Gazdele invizibile ale Pământului
În traducerea din limba latină, "virus" înseamnă "otravă". Din punct de vedere științific, virușii sunt agenți infecțioși non-celulari, pentru care există doar un mediu pentru reproducere - celule vii. Virușii afectează toate organismele, de la plante și animale la bacterii (virusurile bacteriene, de regulă, se numesc bacteriofagi) și arheii (organisme unicelulare care nu au un nucleu). Ele și reciproc pot atinge (așa-numitele viruși prin satelit).
Capsidul de la viroida distinge
Particulele virale (virioni) în structura sa au două sau trei componente: materialul genetic este ADN sau ARN (selectat, de exemplu, Mimivirus constau în întregime din ambele tipuri de molecule), o coajă de proteină (capsidă) care protejează datele moleculei și , uneori, membranele lipidice suplimentare. Învelișul proteic este un fel de semn de onoare pentru viruși, separându-le de la viroizi (sunt acizi nucleici-virus infecțios).
Virușii pot lua o mare varietate de forme. Unele dintre ele sunt spirală sau au o structură icosahedral, altele au un aspect mai complex. În mărime, virusul mediu are aproximativ 1/100 din dimensiunea medie bacteriană. Puține virusuri pot fi clar identificate chiar și sub microscopul luminos - majoritatea sunt prea mici.
Toți virușii sunt obligați ca paraziți, deoarece nu se pot reproduce în afara celulei. În afara ei, particulele virusului nu prezintă nici un semn de activitate vitală și amintesc de comportamentul biopolimerilor.
Virușii lipsește complet metabolismul de bază și de energie, precum și cel mai complex element al sistemelor vii - aparatul de translație (sinteza proteinelor). Toate aceste caracteristici disting virușii de organismele vii, care sunt paraziți intracelulari.
Imunitatea salvează, dar nu întotdeauna
Cum viruși sunt „decorate“ arborele evolutiv al vieții, oamenii de știință nu înțeleg cu adevărat: poate că unele dintre ele, odată formate din plasmidele (molecule mici de ADN, care pot fi transferate de la o celulă la alta), iar unele virusuri bacterii rasă. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că în evoluția virușilor ocupă un loc special - acesta este un mijloc important de transfer al genei orizontale, care cauzează diversitate genetică.
Acești agenți non-celulari se pot răspândi în mai multe moduri: atunci când vine vorba de virușii plantelor, ele sunt adesea transferate de la plante la plante prin insecte care se hrănesc cu sucuri de plante. Purtătorii pot fi, de exemplu, afide. Virușii de animale pot transporta insecte care suge sânge într-o nouă "bază". Răspândirea are loc și pe calea aerului - când tuse și strănut. În ceea ce privește norovirusurile și rotavirusurile, care de obicei provoacă gastroenterită virală, ele sunt transmise prin calea fecal-orală, când organismul intră în contact cu alimente sau apă contaminate. HIV este unul dintre puținele virusuri care sunt transmise sexual și prin sânge contaminat, atunci când este transfuzat.
Orice virus este specific gazdei sale, această specificitate este determinată de tipurile de celule pe care virusul este capabil să le infecteze. La rândul lor, gama de gazde poate fi fie îngustă, fie largă - în funcție de câte tipuri de organisme afectează virusul.
Animalele pentru infecții virale răspund la contracararea sistemului imunitar, această reacție contribuie în majoritatea cazurilor la neutralizarea virusului patogen. Răspunsul imun poate fi pregătit și artificial, prin vaccinare. Vaccinul conferă imunitate activă dobândită împotriva unei infecții virale specifice.
Dar unii viruși, inclusiv agenții patogeni SIDA, hepatita virală, în timp ce evită răspunsul imun, în timp ce provoacă o boală cronică. Antibioticele nu sunt capabile să influențeze virușii, dar oamenii de știință au dezvoltat totuși anumite medicamente antivirale.
Când au existat suficiente informații despre bolile infecțioase purtate de diferite organisme, oamenii de știință au dat seama că nu toate aceste boli sunt cauzate de agenți patogeni cunoscuți până în prezent - bacterii, antiști sau ciuperci microscopice.
De exemplu, Louis Pasteur nu a găsit un agent care provoacă rabie, omul de știință chiar a sugerat că acest patogen este atât de mic încât este imposibil să-l discernem într-un microscop. Microbologul francez Charles Schamberlane în 1884 a inventat un filtru (astăzi este cunoscut ca filtrul Chamberton sau filtrul Schamberlan-Pasteur) având pori mai mici decât bacteriile. Cu acest filtru, aproape toate bacteriile sunt eliminate din soluție.
Filtrul din 1892 a fost folosit de biologul rus Dmitri Ivanovsky, care a studiat apoi speciile, cunoscute sub numele de virusul mozaicului de tutun. Experimentele cercetătorului au arătat că, deși filtrul eliberează soluția de bacterii, conexiunea filtrată rămâne, ca și înainte, infectată cu virusul. Ivanovskii a folosit ca extract pentru testarea extractului de frunze de sol din plantele de tutun infectate. După filtrarea soluției cu instrumentul Schamberlan, extractul și-a păstrat proprietățile infecțioase. Cercetătorul a prezentat ipoteza că, probabil, toxina produsă de bacterii poate provoca infecția, dar el nu a dezvoltat această ipoteză.
Penicilina "ucisă" și fagii
Această teorie a fost ulterior respinsă de Wendell Stanley, care a demonstrat că virușii sunt într-adevăr particule. În același timp, Friedrich Leffler și Paul Frosch au descoperit primul virus al animalelor - vorbim despre agentul cauzator al febrei aftoase (aftovirus). Acest lucru sa întâmplat după trecerea printr-un filtru, similar cu filtrul lui Schamberlan.
La începutul secolului trecut, grupul bacteriologistul în limba engleză a virusurilor a fost descoperit de Frederic Tuerto, care au fost infectate cu bacterii (în știința modernă ei se numesc bacteriofagi sau pur și simplu fagi), un microbiolog francez-canadian Felix D'Erelem - viruși descriși care formează în jurul lor atunci când sunt adăugate la bacterii pe agar (mediu nutritiv) cu bacterii moarte.
Apoi au anunțat că fagii reprezintă un remediu potențial pentru boli - tifos, holeră. Dar când au fost descoperite proprietățile unice ale penicilinei, bacteriofagii au fost uitați. Cu toate acestea, studiul fagilor a permis obținerea de date despre fenomenul de "pornire" și "oprire" a genelor (acest proces însoțește corpul uman și nu numai el pe toată durata vieții sale). În plus, experimentele virologilor au permis utilizarea fagilor pentru a introduce gene străine în genomul bacterian.
Această descoperire a avansat în mod serios dezvoltarea ingineriei genetice mondiale: o genă străină încorporată în genomul bacterian poate fi utilizată pentru a produce în cantități industriale o proteină utilă, cum ar fi, de exemplu, insulina umană. Insulina este în corpul fiecăruia dintre noi. Dar cu diabetul, pur și simplu nu poate fi dezvoltat, ceea ce creează o amenințare la adresa vieții și sănătății pacientului.
Solicitarea unui gazdă live
Spre sfârșitul secolului al XIX-lea, oamenii de știință au colectat suficiente informații despre viruși: proprietățile lor infecțioase, abilitatea de a trece prin filtre și nevoia de multiplicare a gazdei vii au devenit cunoscute.
La începutul secolului al XX-lea, virologii în scopuri de cercetare au cultivat viruși numai în plante și animale. Numai în 1949, omul de știință occidental John Franklin Anders, Thomas Weller și Frederick Robbins au reușit să crească poliovirusul asupra culturii celulare. embrionul omului. În știință, acesta a fost primul virus care a fost crescut fără utilizarea țesuturilor sau a ouălor animale. Rezultatele acestui studiu au permis virologului american Jonas Salk să lucreze la crearea unui vaccin eficient împotriva poliomielitei (vaccinul polio).
Cum arată invizibilul
Imaginea virusului a fost obținută mai întâi după inventarea unui microscop electronic. Acest dispozitiv a fost creat de inginerii germani Ernst Ruska și Max Knoll. Biochimistul american și virologul Wendell Meredith Stanley în 1935, după un studiu aprofundat al virusului mozaicului de tutun, au concluzionat că virusul constă în principal din proteine. În curând a fost posibilă divizarea acestuia într-o componentă de proteină și ARN. Virusul mozaic de tutun a fost primul dintre virușii care cristalizează, așa că oamenii de știință au învățat multe despre structura sa.
Primul model de difracție a razelor X al virusului cristalizat a fost obținut la sfârșitul anilor 1930 de către Bernal și Fankuhan. A trebuit cu mulți ani înainte ca biofizicianul și roentgenologul britanic, care studiază structura ADN, pe baza imaginilor obținute în urma studiilor, Rosalind Franklin în 1955 a determinat structura completă a virusului. Rosalind nu a supraviețuit cu 4 ani înainte de acordarea Premiului Nobel pentru studiul acizilor nucleici, care au murit la vârsta de 37 de ani (după 3 ani de la stabilirea structurii virusului) de cancer.
Tot în 1955, Heinz Frenkel-Konrat și Robley Williams au dovedit: acidul ribonucleic purificat al virusului mozaic de tutun și proteina de înveliș se pot auto-asambla într-un virus funcțional. Acest rezultat al cercetării a pus virologii în fața întrebării: face un astfel de mecanism ca bază pentru asamblarea virușilor în celulele gazdă?
De la pesticide la HIV
În a doua jumătate a secolului al XX-lea, virologia a ocupat un loc ferm în rândul altor științe, a început perioada de glorie. Până atunci, oamenii de știință au descoperit mai mult de 2 mii de specii de viruși de animale, plante și bacterii. Printre acestea - arteriovirus cal și agent cauzator de diaree virală de vaci (pestivirus). La începutul anilor 6o de viitor laureat al Premiului Nobel pentru Fiziologie sau Medicina om de știință american Baruch Blumberg a descoperit virusul hepatitei B, iar în 1965 shtatovskih genetician Howard Martin Temin (Premiul Nobel în aceeași „categorie“ Temin a primit un an mai devreme Blumberg, 1975) a fost primul retrovirus este descris. A fost nevoie de 18 de ani de la descoperirea unui retrovirus, și un grup de oameni de stiinta de la Institutul Pasteur (Franța), a condus LyukomMontane, au fost primii pentru a izola un retrovirus, care este acum cunoscut în întreaga lume ca HIV.
Cu 12 ani în urmă, la Universitatea din New York, virologii au creat primul virus sintetic (virusul poliomielitei).
Inamicii ascunși ai umanității
Virologia astăzi este una dintre cele mai importante ramuri ale științei, care a devenit nu doar o diviziune a microbiologiei, ci o sferă de interes strategic din punct de vedere strategic. Pandemiile diferitelor boli provocate de viruși, care intervin alternativ în întreaga lume, subminează adesea securitatea națională a țărilor în care epidemiile sunt înfuriate. Și, uneori, amenință existența statului însuși, așa cum sa întâmplat cu Liberia africană, unde febra hemoragică a lui Ebola este înfricoșătoare.
În plus, trebuie avut în vedere faptul că cel de-al treilea război mondial, dacă este încă destinat să se întâmple, va fi un război de arme de distrugere în masă capabil să distrugă populația cât mai curând posibil pe un teritoriu cât mai mare posibil. Armele bactericide - microorganismele patogene sau sporii, virușii, toxinele bacteriene - sunt ideale pentru aceste scopuri.
Sarcinile nedeclarate în virologia modernă sunt încă mari, iar oamenii de știință-virologi ai lumii în următoarele decenii (și poate chiar secole) sunt puțin probabil să rămână fără muncă. Este necesar să avem timp să studiem virușii și să dezvoltăm mijloace de combatere a acestora. Până ne-au biruit.