Отличия вирусов от других живых организмов в том что они

Микробиология №4.3.

Чем вирусы отличаются от всех остальных живых организмов?

1.Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа – ДНК или РНК. Все другие организмы содержат нуклеиновые кислоты обоих типов.

2. Воспроизведение вирусов осуществляется из одной их нуклеиновой кислоты, в то время как прочие организмы репродуцируются из совокупности своих составных частей.

3.Вирусы неспособны к росту и бинарному делению.

4. У вирусов отсутствуют собственные энергообразующие системы.

5. У вирусов нет собственных белоксинтезирующих систем. Отсутствие у вирусов собственных энергообразующих и белоксинтезирующей систем характеризует их как абсолютных внутриклеточных паразитов.

Что такое вирион, капсид, нуклеокапсид, тип симметрии, суперкапсид?

Вирион – это зрелая вирусная частица; конечная стадия развития вируса; форма внеклеточного существования вируса.

Капсид – это белковая оболочка, которая окружает геномную нуклеиновую кислоту (НК) вируса. Состоит из капсомеров.

Нуклеокапсид = капсид + нуклеиновая кислота

Тип симметрии – это способ пространственной упаковки капсомеров относительно НК и друг друга.

Суперкапсид – это наружная оболочка сложно организованных вирусов, состоящая из цитоплазматической мембраны хозяйской клетки, захваченной вирусом при сборке, со встроенными в нее вирусоспецифическими белками и гликопротеидами.

Критерии классификации вирусов.

Типы вирусных геномов.

1. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, обладающая матричной активностью (позитивная, или +РНК). Вирус полиомиелита и другие пикорнавирусы.

2. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная, или -РНК). Вирион имеет в своем составе фермент НК-зависимую РНК-полимеразу, называемую транскриптазой. Она синтезирует на вирионной РНК матричную РНК, необходимую для трансляции вирусспецифи-ческих белков. Парамиксовирусы, рабдовирусы и др.

3. Одноцепочечная фрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная РНК); вирион имеет транскриптазу. Ортомиксовирусы (РНК вириона состоит из 8 фрагментов).

4. Двухцепочечная фрагментированная РНК; вирион имеет транскриптазу. Рео-вирусы (10 фрагментов).

5. Вирусы, геном которых представлен двумя идентичными нитями позитивной РНК (диплоидный геном). Вирионы имеют ферментобратную транскриптазу. Ретровирусы.

6. Одноцепочечная кольцевая РНК. Такой геном имеет только один вирус — вирус дельта-гепатита. Это дефектный вирус, для размножения его необходим вирус-помощник (вирус гепатита В).

2. Одноцепочечная кольцевая ДНК. Фаги М13, 0X174.

3. Двухцепочечная линейная ДНК. Вирусы герпеса и др.; ранняя мРНК синтезируется в ядре клеточным ферментом.

4. Двухцепочечная кольцевая ДНК. Паповавирусы, вирус гепатита В и др.; ранняя мРНК синтезируется в ядре клеточным ферментом.

5. Двухцепочечная ДНК с ковалентно связанным терминальным гидрофобным белком. Аденовирусы; ранняя мРНК синтезируется клеточным ферментом в ядре.

6. Двухцепочечная ДНК, замкнутая на каждом конце ковалентной связью. Вирус оспы; размножение происходит в цитоплазме, ранняя мРНК синтезируется вирусным ферментом.

Методы культивирования вирусов.

1) Заражение лабораторных животных;
2) Заражение куриных эмбрионов;
3) Заражение культур тканей (клеток);

Типы клеток:
I. Суспензии клеток
II. Однослойные культуры клеток:

1.Первично-трипсинизированная культура тканей – взвесь клеток, полученная путём обработки тканей протеолитическими ферментами (трипсин, папаин и др.). Трипсинизацией достигается разделение клеток за счет переваривания межклеточного вещества. Такие клетки, помещенные в питательную среду, растут в виде монослоя и дают однослойную культуру ткани. Первично-трипсинизированная культура ткани выдерживает несколько пересевов, а затем погибает.

2. Перевиваемые (переживающие) клетки – культура клеток, сохраняющая способность к размножении вне организма неопределенно длительное время.

