Наука
  • 813
  • Научпоп: о вирусах

    Юрий Христензен: Миллиарды лет назад органические молекулы научились реплицировать в первичном бульоне себе подобных. Так возникли первые формы жизни. Потом продвинутые молекулы создали клеточную оболочку и смогли таскать бульон с собой. Но неклеточные формы жизни никуда не исчезли. Их генетическое разнообразие до сих пор гораздо выше, чем у всех растений, животных и микроорганизмов вместе взятых.

    Вирусы — это неклеточная форма жизни. Это программа, записанная в молекуле РНК/ДНК. Когда программа попадает в живую клетку, она говорит ей реплицировать вирус. Клетка сопротивляется и не хочет производить нужные белки. Вирусы с переменным успехом пытаются блокировать этот механизм. Потом вступает в действие иммунная система, которая убивает не вирус, а зараженную клетку.

    Самые противные вирусы пришли к человеку от животных. Например, оспа предположительно появилась 3000 лет назад от одомашненного скота. В 70-х годах прошлого века люди в Африке заразились от макак вирусом Эболлы. А в 2013 году во многих странах распространился верблюжий коронавирус. Всего им заразилось около 2500 человек, 900 из которых погибло. Случаи заражения регистрируются и сейчас.

    Препаратов прямого действия против вирусов обычно не существует. Исключение — «социальные» инфекции, такие, как СПИД, гепатит-С, грипп, герпес. Недавно сообщили об успешных испытаниях лекарства против Эболы. Вакцины, вырабатывающие иммунитет, существуют, но разрабатываются не один год и не всегда помогают от новых штаммов. Поэтому спасение утопающих — дело рук самих утопающих.

    Дмитро Медведь: Хорошо бы, если бы вирусов не никогда было? Не думаю. Не знаю, как бы тогда развивалась жизнь на Земле, если бы развивалась вообще, но нас бы не было точно.

    Вирусов очень много. Очень — недостаточно подходящее слово, но тут возможности языка недостаточны.

    Попробуем зайти со стороны математики.

    Вот, например, океан. В чайной ложке воды в среднем 50 миллионов вирусов. В основном бактериофагов. Без них океанская экосистема развалилась бы очень быстро. 90% морской биомассы — микроорганизмы, но вирусов в 10-15 раз больше. Всего за день вирусы убивают 20% этой биомассы, тем самым стимулируя рост, разнообразие и поддерживая равновесие морской жизни и сложных биогеохимических процессов. А всего вирусов на Земле не менее чем 10^31 штук.

    10000000000000000000000000000000.

    Звезд во всей наблюдаемой Вселенной меньше в 10 миллионов раз. А если бы все вирусы Земли составить в цепочку, то эта цепочка дотянулась бы… Куда? До Луны? До Солнца? До Альфы Центавра? Кто больше?

    До Туманности Андромеды и обратно.

    Совершенно непонятно, как появились вирусы. Есть три основных гипотезы. Первая говорит, что вирусы — это сбежавшие фрагменты генетического кода клеток, которые эволюционировали, приобретя способность строить оболочки и заражать другие клетки. Другая гипотеза говорит, что вирусы — это до предела упростившиеся микроорганизмы. Третья — что вначале были вирусы, а потом все остальное. Каждую из гипотез можно разгромить, задавая вопросы, на которые сторонникам гипотезы просто нечего ответить. Самая свежая гипотеза пытается объединить все три, утверждая, что вирусы образовывались неоднократно, а самые первые вирусы появились одновременно с самыми первыми клетками.

    Вирусы влияют на эволюцию не только в дарвиновском смысле, отсеивая наименее приспособленных. Вирусный геном может встраиваться в клеточный, терять разрушительные способности и далее передаваться по наследству. По некоторым оценкам, примерно половина человеческого генома состоит из обломков вирусов. В основном это так называемая «мусорная ДНК», которая не кодирует белки и или никогда не считывается, или же вырезается в процессе подготовки матриц для сборки белков. Но некоторые гены работают, и они чрезвычайно важны для нас.

    Наш далекий предок, так успешно переживший и господство динозавров, и уничтоживший динозавров метеорит, был почти настоящим млекопитающим, хоть и мелким. Он был теплокровным, покрыт шерстью и кормил детенышей молоком, но — не обладал плацентой, а значит, не мог вынашивать детенышей. Современные ехидны и утконосы тоже не обладают этой, пожалуй, главной фишкой млекопитающих и потому вынуждены откладывать яйца, как какие-то ящерицы.

    Плацента — очень необычный орган. Ее создает не материнский организм. Ее создает зародыш, когда прикрепляется к стенке матки. Чтобы прочно закрепиться и выполнять свою функцию приграничного КПП, плацента должна буквально прорасти в стенки матки. И сделать это нужно так, чтобы не потревожить материнский иммунитет, ведь клетки плаценты для материнского организма чужие, а все чужое уничтожается. Так вот, недавние исследования показали, что плацента появилась в результате вирусной инфекции. Именно вирусная ДНК, ставшая частью генома млекопитающих, и отвечает за формирование плаценты с ее способностью прорастать в толщу слизистой и уходить от иммунитета. И это не единственное наше приобретение, появившееся благодаря вирусам. Ученые выдвигают гипотезы о роли вируса в появлении клеточного ядра, формировании имунной системы и даже тех изменений головного мозга, которые сделали человека разумным. Похоже, без вирусов нам не обойтись никак ни в эволюции, ни в повседневной жизни. Придется искать способы сосуществования.

    ibigdan.livejournal.com/24847308.html
    • нет
    • 0
    • +13

    12 комментариев

    avatar
    Ну не знаю, что бы случайное вмешательство в репродуктивную функцию организма стало полезным? Если подобные вмешательства периодически повторяются, то человек должен был бы постоянно это обнаруживать в популяции и отслеживать ту полезность какую они приносят. )))Наоборот, человеческий геном настроен на сохранение своей структуры и всякое инфицирование приводит к смерти либо плода, либо матери, либо нежизнеспособному существованию, либо к неспособности продолжения рода.Но целенаправленнгое взаимодополняющее взаимодействие фактически чужих организмов плода и матери в результате удачного инфицирования фантастически маловероятно.Интересно в результате какого инфицирования у кенгуру появилась сумка для донашивания, ведь детеныш проделывает путь до этой сумки самостоятельно, а мама вообще не контролирует это процесс?
    0
    avatar
    Ну не знаю, что бы случайное вмешательство в репродуктивную функцию организма стало полезным

    Там (в ситуации с плацентой) не было вмешательства (вируса) в репродуктивную систему млекопитающих. А был невольно предоставленный вирусом материал для эволюции и естественного отбора.

    Многие вирусы (тот же герпес, например) имеют привычку встраиваться в хромосомы клеток (да, я в курсе, что герпес — это РНК-вирус, ну так встраивается его ДНК-аналог). Но не всем потом удаётся вернуться в вирулентную форму до того, как накопившиеся в коде ошибки сделают это невозможным.

    В итоге, в ДНК клеток есть много материала, доставшегося от вирусов. И некоторые вирусные гены при этом всё ещё интактны и кодируют (вирусные) белки, которые умеют порой что-то, чего не умели собственные гены клетки. И порой эти умения оказываются полезны самой клетке и организму в целом.

    Ну а эволюции и отбору намного проще работать с готовым белком (пусть и не идеальным для новой задачи), чем создавать что-то новое на совершенно пустом месте. Отсюда родственные белки самой клетки, выполняющие сейчас разные функции, а прежде бывшие одним белком, выполнявшим лишь одну из этих функций, либо их все одновременно, но плохо. Собственный ген дуплицировался (мультиплицировался), а потом разные копии начали специализироваться на разных задачах.

    С вирусным белком (и кодирующим его вирусным геном), пригодившимся для решения специфических задач плаценты — похожая история. Вирусу он помогал куда-то там внедряться, а млекопитающим позволил создать плаценту — орган, внедряющийся в чужеродный организм.

    Кроме этого и подобных примеров, когда пригодился изначально-вирусный белок, есть ещё пример транспозонов, которые тоже достались от вирусов, но не кодируют белок, а «прыгают» с места на место, прихватывая соседние куски ДНК. И этим ускоряют эволюцию.

    Интересно в результате какого инфицирования у кенгуру появилась сумка для донашивания,

    Неинтересно. У самых примитивных сумчатых сумки практически нет — достаточно того, что детёнвш намертво присосался к соску. А уж развить защитную кожную складку поверх сосков можно без помощи вируса
    +1
    avatar
    да, я в курсе, что герпес — это РНК-вирус

    Что-то с памятью моей стало ©

    Вирус герпеса, конечно, — это ДНК-вирус. Но многие РНК-вирусы тоже умеют встраиваться в хромосомы клеток

    PS. А ещё раньше обозвал где-то РНК-вирусом новый коронавирус. Когда понял, что ошибся, лень было искать и исправлять. Сделаю это хотя бы здесь, покаюсь :W
    +1
    avatar
    Хм, а немецкая Вики относит возбудителя Covid-19к бета-коронавирусам, о коих пишет, что унутре у них РНК. Выходит, зря/рано каялся в постскриптуме?
    0
    avatar
    У растений роль вирусов (нуклеиновая кислота в оболочке) играют ещё плазмиды — кольцевые нуклеиновые кислоты без оболочки. И'уж они-то сильно смахивают на обособиашийся «эгоистичный» кусок наследственного материала клетки. Правда, не факт, что растительной
    +1
    avatar
    Да, но есть некоторое различие между микромиром и макромиром.На клеточном уровне роль вирусов кажется понятна.Предоставляют вещество либо компоненты генома для строительства либо хранения потенциально полезного материала, который в дальнейшем идет на строительство уже спланированного в целом полезного свойства организма.Но вот связь между полезным новым свойством организма на макроуровне должен быть каким то образом связан с тем что происходит на микроуровне отдельной клетки, в этом вопрос.Возможно количество и качество накопленного геномного материала и определяет ограничение и разнообразие, направление в котором развиваются живые существа?
    0
    avatar
    связан с тем что происходит на микроуровне отдельной клетки

    На каком уровне по-вашему работает имунная система распознавания свой-чужой? И на каком уровне работают почти все белки в организме млекопитающих? (Включая исходно-вирусный белок, пригодившийся для плаценты.)

    PS. Вместо ответа невольно изменил ваш комментарий. Сейчас исправлю
    PPS. исправил обратно
    0
    avatar
    На клеточном уровне и по видимому это распознавание имеет невысокую степень обучаемости, поскольку аутоимунные заболевания широко распространены, что говорит об узкой специализации на клеточном уровне.Я же говорю о связи в организме на макроуровне и микроуровне, об их соподчиненности, что позволяет существу видоизменяться в соответствии с потребностью приспособления для существования в меняющейся или несущей опасность внешней среде.
    0
    avatar
    Голодные обезьяны «атаковали» Тайланд из–за коронавируса


    Животных обычно подкармливали туристы, однако эпидемиологическая угроза в этом году отпугнула путешественников. Без регулярных дармовых закусок разъяренные обезьяны заполонили улицы Лопбури, богатого на древние достопримечательности города в центральной части страны. Местные жители запечатлели самые настоящие массовые беспорядки с участием сотен макак, многие из которых еще и дрались из–за еды (по некоторым сообщениям — всего из–за одного банана).
    +1
    avatar
    Европейцы развлекаются :)

    ibigdan.livejournal.com/24849550.html
    0
    У нас вот как принято: только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут делиться своим мнением, извините.