участващ в репликацията на ДНК) на фаг Т4 (фагите са вируси, които заразяват бактерии) е близък по своята нуклеотидна последователност до гените на ДНК полимераза както на еукариотите, така и на вирусите, които ги заразяват . В допълнение, Патрик Фортер от Университета на Париж Юг, който изследва ензимите, участващи в репликацията на ДНК, стигна до извода, че гените, които определят техния синтез в еукариотите, са с вирусен произход.
 |
| Вирус на син език |
Вирусите засягат абсолютно всички форми на живот на Земята и често определят тяхната съдба. В същото време те също се развиват. Преките доказателства идват от появата на нови вируси, като вируса на човешката имунна недостатъчност (HIV), който причинява СПИН.
Вирусите постоянно променят границата между биологичния и биохимичния свят. Колкото повече напредваме в изследването на геномите на различни организми, толкова повече доказателства ще открием за наличието на гени от динамичен, много древен басейн. Носителят на Нобелова награда Салвадор Лурия говори за влиянието на вирусите върху еволюцията през 1969 г.: „Може би вирусите, със способността си да влизат и излизат от клетъчния геном, са били активни участници в процеса на оптимизиране на генетичния материал на всички живи същества по време на еволюцията. Не го забелязахме." Независимо към кой свят - жив или нежив - приписваме вирусите, е дошло времето да ги разглеждаме не изолирано, а като вземем предвид постоянната им връзка с живите организми.
ЗА АВТОРА:
Луис Виляреал(Луис П. Виляреал) – Директор на Центъра за изследване на вирусите към Калифорнийския университет в Ървайн. Той получава докторска степен по биология от Калифорнийския университет в Сан Диего, след което работи в Станфордския университет в лабораторията на Нобеловия лауреат Пол Бърг. Участва активно в преподавателска дейност и в момента участва в разработването на програми за борба със заплахата от биотероризъм.
Почти всичко казано тук не е пряко свързано с темата.
Вирусът изобщо не е организъм и със сигурност не е жив.
Живият организъм е сложна биологична система, която е способна да се самовъзпроизвежда и да поддържа собствените си жизнени функции (дишане, консумиране на хранителни вещества и др.). Тя може да бъде едноклетъчна (като бактерии) или многоклетъчна. Вирусът е отливка от ДНК или РНК молекули и протеини, което е просто част от генетичен код, който не проявява основни признаци на живот.
Ако дадем аналогия от света на механизмите, тогава една клетка може да си представим като например копирна машина (и това е механизъм), а вирусът е лист хартия с текст (това вече не е механизъм) . И така, лист хартия, влизащ в копирната машина, кара копирната машина да започне да произвежда копия на този лист с текст и ще прави това, докато или този лист не бъде изваден от копирната машина, или докато копирната машина се напълни.
Приблизително същите отношения възникват между клетка (жива система) и вирус (нежив обект).
Ако изразите своето съгласие или несъгласие с аналогията си с робот, тогава сравнението е съвсем подходящо. Малко теория: вирус от лат. "вирус" - отрова
По-голямата част от организмите, живеещи днес на Земята, се състоят от клетки и само вирусите нямат клетъчна структура.
Според тази най-важна характеристика всички живи същества в момента са разделени от учените на две империи:
- предклетъчни (вируси и фаги),
- клетъчни (всички други организми: бактерии и сродни групи, гъби, зелени растения, животни и хора).
Вирион (или вирусна частица) се състои от една или повече ДНК или РНК молекули, затворени в протеинова обвивка (капсид), понякога също съдържаща липидни и въглехидратни компоненти.
Диаметърът на вирусните частици (наричани още вириони) е 20-300 nm. Тоест, те са много по-малки от най-малките прокариотни клетки. Тъй като размерите на протеините и някои аминокиселини са в диапазона 2-50 nm, вирусната частица може да се разглежда просто като комплекс от макромолекули. Поради малкия си размер и невъзможността да се възпроизвеждат, вирусите често се класифицират като „неживи“.
Те казват: „Вирусът е междинна форма на живот или неживот“, защото извън клетката гостоприемник той се превръща в кристал.
Има мнение, че вирусът е преход от химията към живите същества.
Най-важните отличителни черти на вирусите са следните:
2. Те нямат собствен метаболизъм и имат много ограничен брой ензими. За размножаване те използват метаболизма, ензимите и енергията на клетката гостоприемник.
3 годиниобратно от Александър Жмурко
Синтия Голдсмит Тази оцветена трансмисионна електронна микрография (TEM) разкри 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, местоположението и естественото местообитание (известно като „естествен резервоар“) на вируса Ебола остават неизвестни. Въпреки това, въз основа на наличните доказателства и естеството на подобни вируси, изследователите смятат, че вирусът е зоонозен (пренася се 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 изолиран от заразени маймуни cynomolgous, внесени в Съединените щати и Италия от Филипините. Не е известно вирусът да е роден на други континенти, като Северна Америка.
Те попадат в определението за живот: те са някъде по средата между супермолекулни 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 нишка генетична информация, затворена в протеинова обвивка. Вирусите нямат голяма част от вътрешната структура и процеси, които характеризират "живота", включително биосинтетичния процес, необходим за възпроизвеждане. За да се (репликира), вирусът трябва да зарази подходяща клетка гостоприемник.
Когато изследователите за първи път откриха вируси, които се държаха като , но бяха много по-малки и причиняваха заболявания като бяс и шап, стана общоизвестно, че вирусите са биологично „живи“. Това възприятие обаче се промени през 1935 г., когато вирусът на тютюневата мозайка беше кристализиран и показа, че на частиците липсва машината, необходима 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 машини от живите организми.
Вирусите съществуват в две различни състояния. Когато не е в контакт с клетка гостоприемник, вирусът остава напълно латентен. По това време във вируса няма вътрешна биологична активност и по същество вирусът 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, търпеливо в очакване на контакт с подходящ гостоприемник. Когато вирион влезе в контакт със съответния гостоприемник, той става активен вирус. От този момент нататък вирусът проявява свойства, типични за живите организми, като реагиране на околната среда и насочване на усилията към самовъзпроизвеждане.
Какво определя живота?
Няма ясна дефиниция за това какво разделя живите от неживите. Едно определение може да бъде точката, в която субектът има самосъзнание. В този смисъл тежката травма на главата може да се класифицира като мозъчна смърт. Тялото и мозъкът може все още да функционират на основно ниво и има забележима метаболитна активност във всички клетки, които изграждат по-големия организъм, но предположението е, 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 собствената прилика. Във втората, по-опростена дефиниция, вирусите несъмнено са живи. Те несъмнено са най-ефективните на Земята в разпространението на своята генетична информация.
Докато журито все още не е решило дали вирусите могат да се считат за живи същества, способността им да предават генетична информация на бъдещите поколения ги прави главни играчи в еволюцията.
Доминиране на вируса
Организацията и сложността бавно се увеличават, откакто макромолекулите започнаха да се събират в първичната супа на живота. Човек трябва да мисли за съществуването на необясним принцип, точно противоположен на втория, който води еволюцията към по-висока организация. Вирусите не само бяха изключително ефективни при разпространението на собствения си генетичен материал, но също така бяха отговорни за неописуемото движение и смесването на генетичен код между други организми. Вариациите в генетичния код може да са 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 уместният въпрос не е дали вирусите са живи, а по-скоро каква е тяхната роля в движението и формирането на живота на Земята, както го възприемаме днес?