III. Штамм диплоидных клеток (для вакцин)

Использую эмбриональные ткани и ткани злокачественных новообразований.

Методы обнаружения вируса в культуре клеток.

1. Цитопатический эффект.
2. Реакция гемадсорбции.
3. Метод цветных проб.
4. Метод бляшек.
5. Иммунофлуоресцентный метод.
6. Реакция связывания комплемента.
7. Реакция гемагглютинации.
8. Заражение животных, восприимчивых к данному вирусу.
9. Реакция преципитации в агаре.

Методы типирования вирусов.

Определение типа вирусов в вируссодержащем материале основано на реакции нейтрализации биологического действия вируса (РНБД) типоспецифическими сыворотками. Конечный результат реакции может быть установлен на основании следующих признаков:

1) нейтрализация ЦПД;

2) нейтрализация реакции гемадсорбции;

3) цветная проба;

4) задержка (торможение) гемагглютинации;

5) свечение клеток, содержащих вирус, под влиянием типоспецифических флуоресци-рующих сывороток;

6) нейтрализация в опыте на животных.

Сущность метода бляшек.

Метод бляшек предложен Р. Дюльбекко для получения изолированных колоний вируса. В основе метода лежит появление в монослое зараженных вирусом клеток обесцвеченных участков, состоящих из дегенерированных клеток. Эти участки, получившие название бляшек, представляют собой колонии вируса, образующегося из одной вирусной частицы.

Метод заключается в следующем. В специальном флаконе на стенке выращивают монослой клеток, затем удаляют питательную среду. Клетки заражают вирусом и заливают агаром, содержащим индикатор нейтральный красный. Там, где происходит рост клеток, среда изменится в кислую сторону, и индикатор окрасится в розовый цвет. На тех участках, где клетки погибли под действием вируса, рН среды и, следовательно, цвет индикатора не изменяется. Такие островки неокрашенной среды имеют вид беловатых бляшек разной формы и величины, что зависит от вида вируса.

Типы вирусных инфекций.

Взаимодействие вирусов с клеткой может протекать по-разному и приводить к различным клиническим проявлениям. В зависимости от продолжительности пребывания вируса в организме различают 2 группы вирусных инфекций:

1) вирусные инфекции, связанные с непродолжительным пребыванием вируса в организме.В данном случае заболевание протекает в форме острой инфекции,либо в виде бессимптомной (инаппарантной).Острая инфекция, как правило заканчивается выздоровлением, формированием приобретённого иммунитета и освобождением организма от возбудителя. Бессимптомная инфекция протекает без каких- либо проявлений и заканчивается также формированием приобретённого иммунитета и освобождением организма от возбудителя.

2) Вирусные инфекции, обусловленные длительным пребыванием (персистенцией) возбудителя в организме.Они подразделяются на латентные, хронические и медленные. Латентные инфекциипротекают бессимптомно и могут сопровождаться либо нормальной репродукцией вируса во внешне здоровом организме и выделением его во внешнюю среду, либо сопровождаться вирусоносительством, при котором нарушен нормальный цикл вируснойрепродукции и вирус длительно персистирует в организме.

Хронические инфекции характеризуются периодическими состояниями выздоровления (ремиссии) и рецидивов (обострений).

Медленные инфекции характеризуют вирусные заболевания с продолжительным течением (иногда в течение многих лет) инкубационного периода, длительным прогрессирующим течением и заканчивающиеся тяжелыми расстройствами или чаще смертью. Типичным примером медленной инфекции является СПИД. В основе развития медленной инфекции лежат нарушения генетических, иммунологических и физиологических механизмов. Медленные инфекции могут вызывать и такие вирусы, которые обычно вызывают острые инфекции ( например вирусы кори, бешенства и другие). Так вирус кори оказался возбудителем такой тяжёлой медленной инфекции, как подострый склерозирующий панэнцефалит. Известны несколько механизмов, которые обуславливают длительное нахождение вируса в организме:

1) вирус находится в дефектном состоянии, он неспособен размножаться и индуцировать эффективный иммунный ответ;

2) вирус находится в клетке в виде свободной геномной нуклеиновой кислоты, недоступной действию антител.

3) геном вируса интегрирован в хромосому клетки- мишени.

