Вирусы – неклеточная форма жизни

Все ли организмы, существующие на Земле, имеют клеточное строение?

Общая характеристика вирусов. Вирусы не относятся ни к одному из царств живых организмов. Их объединяют в самостоятельную группу – неклеточной формы жизни, поскольку они не имеют клеточного строения.

Изучение вирусов началось с работ русского ботаника Д. И. Ивановского. В 1892 г. он впервые выделил инфекционный экстракт из листьев табака, пораженных заболеванием – табачной мозаикой. Пропустив этот экстракт через фильтр, который способен задерживать бактерии, Д. И. Ивановский получил жидкость, сохраняющую инфекционные свойства. Таким образом было доказано существование вирусов, но увидеть их удалось намного позже.

Вирусы – паразиты «на генетическом уровне». Это – суперпаразиты и облигатные (обязательные) паразиты. Суперпаразитизм вирусов проявляется в том, что на нашей планете нет ни одного биологического вида, который не был бы подвержен вирусным инфекциям. Вирусы паразитируют в клетках растений, животных, грибов и бактерий. Облигатными паразитами вирусы называются потому, что они проявляют свойства живого, только паразитируя в клетках других организмов.

Строение вирусов. Большинство вирусов имеют субмикроскопические размеры (в среднем они в 50 раз меньше бактерий). Вот почему увидеть и изучить их строение удалось только после изобретения электронного микроскопа. Самые мелкие вирусы (в частности, возбудитель ящура) немногим превышают размер молекулы яичного белка. Но встречаются и такие, которые хорошо видны под световым микроскопом, например возбудитель оспы.

Название вирусы (от лат. virus – яд) ввел в науку в 1898 г. голландский ботаник и микробиолог М. Бейеринк. В начале ХХ в. удалось установить, что вирусы по своей химической природе – нуклеопротеины (комплексное соединение, состоящее из нуклеиновой кислоты и белка). Зрелые частицы вирусов – вирионы состоят из фрагмента генетического материала (ДНК или РНК) и окружающей его белковой оболочки – капсида.

Встречаются вирусы, которые содержат двухцепочечную молекулу ДНК (кольцевую или линейную) или одноцепочечную кольцевую ДНК. Другие вирусы имеют одноцепочечную или двухцепочечную РНК. Примерами РНК-содержащих вирусов служат вирусы кори, краснухи, полиомиелита, ВИЧ, табачной мозаики, гриппа и др. ДНК-содержащие вирусы – натуральной оспы, герпеса, аденовирусы (последние вызывают у человека различные респираторные инфекционные заболевания).

Особенности жизнедеятельности вирусов. На стадии вириона у вирусов не наблюдается никаких проявлений жизни. Вне клетки хозяина некоторые вирусы кристаллизуются, но, проникнув в клетки чувствительных к ним организмов, они проявляют признаки жизни. Стадия вириона – лишь одна из стадий существования вирусов.

В жизненном цикле вирусов можно выделить этапы, характеризующие вирусы как паразитов. Это этапы прикрепления вируса к клетке хозяина, внедрения в клетку хозяина, скрытая стадия образования нового поколения вирусов, выход вирионов в окружающую среду.

Во время скрытой стадии вирус не удается обнаружить в клетке. Но именно на этой стадии клетка хозяина синтезирует необходимые для вируса белки и нуклеиновые кислоты, в результате чего образуется новое поколение вирионов вирусов.

Есть особая группа вирусов, приспособившихся к паразитированию в бактериальных клетках, – фаги. По своему строению бактериофаг сложнее вирусов, паразитирующих в клетках растений и животных. Многие фаги имеют форму головастика и состоят из головки и хвостика, покрытых белковой оболочкой. Внутри головки находится ДНК, внутри хвостика проходит канал (рис. 13).

Строение вирусов. Фаги - паразиты бактерий
Рис. 13. Строение вирусов. Фаги - паразиты бактерий

Бактериофаг прикрепляется к клетке бактерии, растворяет ее поверхностный аппарат и впрыскивает свою ДНК внутрь клетки-хозяина через канал хвостика (см. рис. 13).

У некоторых вирусов (герпеса, гриппа, ВИЧ), помимо капсида, имеется дополнительная оболочка, формирующаяся из плазматической мембраны клетки хозяина (см. рис. 13).

Для вирусов неприменимо понятие «обмен веществ», вирусы не способны к росту, делению, половому размножению.

Попав внутрь клетки хозяина, вирусы «выключают» ее ДНК и, используя собственную ДНК (или РНК), дают клетке хозяина команду синтезировать новые копии вируса.

Самый обычный способ распространения вирусов – капельный (например, при чихании, кашле). Некоторые вирусы передаются половым путем или через кровь, в частности вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Этот вирус вызывает опасное заболевание – СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита). Эффективных методов лечения этого заболевания пока нет. Именно поэтому необходимо строго соблюдать все меры профилактики СПИДа. Особую опасность представляют случайные половые связи. Имея в виду возрастающую частоту заболеваний СПИДом, абсолютно недопустимо повторное использование одноразовых медицинских шприцев, медицинских и гигиенических инструментов, имеющих контакты с кровью.

На сегодняшний день вирусы рассматриваются в науке не только как возбудители болезней, но и как факторы изменения генетической информации. Дополнительная наследственная информация, привнесенная в клетку хозяина вирусом, может изменить работу генов этой клетки. Кроме того, сам факт попадания вируса в живую клетку может вызвать либо ее гибель, либо мутацию, т. е. изменение в порядке расположения генов или изменение самих генов.

Вопросы и задания

  1. В чем заключаются особенности строения вирусов?
  2. Какими структурами определяется разнообразие форм вирусов?
  3. Когда вирусы проявляют свойства живых организмов?
  4. Почему вирусы получили такие характеристики, как суперпаразиты и облигатные паразиты?
  5. Каким образом происходит воспроизводство нового поколения вирусов?
  6. В чем проявляется значение вирусов в жизни человека?
Биология: