10 основных фактов о вирусах

10. Вирусы живы?

Вы можете подумать, что спор о том, что составляет жизнь, улажен. Обычно мы узнаем, жив ли что-то или нет, просто глядя на него, но вирусы стирают границы. Они состоят из того, что мы ассоциируем с жизнью: белков, липидов и нуклеиновых кислот. Они даже делают то, что у нас ассоциируется с жизнью: они копируются и развиваются. Но главный факт в том, что они не могут сделать это самостоятельно. Чтобы вирус мог реплицироваться, он должен заразить хозяйскую клетку и нарушить их метаболизм. Большинство ученых думают о вирусах как о неживой совокупности химических веществ, которые очень хорошо умеют копировать себя.

Однако есть некоторые исследователи, которые считают вирусы живыми. Они ссылаются на сложность своих геномов и скорость их эволюции. Они говорят, что когда мы представляем вирусы в их полной форме - в виде маленьких капсул ДНК или РНК, - мы можем представить, что они мертвы. Но только так же мертва бактериальная спора, когда она неактивна. Как только вирус попадает в клетку и начинает сложную задачу по созданию большего количества своих копий, они думают, что совершенно правильно думать о них как о живых организмах.

Какую бы сторону спора вы ни выбрали, «жизненный цикл вируса» - это увлекательный вопрос.

9. Вирусы могут быть источником жизни

Эволюция - лучший способ понять, как жизнь на Земле изменилась и развивалась, но многие люди утверждают, что эволюция ничего не может сказать нам о происхождении самой жизни. Одна из гипотез, однако, использует эволюцию, чтобы объяснить, как могла возникнуть жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

Вначале была РНК, молекула, тесно связанная с ДНК. Важно отметить, что РНК способна скручиваться и формировать молекулярный механизм, который может копировать себя. Как только образовалась первая молекула РНК, которая могла бы это сделать, она быстро разрасталась. Если бы возникли мутации, которые позволили бы ему делать больше копий, он бы вытеснил другие нити РНК. Таким образом могут развиваться неодушевленные молекулы.

Какие самые простые вещи используют РНК и ДНК для репликации? Вирусы. В гипотезе вирусного мира первыми появились вирусы, а те, которые могли инфицировать клеточные организмы, сохранились до наших дней.

8. Вы в основном вирус

Вирусы есть везде. Везде, где есть жизнь, с ними связаны вирусы. Хотя некоторые из них очень заметны из-за их воздействия на нас, многие настолько безвредны, что мы никогда не узнаем, что они на нас. И в любой момент нас много интересует.

Мы склонны думать о людях как о совокупности наших тканей и клеток - фрагментов, разделяющих нашу ДНК. В человеческом теле около 10 000 000 000 000 000 человеческих клеток. Однако это число ничтожно по сравнению с бактериями, которые живут внутри нас и на нас. У любого человека бактериальных клеток в десять раз больше, чем клеток человека. Тогда есть вирусы. Каждый человек несет в себе в сто раз больше вирусов, чем клетки человека.

Хотя некоторые из этих вирусов нацелены на человеческие клетки, многие из них не хотят ничего, кроме как заразить бактерии, которыми мы живем в нашем организме.

7. Вирусные антибиотики

Одна из самых серьезных угроз в современной медицине - это устойчивость бактерий к антибиотикам. Когда наши антибиотики не в состоянии убить бактериальные инфекции, мы в значительной степени возвращаемся в досовременную эпоху, когда простая царапина могла привести к вашей смерти. Вирусы могут быть нашими спасителями.

Бактерии, как и мы, становятся жертвами вирусов. Фаги - это вирусы, поражающие бактерии. Как только фаг заразил бактерию, он воспроизводит сотни или тысячи копий самого себя и расщепляет бактерию, извергая больше вирусов, чтобы заразить больше бактерий. Если вам удастся найти фаг, который охотится на опасную бактерию и убивает ее, возможно, вы просто нашли решение проблемы устойчивости к антибиотикам.

В области фаговой терапии, как называют эти методы лечения, проводится множество исследований, и многие ученые воодушевлены возможностью новых методов лечения бактериальных инфекций. Но идея использования фагов не нова. Когда в 1926 году в Индии разразилась эпидемия холеры, врачи брали стул у людей, которые неожиданно вылечились от холеры, и давали его больным. Многие из тех, кого лечили этим ужасным методом, выздоровели. Вероятно, ответ был заключен в фаговых вирусах, нацеленных на микробы холеры.

6. Нобелевские премии

Если вы хотите получить Нобелевскую премию, то одним из лучших способов начать свою работу может стать вирус. В 2020 году исследователи были удостоены Нобелевских премий по медицине за открытие вируса гепатита С. Однако присуждение Нобелевских премий по вирусологии произошло гораздо раньше.

Вирусы были впервые обнаружены в 1892 году, когда Дмитрий Ивановский обнаружил, что растения табака могут быть заражены болезнью при введении жидкости, прошедшей через фильтр, слишком малый для проникновения бактерий. Незримый инфекционный агент вскоре был назван вирусом - от латинского «яд» или слизистая жидкость. Некоторые думали, что вирус - это жидкость, но Венделлу Стэнли удалось выделить вирус табачной мозаики и очистить его до кристаллов для изучения, доказав, что вирусы - это частицы. Он получил Нобелевскую премию за свою работу в 1946 году.

С тех пор вирусные исследования десятки раз получали Нобелевскую премию за лечение вирусной инфекции, например за создание вакцины против желтой лихорадки, или за выяснение того, как вирусы, такие как папилломавирус, вызывают рак шейки матки.

5. Ошеломляющие числа

Невозможно подсчитать количество вирусных частиц на Земле одновременно. К тому времени, как вы их посчитаете, они умножатся и будут уничтожены много раз. Однако ученые могут сделать хорошие оценки. Они варьируются от 10 до степени 30 и от 10 до степени 32, поэтому многие скажут, что на Земле их около 10 в степени 31. Это 1 с 31 нулем после него. Для сравнения, в наблюдаемой Вселенной всего 10 звезд в мощности 21.

Все они есть на планете, но мы их не видим. Это дает понять, насколько маленькие вирусы на самом деле. Так что же произойдет, если вы возьмете какой-нибудь очень хороший пинцет и положите все эти вирусы вплотную? Хороший средний размер вируса составляет около 125 нанометров - миллиардных долей метра. Поэтому разделите количество вирусов на их средний размер, чтобы узнать, насколько далеко может растянуться наша цепочка вирусов.

Ответ таков: наша вирусная цепочка будет иметь длину 800 миллионов световых лет. Это должно было пройти далеко за пределы ближайшей галактики и пройти мимо соседних скоплений галактик.

4. Крошечные вирусы

Мы видели, что вирусы могут быть небольшими, но насколько они могут быть маленькими? Это зависит от их нуклеиновых кислот. По сути, вирус - это просто причудливая оболочка вокруг какой-то ДНК или РНК. Оболочка помогает ДНК или РНК проникать в хозяйскую клетку, а нуклеиновые кислоты заставляют хозяйскую клетку создавать больше оболочек, чтобы вирус мог распространяться. Сколько генов это может занять?

Для цирковирусов, поражающих свиней, все, что им нужно, - это три гена. Полная длина их генома составляет всего 1726 пар оснований, по сравнению с геномом человека, содержащим более 3 миллиардов пар оснований. Всего с тремя генами вирус может проникать в клетку и размножаться. С таким коротким геномом для его размещения требуется только небольшое пальто. Цирковирусы имеют диаметр всего 17 миллиардных метра.

Некоторые исследователи пытаются получить еще меньше. Одна группа объявила, что они создали искусственный вирус из кусочков белка и ДНК, длина которого составляет 12 миллиардов метров. Есть надежда, что больше искусственных вирусов могут сыграть роль в передовых методах лечения.

3. Гигантские (реанимированные) вирусы

Однако не все вирусы остаются маленькими. Некоторые из них могут стать довольно большими - если учесть, что бактерии большие. Когда исследователи отправились на поиски бактерий в градирне, они собрали то, что они считали бактериями, но не смогли их идентифицировать. Лишь намного позже было обнаружено, что они представляют собой совершенно новый тип гигантского вируса. Они назвали его Mimivirus, поскольку это был вирус MIcrobe-MImicking. Его геном составляет более 12 миллионов пар оснований, а вирус крупнее самых маленьких бактерий.

С тех пор были обнаружены и другие гигантские вирусы, некоторые из них в маловероятных местах. В 2014 году самый крупный вирус был обнаружен в замерзшей тундре России. Образцам, в которых он был найден, было более 30 000 лет. Затем они сделали очевидное и попытались их реанимировать.

Ученые подвергли амебы размороженным вирусам, поскольку они знают, что эти одноклеточные организмы заражают другие гигантские вирусы. Несмотря на то, что вирусы пришли из каменного века, они успешно проникли в клетки и размножились. Способность вирусов оставаться активными после стольких лет привела к некоторым предположениям о том, что таяние вечной мерзлоты может высвобождать давно забытые человеческие патогены.

2. Вирусы на вирусах

Мамавирус - еще один гигантский вирус, который был обнаружен в градирне и заражает амебы, но больше всего ученых взволновало открытие другого вируса, связанного с ним. Этот вирус гораздо меньшего размера нацелен на мамавирус и охотится на него как паразит. Из-за этого исследователи назвали его Спутник, а другие вирусы, атакующие вирусы, известны как спутниковые вирусы.

Спутник не способен самостоятельно заразить амебу и воспроизвести ее. Он может размножаться только в амебах, которые уже были инфицированы мамавирусом. Вместо того, чтобы напрямую захватывать собственное оборудование клетки, Sputnik использует белки репликации вируса для создания своих копий.

Даже вирусы не защищены от коварных и хитроумных методов вирусной инвазии.

1. Вы часть вируса

Все люди несут в себе вирусы того или иного типа, но у нас также есть вирусы, застрявшие в нашем геноме. Некоторые вирусы просто не могут размножаться в наших клетках. Некоторые используют молекулярные машины, чтобы разрезать нашу ДНК и вставить в нее свою. Если они делают это в сперме или яйцеклетке, их ДНК может передаваться из поколения в поколение. За миллионы лет это происходило так часто, что около 8% всего генома любого человека состоит из этих вирусов, которые окаменели внутри нас.

Вирусы в геномах можно даже использовать для отслеживания эволюции. Если у двух видов есть доказательства того, что один и тот же вирус заражает их, это может указывать на то, что общий предок обоих был инфицирован до того, как они превратились в отдельные виды.

Как только вирусы застревают в нашем геноме и передаются, они могут иметь большое влияние на эволюцию. Вирусы в основном инактивируются и перетасовываются по геному, и иногда такое смешение может быть полезным. Некоторые гены человека используют для активации промоторные области вирусной ДНК. Некоторые из них даже были задействованы в системе иммунного ответа человека - пример борьбы вирусов с вирусами.

P.S. Если вам понравился этот список, поделись с друзьями. Пусть они скажут тебе «Спасибо!»