Что такое вирогения?

Вирогения – внедрение вирусного генома в геном животной клетки.

Основные классы плазмид.

КЛАСС	ФУНКЦИЯ
F-плазмиды	Донорные функции
R-плазмиды	Устойчивость к лекарственным препаратам
Col-плазмиды	Синтез колицинов
Ent-плазмиды	Синтез энтеротоксинов и факторов адгезии
Hly-плазмиды	Синтез гемолизинов
Биодеградативные	Разрушение различных органических соединений
Криптические	Функции неизвестны

Что такое фаготипирование?

Фаготипирование –определение принадлежности выделенного бактериального штамма к тому или иному фаготипу. Микробы можно типировать путем изучения свойств их умеренных фагов и по чувствительности к набору специфических бактериофагов.

Применяется, как правило, в интересах эпидемиологического анализа и диагностики инфекционных заболеваний

Микробиология №4.3.

Чем вирусы отличаются от всех остальных живых организмов?

3.Вирусы неспособны к росту и бинарному делению.

4. У вирусов отсутствуют собственные энергообразующие системы.

ВНИМАНИЕ! САЙТ ЛЕКЦИИ.ОРГ проводит недельный опрос. ПРИМИТЕ УЧАСТИЕ. ВСЕГО 1 МИНУТА.

1. Вирусы содержат нуклеиновую кислоту только одного типа - ДНК или РНК. Все другие организма содержат нуклеиновые кислоты обоих типов.

3. Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

4. У вирусов отсутствуют собственные знергообразующие системы.

5. У вирусов нет собственных белоксинтезирующих систем.

Отсутствие у вирусов собственных энергообразующих и белоксинтезирующих систем характеризует их как абсолютных внутриклеточных паразитов.

Б. Критерии современной классификации вирусов.

1. Нуклеиновая кислота: тип, число нитей, процентное содержание, молекулярная масса, содержание гуанина и цитозина.

2. Морфология: тип симметрии или псевдосимметрия, число капсомеров для вирусов с кубической симметрией, наличие внешней липопротеидной оболочки, форма, размеры вирионов.

3. Биофизические свойства: константа седиментации, плавучая плотность.

4. Белки: количество структурных белков и их локализация, аминокислотный состав.

6. Размножение в тканевых культурах: особенности репликации.

7. Круг поражаемых хозяев: особенности патогенеза инфекционного процесса; онкогенные свойства.

8. Устойчивость к физическим и химическим факторам (гамма-лучи, термоинактивация при 37 ° С и 56 ° С , действие жирорастворителей и отдельных катионов).

9. Антигенные свойства.

В. Для культивирования и выделения вирусов используют следующие методы:

а) заражение лабораторных животных;

б) заражение куриных эмбрионов;

в) заражение культур тканей (клеток).

Характеристика культур тканей.

I. Однослойные культуры клеток

1. Первично-трипсинизированная культура ткани – взвесь клеток, полученная путём обработки тканей протеолитическими ферментами (трипсин, папаин и др.). Трипсинизацией достигается разделение клеток за счет переваривания межклеточного вещества. Такие клетки, помещенные в питательную среду, растут в виде монослоя и дают однослойную культуру ткани. Первично-трипсинизированная культура ткани
выдерживает несколько пересевов, а затем погибает.

2. Перевиваемые клетки - культура клеток, сохраняющая способность к размножению вне организма неопределенно длительное время.

II. Суспензии клеток.

Г. Типы вирусных геномов

РНК-геномы

1.Одноцепочечная нефрагментированная РНК, обладающая матричной активностью (позитивная, или +РНК). Пикорнавирусы, флавивирусы, тогавирусы и др.

2. Одноцепочечная нефрагментированная РНК, не обладающая матричной активностью (негативная, или –РНК). Вирион имеет в своем составе фермент РНК-зависимую-РНК-полимеразу (транскриптазу). Она синтезирует на вирионной РНК матричную РНК, необходимую для трансляции вирусспецифических белков. Парамиксовирусы, рабдовирусы и др.

4. Двухцепочечная фрагментированная РНК; вирион имеет транскриптазу. Реовирусы (10 фрагментов).

