Як віруси впливають на людину і навколишнє середовище, журнал - фармацевт практик

Вплив вірусів на людей і всю нашу планету не завжди очевидно, але навіть те, що нам про них відомо, обіцяє чимало сюрпризів в майбутньому. Чим же таким особливим вони можуть прославитися, крім своїх сумнозвісних патогенних властивостей?

Крихітні і всюдисущі

Щоб уявити, наскільки малі віруси, візьміть одну крупинку солі - на ній може розміститися десять клітин шкіри, близько сотні бактерій і більше тисячі вірусів. Спочатку слово «вірус» в перекладі з латинської означає «зміїна отрута» або «людське насіння» - смерть і народження в одному слові. Потім слово «вірус» отримало інше значення - їм стали позначати будь-яку речовину, яка могла бути носієм хвороби. Поняття «вірус» стало набувати сенс, близький до сучасного, лише в кінці XIX ст. після відкриття вірусу, що викликає мозаїчну хворобу рослини тютюну. Слідом за цим почалося лавиноподібне вивчення вірусів, і за останні 100 років величезна кількість відкриттів пов'язане з цими організмами. Повноцінна вірусна частка (віріон) складається з білкової оболонки, капсида, і внутрішнього вмісту - кількох спеціальних білків і нуклеїнової кислоти, що кодує вірусні гени. Майже всі з відомих науці вірусів мають свою специфічну мету в живому організмі - певний рецептор на поверхні клітини, до якого вони прикріплюються. Вимушені обходитися малою кількістю генетичного матеріалу, віруси містять тільки гени, що відповідають за розмноження і виживання. Вони не можуть рости, розмножуватися поділом, харчуватися, виводити продукти розпаду, протистояти низьких і високих температур. Але кожна жива істота на планеті - від крихітних мікробів до великих ссавців - містить віруси. Глибоко під землею, в пісках пустелі Сахара, під кілометровими товщами антарктичного льоду, в глибинах океану, скрізь можна виявити віруси. Вчені відкривають нові види вірусів швидше, ніж їх можливо досліджувати належним чином. Навіть в легких у кожної людини мешкає в середньому 174 виду вірусів, причому ймовірно лише дуже невелика їх частина відома науці, інші ще належить вивчити.

Таємне знаряддя еволюції

Віруси зіграли вирішальну роль у зародженні і розвитку життя на землі. Ще мільйони років тому вони служили генетичним резервуаром для створення нових генів і ускладнення видів і в процесі еволюції передали людям і іншим живим організмам свої структурні елементи, а тепер вірусні гени займають близько 8% нашої ДНК. І по сьогоднішній день кожна жива істота на планеті відчуває на собі вплив вірусів. За приблизними розрахунками, щороку віруси переносять трильйон трильйонів генів від генома до геному. Циркуляція генетичного матеріалу справила величезний вплив на існування життя на Землі. Віруси служать «знаряддям еволюції», здійснюючи обмін ДНК між біологічними видами, регулюючи чисельність і контролюючи зростання популяцій. Розглядаючи еволюційний шлях будь-якого живої істоти, за кожним кроком еволюції виявляються крихітні і всюдисущі віруси - справжні господарі нашої планети. Іноді «впроваджені» гени роблять носія вірусу більш пристосованим в процесі розвитку і розмноження, а успіх господаря автоматично забезпечує процвітання вірусу. Головна зброя вірусів - це здатність надзвичайно швидко змінюватися. Віруси обмінюються своїми генами один з одним, створюючи нові види, наприклад, може з'єднуватися вірус тварини і людини, причому в обміні бере участь генетичний матеріал не тільки вірусів, але і їх носіїв.

У плаценти вірусне походження?

Науковою сенсацією стало виявлення вірусоподібних частинок в плаценті. Передбачається, що ці транспозони проникали в геном древніх ссавців, а потім в процесі еволюції «одомашнити» і в якості повноцінних генів стали виконувати важливі функції в розвитку плаценти. Ці гени беруть участь у внутрішньоутробному розвитку плода, можуть управляти злиттям клітин в ході формування зовнішнього шару плаценти і захищати ембріон від імунної системи вагітної. Поведінка плаценти вражаючим чином нагадує дію одного з ретровірусних білків - env ​​(від англ. Envelope - оболонка): по-перше, плацента складається з злилися клітин (синцитій), а по-друге, має здатність пригнічувати імунітет. По суті плацента є чужорідний об'єкт, що знаходиться в організмі протягом 9 міс і досягає до кінця цього терміну 3 кг. Саме плацента служить бар'єром, що захищає майбутню матір від розвитку запалення, а плід - від впливу антитіл материнської крові. Виявилося, що схожі вірусні гени можна знайти в плаценті різних тварин, і якщо придушити їх активність, то виношування плоду стає неможливим. Ймовірно, ці вірусні гени також захищають ембріон від інших вірусів. Таким чином, ретровіруси зіграли вагому роль в еволюції плацентарних тварин. Поява у древніх організмів плаценти є важливим етапом їх еволюційного розвитку в бік ускладнення. Плацента дозволила предкам людини продовжити внутрішньоутробний розвиток. Саме з цим сьогодні пов'язують кардинальні зміни у ссавців, що жили близько 60 млн років тому, - збільшення розмірів мозку і поступовий розвиток розумових здібностей. До речі, є підстави вважати, що впровадження ретровируса як енхансера (підсилювача) поблизу гена, пов'язаного з синтезом нейромедіатора глутамата, теж зіграло вагому роль у розвитку розумових здібностей людини.

