Вирусные инфекции преследовали человека с момента его становления как вида, а до этого паразитировали во всех многоклеточных и ладе одноклеточных организмах. Эта уникальная форма жизни столь же древняя, как и первые бактерии, но, несмотря на свою простоту, все еще остается одной из главенствующих сил на нашей планете, определяя судьбы целых поколений. Сегодня поговорим о том, как устроены вирусы, каковы принципы их размножения и как столь маленькие, невидимые глазом частицы способны принести колоссальные проблемы.
Перед тем, как говорить о вирусах, давайте вспомним основные свойства живого, которые когда-то нас заставляли нас учить на уроках биологии:
- Единство химического состава
- Наличие обмена веществ и саморегуляции
- Способность к самовоспроизведению
- Наследственность и изменчивость
- Рост и развитие
- Движение и раздражимость
Совокупность этих признаков позволяет определить, перед нами находится что-то живое (и это следует изучать биологам) или же что-то неживое (в таком случае передаем эстафету физикам). При этом важно наличие именно комплекса данных свойств, ибо отдельные пункты списка присуще и объектам неживой природы. Но вот незадача - вирусы не могут похвастаться вышеописанной совокупностью признаков, однако те подходящие свойства, что вирусные частицы все же имеют, не позволяют полностью отнести их к неживым объектам. Почему так? Разбираемся
Каждая вирусная частица (вирион) представляет из себя генетический аппарат, окруженный одной или несколькими оболочками. В зависимости от того, что за молекулу содержит вирус, он может быть ДНК- или РНК-содержащим. Данная особенность определяет путь размножения вируса, хотя, как мы дальше разберемся, механизмы эти не различны, а просто являются разными стадиями одного процесса. Итак, у нас есть нуклеиновая кислота, окруженная оболочкой, как правило, белковой. По желанию вирус может также обзавестись дополнительной липидной (жировой) оболочкой и даже собственными ферментами, которые будут специфичными для данного вируса. И вроде кажется, что под такое описание подходят и бактерии, но у них есть дополнительная составляющая, которая и сделала их столь отличными от вирусов - цитоплазма. Это жидкость внутри клетки, в которой происходят сотни и тысячи биохимических реакций, поддерживающих собственно жизнедеятельность организма. Вирусы же лишены цитоплазмы, и, хотя белки-ферменты многие из них имеют, протекание биохимических реакций под оболочкой невозможно, а следовательно и невозможен обмен веществ и энергии, без чего жизнь как таковая немыслима.
По своей структуре вирус - это сложный комплекс нескольких молекул, связанных между собой функционально, но не способных к самостоятельному функционированию. А можно ли назвать молекулу живой? А несколько молекул? Пусть даже это будут сложные органические соединения, например, кусок хорошего мяса - тут и белки, и ферменты, и нуклеиновые кислоты, и вода, и витамины, и тысячи других веществ, но назвать это живым никак язык не повернется. Вирусная частица же имеет куда более простое строение, но вопрос о его "жизненности" уже не является чем-то нелогичным. Так как же так вышло, что нуклеиновую кислоту, окруженную белком, вы изучаем именно на биологии, а не на курсе органической химии. Все дело в среде, в которой находится объект наблюдения. Да, в воздухе, почве или воде вирионы представляют собою органическую пыль, но стоит им попасть в организм, как пробуждаются уникальные свойства живого, дремавшие до этого, и, казалось бы, взявшиеся из ниоткуда.
Внутри клетки вирусная частица разрушается, освобождается ее основа - генетический материал - нуклеиновая кислота, которая встраивается в ДНК клетки-хозяина. Последняя принимает данный участок как свой собственный и начинает активно считывать с него информацию, происходит так называемая экспрессия генов, в результате которой появляется множество новых вирусных нуклеиновых кислот и их будущих оболочек. Таким образом, вирус "оживает" только внутри клетки, и, покидая ее, вновь становится лишь сложным органическим комплексом.
Мы знаем, что все живое стремится к выживанию, к сохранению своего вида. У сложноорганизованных животных мы говорим об инстинктах, но что побуждает к жизни растения, червей, отдельные клетки нашего организма, бактерии и вирусы? Ведь по сути, все мы не сильно-то отличаемся друг от друга и каждый из нас просто хочет выжить. Бессмертие плохо сказалось бы на эволюции жизни, так как необходимо было развитие, и тогда природа придумала интересный механизм - поддержание жизни через наследование генетического материала. В какой-то мере мы обрели бессмертие, но немного в другой форме, чем многим людям хотелось бы. Одна вирусная частица способна создать армию своих точных клонов, и в таком случае вероятность выживания будет намного выше, и даже если "оригинал" умрет, всегда останется его генетический материал в теле других его представителей. Это отступление необходимо для осознания того, что вирусы - не "созданы" природой с целью быть паразитами, просто эта форма организации живого выбрала именно такой путь поддержания жизни, а уже человек придал этому явлению определенный, злокачественный смысл. Ведь нас в какой-то степени тоже можно назвать паразитами, поскольку мы не можем существовать без других организмов - животных и растений.
Отсутствие собственных метаболических путей обусловливает большую сложность воздействия на вирусные частицы. Нам очень трудно помещать их размножению, не повредив наши клетки. Именно поэтому так любимые многими антибиотики оказываются неэффективными при вирусных инфекциях, им просто не на что действовать. И поэтому так тяжело разрабатывать противовирусные препараты, поскольку препарату необходимо разделить обычную жизнедеятельность клетки от тех процессов, которые вызваны генетическим аппаратом вируса. Мы можем препятствовать проникновению вируса в клетки, воздействуя на его оболочку, или замедлит фермент вирусной природы, если таковой имеется, но очень тяжело найти универсальный механизм, позволяющий замедлить размножение в организме различных вирусов, поскольку они обладают еще одним важным свойством - высокой изменчивостью. Гонка вооружений между иммунитетом и микроорганизмами длится уже сотни миллионов лет, но у последних есть важное преимущество - быстрая сменяемость поколений, а значит лучшие условия для приспособления к тем или иным факторам (не только иммунитета, но и химическим и физическим факторам внешней среды).
О появлении вирусов мы можем судить лишь в концепции теорий, но одно знаем точно, существуют они уже не первую сотню миллионов лет. Эта форма жизни преуспевает в своей нише и пережила уже множество глобальных вымираний. Не стоит думать об уникальности человека только по его сложноорганизованности, порою простые вещи оказываются куда более надежными. Простые молекулы, которые с трудом даже можно назвать живыми, являются царствующей частью жизни наравне с бактериями, поэтому стоит к ним относиться с должным уважением.