5. Вирусы, геном которых представлен двумя идентичными нитями позитивной РНК (диплоидный геном). Вирионы имеют обратную транскриптазу. Ретровирусы.

2. Одноцепочечная кольцевая ДНК. Фаги М13, φX174.

3. Двухцепочечная линейная ДНК. Вирусы герпеса и др.; ранняя мРНК синтезируется в ядре клеточным ферментом.

Бактерии и вирусы - это микроскопические организмы, которые могут вызывать заболевания, как у людей, так и у животных или растений. Хотя бактерии и вирусы могут иметь некоторые общие характеристики, они также очень разные. Бактерии обычно намного больше, чем вирусы, и их можно рассмотреть при помощи обычного микроскопа. Вирусы примерно в 1000 раз меньше бактерий и видны только под электронным микроскопом. Бактерии являются одноклеточными организмами, которые размножаются независимо от других организмов. Вирусы нуждаются в помощи живой клетки для воспроизведения.

Где встречаются?

Бактерии: бактерии живут практически в любом месте, в том числе в/на других организмах и на неорганических поверхностях. Некоторые бактерии считаются экстремофилами и могут выживать в чрезвычайно суровых условиях, таких как гидротермальные жерла и желудки животных или людей.

Вирусы: как и бактерии, вирусы можно встретить практически в любой среде. Они способны заражать животных и растения, а также бактерий и археи. Вирусы, заражающие экстремофилов, таких как археи, имеют генетическую адаптацию, которая позволяет им выдержать суровые условия окружающей среды. Вирусы могут сохраняться (от нескольких секунд до нескольких лет) на поверхностях или объектах, которые мы используем каждый день.

Бактериальная и вирусная структура

Бактерии: бактерии являются прокариотическими клетками, которые показывают все характеристики живых организмов. Бактериальные клетки содержат органеллы и ДНК, которые погружены в цитоплазму и окружены клеточной стенкой. Эти органеллы выполняют жизненно важные функции, позволяющие бактериям получать энергию из окружающей среды и воспроизводится.

Вирусы: Вирусы не считаются клетками, а существуют как частицы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенные в оболочку белка. Также известные как вирионы, вирусные частицы существуют где-то между живыми и неживыми организмами. Хотя они содержат генетический материал, они не имеют клеточной стенки или органелл, необходимых для производства и воспроизводства энергии. Вирусы полагаются исключительно на клетку-хозяина для репликации.

Размер и форма

Бактерии: Бактерии могут встречаться в различных формах и размерах. Общие формы бактериальных клеток включают кокки (сферические), бациллы (стержневидные), спираль и вибрионы. Бактерии обычно имеют размер от 200 до 1000 нанометров. Крупнейшие бактериальные клетки видны невооруженным глазом. Самыми большими в мире бактериями считаются: Thiomargarita namibiensis, достигающие до 750 000 нанометров (0,75 миллиметра) в диаметре.

Вирусы: размер и форма вирусов определяется количеством нуклеиновой кислоты и белков, которые они содержат. Вирусы обычно имеют сферические (многогранные), стержневидные или спиральные капсиды. Некоторые вирусы, такие как бактериофаги, имеют сложные формы, которые включают добавление белка, прикрепленного к капсиду, с хвостовыми волокнами, простирающимися от хвоста. Вирусы намного меньше, чем бактерии. Они обычно имеют размер от 20 до 400 нм в диаметре. Крупнейшие известные вирусы, пандоравирусы, составляют около 1000 нанометров в диаметры.

Как воспроизводятся?

Бактерии: бактерии обычно размножаются бесполым путем посредством процесса, известного как бинарное деление. В этом процессе одна клетка реплицируется и делится на две идентичные дочерние клетки. В надлежащих условиях бактерии могут испытывать экспоненциальный рост.

Вирусы: в отличие от бактерий, вирусы могут реплицироваться только с помощью клетки-хозяина. Поскольку вирусы не имеют органелл, необходимых для воспроизведения вирусных компонентов, они должны использовать органеллы клетки-хозяина для репликации. При вирусной репликации вирус вводит свой генетический материал (ДНК или РНК) в клетку. Вирусные гены реплицируются и содержат инструкции по созданию вирусных компонентов. Как только компоненты собираются, а вновь сформированные вирусы созревают, они разрывают клетку и переходят к заражению других клеток.

Заболевания, вызванные бактериями и вирусами

Бактерии: в то время как большинство бактерий безвредны, а некоторые даже полезны для людей, другие бактерии способны вызывать заболевания. Патогенные бактерии, которые вызывают заболевание, продуцируют токсины, разрушающие клетки организма. Они могут вызывать пищевое отравление и другие серьезные заболевания, включая менингит, пневмонию и туберкулез. Бактериальные инфекции можно лечить антибиотиками, которые очень эффективны при уничтожении бактерий.

Однако из-за чрезмерного использования антибиотиков бактерии получили сопротивление к ним. Некоторые из них даже стали известны как супербактерии, поскольку получили устойчивость к множеству современных антибиотиков. Вакцины также полезны для предотвращения распространения бактериальных заболеваний. Лучший способ защитить себя от бактерий и других микробов - это правильно и часто мыть руки.

Вирусы: вирусы являются патогенами, которые вызывают ряд заболеваний, включая ветрянку, грипп, бешенство, Эбола, болезнь Зика и ВИЧ/СПИД. Вирусы способны вызывать постоянные инфекции, в которых они находятся в состоянии покоя, и могут быть повторно активированы позднее.

Некоторые вирусы вызывают изменения в клетках-хозяевах, которые приводят к развитию рака. Известно, что эти вирусы вызывают раковые заболевания, такие как рак печени, рак шейки матки и лимфома Беркитта. Антибиотики не работают против вирусов. Лечение вирусных инфекций обычно связано с лекарствами, которые лечат симптомы инфекции, а не сам вирус. Как правило, иммунная система самостоятельно борется с вирусами. Вакцины также могут использоваться для предотвращения некоторых вирусных инфекций.

Коронавирус становится поводом пошутить над незнакомцем, ему посвящают мемы, о нем слагают песни. Вирус проникает не только в организмы живых существ, но и в поп-культуру. Однако пройдет время, и о нем все забудут, как когда-то перестали говорить о вирусе Эбола, атипичной пневмонии и оспе.

Север Туркмении, 1980-е годы. В Средней Азии возникла вспышка ранее неизвестного вируса. Обстановка сложная и напряженная. Вирус передается через зараженную воду. Из-за ее употребления количество заболевших резко растет. В большинстве случаев болезнь протекает относительно благополучно, но ужас в том, что умирают в основном женщины в третьем триместре беременности.

Михаил Фаворов,
эпидемиолог, доктор медицинских наук

Сегодня Михаил Фаворов живет в США, занимает пост президента компании DiaPrep System Inc и продолжает активно работать в области диагностики, контроля и профилактики инфекционных заболеваний.

Вирус — простейшая форма жизни. Принято считать, что если он находится внутри человека или животного, то становится живым существом — размножается и обменивается информацией. Но когда вирус находится вне организма, он считается неживым. О вирусах мы узнали сравнительно недавно, около 100 лет назад. М икробиолог Дмитрий Ивановский опубликовал исследование о существовании некой субстанции, которая проходит через фильтры, задерживающие бактерии, и назвал ее вирусом. В то время как чума человечеству известна многие тысячелетия, у нее другая природа — она вызывается бактериями, которые являются более сложным и крупным организмом. Ее распространение было связано с низким уровнем жизни и плохой гигиеной. Процент летальности достигал 25%, то есть при легочной форме погибал каждый четвертый.

Среди вирусных инфекций самой страшной была оспа, которая затронула все страны мира. Вызывалась она вирусом натуральной оспы. Вакцину удалось изобрести благодаря случайному знакомству с коровьей оспой. Вирус животных, которые выступали переносчиками, вводили в организм человека, но вакцинированные не заболевали человеческой формой болезни: организм защищали антитела введенного вируса. Уникальность натуральной оспы в том, что это антропонозный вирус — им болели только люди. Поэтому, когда произвели вакцину, оспу удалось искоренить. В 1950-х годах в Африке были вакцинированы последние контактировавшие с больными, а с 1978 года вирус был полностью ликвидирован. Оспа исчезает, когда у последнего заболевшего появляются антитела, — он выздоравливает и перестает быть переносчиком.

