Что такое вирус?
В случае с человеком, да и с большинством современных животных и растений, можно хотя бы примерно прочертить связь с эволюционными предками. Этим не могут похвастаться вирусологи. В сущности, наука до сих пор не понимает, что такое вирус. Дело в том, что эти микроскопические бесклеточные паразиты вообще не вписываются в систему живого мира. Все известное нам живое состоит и происходит из клеток. Вирус тоже существует только при помощи клеток: для самовоспроизведения ему требуется хозяин. Если бы с планеты вдруг исчезли все клетки, то вирусы бы превратились в бессмысленные пузырьки белков и ДНК, неспособные ни на какие биологические функции. Как появилась такая странная форма жизни?
Основных версий две.
Первая версия: вирусы – это беглые гены.
Такой сценарий несложно представить. В нашем геноме встречаются элементы, называемые транспозонами, которые могут вырезать самих себя из одной части генома и вставлять в другую. Иногда эти «подвижные гены» захватывают с собой другие фрагменты ДНК, оказавшиеся по соседству. Предполагается, что миллиарды лет назад один из таких «подвижных генов» случайно собрал в одном комплекте минимальный набор, необходимый для самостоятельного существования: слева, допустим, оказалась «копировальная машина», нужная для воспроизведения ДНК, а справа – «перочинный ножик», с помощью которого можно было попасть в новую клетку.
С этого момента ген превратился в вирус и стал эволюционировать отдельно от родительского организма. Вторая версия: вирусы – это упрощенные клетки. Ряд ученых сегодня склоняется к этой версии прежде всего благодаря обнаружению ряда гигантских вирусов, по своим размерам сопоставимых с клетками. Согласно этой версии, вирусы могли когда-то быть клеточными организмами – например, бактериями. Эти бактерии научились паразитировать на других, более крупных клетках. Постепенно они избавились от всего ненужного, включая собственную «клеточную аппаратуру» – и таким образом превратились в вирусы, сохранившие только несколько генов и «инструменты», нужные для заражения.
Эта гипотеза подкрепляется историческим прецедентом. Нечто подобное произошло с митохондриями – «энергостанциями», входящими в состав наших клеток. Когда-то они были бактериями, но потом вступили в союз с более крупными клетками, потеряли независимость и сегодня составляют их неотъемлемую часть.
Как и в вопросе происхождения жизни, история вирусов теряется в веках. У вирусов нет костей или раковин, они не оставляют окаменелостей или следов в осадочных породах. Не исключено, что вирусы появлялись независимо (возможно, разными способами) несколько раз. Почти наверняка известно, что все живые организмы появились из одной клетки. Применимо ли это к «полуживым» вирусам – до сих пор неизвестно. Существует и третья версия происхождения вирусов, согласно которой они возникли еще до того, как появились их хозяева – клетки. По этой версии, изначально существовала виросфера самовоспроизводящихся генетических элементов. Часть из таких элементов приобрела клеточную структуру и в конечном итоге дала начало всем трем доменам жизни.
Вирусы же постепенно перешли к паразитизму и продолжили эволюционировать параллельно клеточным хозяевам.
Вирус - это молекула ДНК или РНК внутри белковой оболочки, именуемой капсидом.
Кроме ДНК или РНК рядом могут находится ферменты, необходимые вирусу для размножения.
Вокруг капсида может быть еще одна оболочка - липидная (жировая).
Эту дополнительную оболочку также называют суперкапсидом. Обычно она содержит белковые включения (гликопротеины), которые помогают вирусу проникнуть внутрь клетки.
Вирусы с липидной оболочкой называются оболочечные, а без неё - безоболочечные.
Вирус состоит из нуклеиновой кислоты, завернутой в белковую капсулу. А сверху все это может быть покрыто жировой оболочкой с белками. К простым вирусам, без оболочки, относятся, например, аденовирусы (вызывают легкую простуду), астровирусы и ротавирусы (кишечные расстройства), вирус гепатита А (болезнь Боткина).
А к более сложным, оболочечным, принадлежат вирусы
гриппа,
герпеса,
коронавирусы,
клещевого энцефалита,
Эбола и т.д.
Вирусы без оболочки устойчивы во внешней среде. Им не страшны ни температура, ни органические растворители (спирт), ни хлорсодержащие вещества, ни кислота, ни высыхание. Они прекрасно выживают в желудочном соке и в окружающей среде.
В отличие от простых вирусов, оболочечные в силу уязвимости жировой оболочки чувствительны ко всем вышеперечисленным факторам.
С одной стороны, вирусы гриппа и короновируса оказались оболочечными, что позволяет применять к ним обычные меры дезинфекции.
С другой стороны, наличие оболочки помогает вирусам проникать в клетки. Важно понимать, что вне клетки вирус не живет. Хотя слово “жизнь” для него можно применять достаточно условно: у вируса нет средств передвижения, размножения, питания или каких-либо других атрибутов, характерных для клеток. Вирус является примером того, как химические вещества обретают смысл и поведение, попадая внутрь живой субстанции. Один вирус, утром попав в клетку, к вечеру может дать начало тысяче других вирусов.
Итак, вирус не может размножаться вне клетки.
Ему нужны мощности клетки, чтобы производить свои белки и свою ДНК или РНК.
Снаружи клетки вирус мертв. Он не может двигаться или как-либо ещё реагировать на происходящее вокруг.
Но как только он попадает внутрь клетки, то оживает.
Он перестраивает работу клетки таким образом, чтобы она синтезировала для вируса его же белки и генетический материал.
Однако вирус не может попасть в клетку просто так.
В общем-то, ничто не может беспрепятственно проникнуть внутрь клетки.
Она покрыта двойным липидным слоем, и чтобы оказаться по ту сторону, нужно доказать клетке, что ты ей нужен.
Для подобных взаимодействий на поверхности клеточных мембран имеются рецепторы. При взаимодействии рецептора с подходящим веществом (лигандом), клетка может позволить войти внутри. Конечно, клеточные рецепторы используются организмом в своих благих целях.
Но подлый и коварный вирус научился подбирать ключик к нашим рецепторам и использует свои белки-отмычки для попадания внутрь.
Такие белки располагаются на поверхности вируса и торчат в разные стороны, словно шипы (spikes). Обычно каждый тип вируса имеет отмычку только к конкретному рецептору, поэтому определенный вид вируса может поражать только определенные клетки. Но так как одни и те же рецепторы могут быть на разных видах клеток, то вирус может поражать несколько типов клеток. Например, вирус гриппа поражает клетки как верхних дыхательных путей, так и нижних. Коронавирус использует рецептор АПФ-2 (ACE-2), который кроме клеток легких есть ещё и на клетках сердца и почек.
А вот вирус Эбола, длинный как макаронина, имеет на своей поверхности много разных отмычек, поэтому он может поражать разные клетки: клетки иммунной системы, клетки печени, надпочечников, клетки кровеносных сосудов и другие.
При лихорадке Эбола буквально происходит разжижение внутренних органов. Когда вирус связался с подходящим рецептором, он проникает внутрь клетки.
Там он скидывает, словно одежду, белковую капсулу (этот процесс так и называется - раздевание) и начинает свое грязное дело.
С помощью своих и (или) хозяйских ферментов вирус превращает клетку в фабрику по производству нужного материала - микробных белков и генов. По мере созревания новорожденные вирусы одеваются в белковую капсулу, а затем выходят из клетки.
Причем оболочечные вирусы используют мембрану клетки или её ядра для создания своей липидной оболочки.
Время созревания новых вирусов варьируется в зависимости от типа вируса. Например, вирус гриппа созревает за 5-6 часов, а вирусу кори нужно несколько суток. У клетки, инфицированной вирусом, может быть разное будущее.
В одном случае, вирусы до отказа заполняют клетку, пока она не погибнет.
В другом случае, вирусы покидают клетку по мере созревания, и она живет дольше.
Но, в конечном итоге, клетка устает работать в режиме фабрики и тоже погибает от истощения.
В еще одном сценарии вирус может встраивать свою ДНК в ДНК клетки и до поры до времени жить там, дожидаясь лучших времен для размножения. А в случае обнаружения инфицированной клетки иммунной системой, такая клетка будет беспощадно уничтожена вместе с незваными гостями.
https://pikabu.ru/story/planeta_virusov_5447813