Океан в океані

На кожного мешканця океану припадає 15 вірусів, а за приблизними підрахунками, в океані живе близько 10³º вірусів. Навіть складно уявити таке неймовірне число! Їх маса порівнянна з вагою 75 млн блакитних китів. А якщо вибудувати всі віруси океану в одну лінію, то вона протягнеться через 60 найближчих галактик. За одну секунду три трильйони морських вірусів знаходять своїх носіїв. На щастя, тільки 1/60 частина вірусів в океані здатна інфікувати людину. Однак їх господарями можуть стати риби та інші морські тварини, але найбільш частою мішенню вірусів є бактерії. Кожен день віруси вбивають близько половини всіх бактерій в світовому океані. Особливо велике значення вірусів на глибинах понад 1000 м, де майже 100% смертність бактерій обумовлена ​​вірусними інфекціями. Віруси заражають бактерії, що мешкають в поверхневому шарі донних відкладень, викликаючи їх загибель і руйнування клітин. В результаті в навколишнє середовище потрапляє велика кількість розчиненого і зваженого органічної речовини, яке знову використовується бактеріями, дозволяючи їм нарощувати чисельність. Таким чином, океанічні віруси відіграють важливу роль в планетарному кругообігу генів, речовини і енергії.

Цементуюче речовина біосфери

Смертоносна ефективність вірусів тримає під контролем розмноження бактерій, що грає на руку людству. Кожен день віруси вбивають трильйони бактерій, тим самим впливаючи на стан атмосфери. Адже бактерії - це головні геоінженерія Землі. Таким чином, віруси відіграють важливу роль в глобальному геохимическом круговороті, виступаючи в ролі цементуючого речовини в біосфері. Вони здатні впливати на склад грунту, клімат, властивості води в світовому океані і прісних водоймах. Віруси зберігають температурний баланс на планеті і беруть участь в процесі вироблення кисню, яким ми дихаємо. Згідно приблизними підрахунками, 10% всього фотосинтезу на Землі відбувається завдяки генам вірусів. Адже здатність до фотосинтезу у океанічних бактерій сінехококков, які виробляють чверть атмосферного кисню, обумовлена ​​запозиченими у вірусів білками. Крім того, виявлені вільно живуть віруси, які мають фотосинтетичними генами і знаходяться в пошуках нових носіїв. За кожен десятий вдих нам треба дякувати саме віруси!

Життя під вірусним прицілом

Як би не хотілося завершити розповідь про віруси на цій оптимістичній ноті, але об'єктивності заради все ж варто згадати про їх хвороботворних властивостях. Навіть в організмі здорової людини щодня утворюється більше тисячі вірусів і зовсім не для того, щоб нас порадувати. Віруси, проникаючи в наш геном, переслідують свої цілі, а не прагнуть принести користь людству, тому результати їх діяльності можуть бути самими непередбачуваними. Вчені, які вивчають багатофакторні хвороби, рано чи пізно виявляють наявність ендогенних ретровірусів у тканинах хворих людей. Сліди активації цих вірусів були знайдені у хворих на цукровий діабет, розсіяний склероз, шизофренію, системний червоний вовчак, у пацієнтів з різними онкологічними захворюваннями. Впроваджуючи в гени, що регулюють клітинний розподіл, такі віруси можуть викликати несанкціоноване розмноження клітин і утворення пухлин. Вважається, що близько 20% ракових пухлин спровоковані вірусними інфекціями. Передбачається, що багато вірусні гени в нашій ДНК не втратили своєї активності і проявляються при сприятливому для них збігу обставин, як бомба уповільненої дії. Таке ж підступне поведінка характерна для багатьох вільно живуть хвороботворних вірусів. Вірус грипу вичікує, поки його жертва поспілкується з іншими людьми, поширюючи поки ще непроявівшуюся інфекцію, і тільки потім «валить» інфікованого з ніг. ВІЛ таїться, поки носій не передасть його статевим шляхом. До поширення вірусів призводять велика скупченість людей в сучасному світі і можливість швидкого переміщення. В наші дні носій небезпечної інфекції за кілька годин може потрапити з одного континенту на інший. Крім того, віруси завдяки мутаціям швидко набувають резистентності до ліків і можуть передавати ці властивості іншим небезпечним патогенів.

Віруси - це вражаючі створення. Вони зіграли важливу роль у формуванні планети і життя всіх живих істот. Щомиті ми відчуваємо на собі їх вплив, іноді очевидне, а в більшості випадків неявне і поки ще невідоме

Тетяна Кривомаз, канд. біол. наук

На фото поруч із заголовком. аденовірус, нові частинки, зібрані в клітці і готуються до виходу; електронна мікроскопія

Поділіться ЦІМ з друзями!