Рецепты с летучей мышью

Тепло наших тел

По уровню плотности населения Китай и Индия превосходят все остальные регионы планеты, а разнообразие видов животных в Африке настолько велико, что большинство из нас вряд ли догадываются о существовании некоторых из них, например окапи, виверр, руконожек. Как редкие животные, так и плотность населения становятся дополнительными стимулами высокой скорости распространения заражения. Вирусы не поражают отдельно китайцев или представителей других наций, вирусы аполитичны и не имеют вероисповедания. Они умеют приспосабливаться к любым изменениям среды не хуже человека. Все, что им нужно, — тепло наших тел и, возможно, определенные рецепторы.

Вспышка эпидемий — это не просто случайность, а стечение обстоятельств.

Все закрыто: рынки, магазины, метро. Остановки общественного транспорта абсолютно пусты. По тротуарам проплывает только мусор, гонимый ветром, исчезающий в желтоватой дымке. Странно, если учесть, что в городе проживают миллионы человек. Изредка на улице появляются люди в респираторных масках, некоторые сделаны из подручных средств. Однажды увидев такую картину, вряд ли возможно спутать с чем-то эпицентр распространения респираторного заболевания, и защищаться надо незамедлительно.

Чтобы обезопасить себя и свою семью во время респираторной эпидемии, главное — находиться на расстоянии не ближе 2 м от заболевшего, чихающего или кашляющего человека, мыть руки каждые два часа, проветривать помещения, минимально контактировать с людьми.

История человечества насчитывает десятки тысяч кровавых войн, но самые страшные по потерям, пожалуй, — войны с паразитами. По некоторым данным, от чумы умерло больше людей, чем в результате всех войн, вместе взятых, — около 186 млн человек. От одной Юстиниановой чумы, первой зарегистрированной в истории, погибли 100 млн человек. Разработка защиты от биологической угрозы требует больших затрат, поэтому вакцины создаются только для тех вирусов, которые представляют реальную опасность. Более того, к некоторым вакцинам вирусы привыкают, становятся устойчивыми и меняют свою структуру, поэтому человечеству приходится постоянно быть начеку и придумывать что-то новое.

Респираторная маска вполне может защитить, но проблема в том, что надежна она всего 20 минут.

На уроках биологии нам говорили, что жизнь — это способ существования нуклеиновых кислот. Один из вариантов существования нуклеиновых кислот — это вирусы, которые живут на других организмах. Они совершенно не заботятся о нашем благополучии, они пытаются приспособиться, как и все живые существа на планете. Единственное, за что стоит их благодарить, — эволюционное совершенство иммунной системы человека. Веками, когда появлялось какое-либо заражение, организм человека вырабатывал антитела и формировал клеточный иммунитет. Все знают, что если держать человека в стерильной среде, а потом выпустить на улицу, он вскоре умрет, потому что у него не будет механизма выработки защиты. Но это не цель существования вирусов, скорее побочный эффект.

Прогнозировать возникновение вспышек вирусов еще сложнее, чем рассуждать о высших смыслах. Это всегда уникальная ситуация, которая происходит в результате изменения состояния окружающей среды, при которой человек попадает в новые условия взаимодействия с другими видами животных. А сегодня антропогенное воздействие на окружающую среду достигло абсолютно несопоставимых масштабов по сравнению с предыдущими поколениями, к тому же человек как вид постоянно растет. У ученых есть возможность наблюдать за попытками вирусов совершить кроссвидовой переход благодаря лабораторным методам слежения. Врачи ликвидировали оспу и почти победили вирус полиомиелита — это внушает надежду, что с новым вирусом можно будет хотя бы договориться. Как бы ни сложились эти взаимоотношения, стоит помнить: пока человек будет существовать как вид, всегда найдутся те, кто захочет на нем паразитировать.

Как защититься от коронавируса? Узнайте здесь.

МОСКВА, 19 янв – РИА Новости. Биологи нашли свидетельства того, что вирусы обладают некой формой коллективного разума и умеют распознавать "метки", которые оставляют в клетках их конкуренты и родичи, и руководствоваться ими при принятии решений, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

"Эти бктериофаги (вирусы, поражающие бактерий), содержат в себе две программы поведения. Одна заставляет клетку производить огромное количество своих копий и запускает в ней программу самоуничтожения, а при включении второй он интегрируется в ее ДНК и уходит в "глубокое подполье" с возможностью возрождения в будущем", — объясняет Нонья Париенте (Nonia Pariente), молекулярный биолог и редактор журнала Nature Microbiology.

Солдаты вечной войны

Болезни и инфекции не являются чем-то, чем страдает только человек и другие многоклеточные существа – между бактериями и вирусами уже несколько сотен миллионов лет идет беспрерывная война на выживание. Следы этой войны можно встретить повсеместно – в каждом миллилитре морской воды содержится до миллиарда "боевых вирусов"-бактериофагов, и примерно 70% морских микроорганизмов заражены ими.

За миллиарды лет эволюции вирусы научились обходить внимание защитных систем микробов, а последние – разработали своеобразный генетический "антивирус", систему CRISPR-Cas9, которая находит следы вирусной ДНК в геноме микроба и заставляет его совершить суицид для защиты соседних бактерий. Вирусы ответили на эти меры "эволюционной обороны", создав анти-антивирус, подавляющий CRISPR-Cas9, и биологическая гонка вооружений продолжилась.

Ротем Сорек (Rotem Sorek) из Института науки Вейцманна в Реховоте (Израиль) и его коллеги нашли еще один крайне интересный пример "оружия", изобретенного вирусами, изучая то, как работает бактериофаг phi3T, заражающий обычных бацилл (Bacillus subtilis).

Изначально ученые пытались понять совсем другую вещь – то, как микробы оповещают друг друга о присутствии вируса и готовятся к отражению его атаки. Как считали ученые, зараженные бактерии выделяют в окружающую среду специальные сигнальные молекулы, которые сигнализируют другим микробам в их колонии об опасности.

Для проверки этой Сорек и его коллеги вырастили колонию бацилл, заразили их phi3T, после чего отфильтровали жидкость, которую выделяли микробы во время заражения колонии. Часть этого раствора биологи добавили в новую колонию бактерий, предполагая, что те сигнальные молекулы, которые их погибшие товарки выделяли в питательную среду, подготовят их к новой атаке вирусов и защитят от заражения. Реальность оказалась совершенно иной.

Тайные сигналы

Выяснилось, что короткие белковые молекулы arbitrium, которые биологи выделили из этого раствора, на самом деле были предназначены для общения вирусов друг с другом, а не бактерий, и их "авторами" были не микробы, а их непрошенные гости.

Эти молекулы, как показали эксперименты израильских генетиков, заставляют вирус "переключиться" с одной программы размножения на другую. В присутствии arbitrium вирусы "уходят в подполье", встраиваясь в ДНК бактерий вместо того, чтобы бурно размножаться в них и уничтожать клетки.
Переключение программы происходит по той причине, что arbitrium блокирует работу вирусного белка AimR, отвечающего за запуск процедуры размножения вирусной ДНК и растворения стенок бактерии.

Зачем это нужно вирусам? Подобная система сигналов, как объясняют ученые, работает как своеобразная форма коллективного разума вирусов, который позволяет им гибко координировать свое поведение. Когда вирусов мало, им выгоднее активно размножаться, заражая новых бактерий и убивая их, однако со временем их становится слишком много и бактерии начинают коллективно реагировать на заражение, или же число бацилл падает до крайне низких значений.

В этот момент вирусы переключаются на альтернативную программу заражения, используя сигналы, подобные arbitrium, и "скрываются в толпе", выжидая новый удобный момент для заражения. По словам Сорека, его команда обнаружила более сотни других молекул, похожих на arbitrium и AimR, в других вирусах-бактериофагах, что говорит о том, что многие или даже все вирусы умеют "общаться" с себе подобными.

Возможно, что аналогичные системы существуют и в вирусах, заражающих человека, и их наличие могло бы объяснить, как ВИЧ и ряд других ретровирусов прячутся в клетках при попытке их изгнать из организма. Если ученым удастся найти молекулу, которая заставит ВИЧ навечно "окопаться" в клетке и не выходить оттуда, то проблема борьбы с ним будет решена.

Читайте также: