Фото: Glen Carrie

Вирусы — это самые мелкие микроорганизмы. Средний вирус в 1000 раз меньше средней бактерии. Вирусы не видны в световой микроскоп, только в электронный. Из за этого вирусы, как возбудители болезней, были открыты практически последними. Хотя об их существовании учёные догадывались давно.

Так, Луи Пастер, начиная с 1880 года, исследуя причины бешенства, не мог обнаружить в телах умерших возбудителя этого заболевания, но следуя своей теории согласно, которой у заболевания есть возбудитель — микроорганизм, Пастер предположил, что возбудитель бешенства — микроорганизм, но таких размеров, которые не позволяют ему быть выявленным. И он оказался прав.

В 1892 году русский микробиолог Ивановский Дмитрий Иосифович изучая болезнь табака (табачная мозаика), при котором листья растения становились пятнистыми, обнаружил, что сок, полученный из листьев табака, поражённых мозаикой, при нанесении его на здоровые растения способен вызывать заболевание. 

Тогда Ивановский Д.И. решил пропускать сок через самый тонкий фарфоровый фильтр, поры которого столь малы, что задерживают самые маленькие бактерии. Профильтрованный сок по-прежнему оставался способным заразить растения. Ивановский Д.И. объяснил этот процесс браком фильтров.

Нидерландский микробиолог Мартинус Виллем Бейеринк в 1897 году повторил опыт Ивановского Д.И. и пришёл к выводу, что агент, вызывающий болезнь табачной мозаики столь мал, что проходит через поры фарфорового фильтра. Бейеринк перепробовал все доступные ему способы оптического увеличения, но не смог обнаружить возбудителя. Неудачными были и его попытки вырастить культуру возбудителя табачной мозаики. Учёный выдвинул предположение, что возбудитель имеет размер молекулы, сходной с размером молекулы сахара и назвал его “фильтрующимся вирусом” — от  латинского virus — отрава, яд.

В том же году немецкий микробиолог Фридрих Август Иоганнес Лефлер обнаружил, что агент, вызывающий ящур также проходит через фарфоровый фильтр. Через четыре года Уолтер Рид в поисках возбудителя жёлтой лихорадки выявил, что он тоже проходит через фарфоровый фильтр. В 1914 году немецкий микробиолог Вальтер Крузе показал, что простуду вызывает тоже “фильтрующийся вирус”. Уже к тридцатым годам прошлого столетия было показано, что вирусы являются виновниками около 40 заболеваний, среди которых такие как: корь, свинка, грипп, оспа, полиомиелит, бешенство и другие.

Живые, или не живые?

Долгие годы учёные спорили о том, живые вирусы, или не живые? Считать ли их живой материей? То, что они способны переносить заболевание свидетельствовало об их живой сущности. В 1935 году американский биолог Уэнделл Мередит Стэнли получил данные, свидетельствующие о том, что вирусы, с большой степенью вероятности, являются представителями неживой материи, а именно то, что вирусы — это кристаллы.

Тот факт, что вирусы существуют в виде кристаллов казался многим тогда доказательством неживой природы, так как ничто живое не может быть кристаллизовано. Кристалл — фигура незыблемая, плотная, твёрдая, строго организованная, не меняющаяся.

За получение вирусов в кристаллическом виде У.М. Стэнли в 1946 году был удостоен Нобелевской премии по химии (вместе с биохимиками, изучающими кристаллы Дж. Самнером и Дж. Нортропом). 

Ещё 20 лет изучения вирусов показали, что все кристализованные вирусы являются растительными (как вирус табачной мозаики). Первым животным вирусом которого удалось выделить был вирус полиомиелита, а кристаллизовали его Карлтон Э. Шверд и Фредерик Л. Шаффер. 

Отношение к вирусам изменилось после открытия британских биохимиков Фридерика Ч. Боумена и Нормана У. Пайри — они установили наличие у вируса табачной мозаики РНК — рибонуклеиновой кислоты. Согласно дальнейшим исследованиям все остальные известные вирусы также оказались нуклеопротеидами, содержащими или РНК, или ДНК, или и ту и другую нуклеиновые кислоты. То есть вирусы состоят из того же самого материала, что и гены! А гены — это и есть сущность жизни.

NASA дало такое определение жизни: самовоспроизводящаяся система, содержащая генетическую информацию и способная эволюционировать. Вирусы находятся на границе живого и неживого. Их можно сравнить с яблоком. Яблоко на столе не может себя продублировать, но помещённое в питательную среду (землю) оно дает жизнь яблоне, которая даст следующие яблоки. Так и вирусы — они требуют для продолжения рода питательную среду, которой является клетка хозяина.

Вирусы — абсолютные паразиты

Вирусы — это абсолютные паразиты, не способные размножаться вне организма (клетки) хозяина. Для воспроизводства потомства вирусы используют материал клетки-хозяина, по этому своя система метаболизма у вируса не развита, её практически нет. Вирус проникает в клетку в целях её инфицирования, после чего остаётся в клетке, реплицируется и разрушает её. Размножаются в клетке вирусы достаточно быстро: через 25 минут вместо 1 вируса в клетке находится 200. Некоторые вирусы подолгу живут в клетках хозяина, например, герпетические вирусы живут в нервных клетках человека годами.

“Любой из нас человек только на 10%” (Аланка Коллен. 10% Human). Мы состоим не только из “себя”, но ещё и из бактерий, грибов, вирусов. Причём “их” в “нас” гораздо больше чем нас самих. В одном только кишечнике обитает около 100 триллионов бактерий. Вирусов же при этом от 10 до 100 раз больше. Наш геном, состоящий примерно из 20 000 — 22 000 генов дополнен до более чем нескольких миллионов генов, что превышает в 350 раз число генов в наших истинно человеческих клетках.

Вирусы — поставщики генетических инноваций

Вирусы — поставщики генетических инноваций. Они формируют наш геном. Они внесли свой вклад в образование клеток. Вирусы способны не только размножаться с разрушением клетки (а потом и всего организма) хозяина, но и сожительствовать с ним, интегрировавшись в ДНК клетки-хозяина. В этом случае клетка приобретает несколько дополнительных генов. 

Иногда эти гены обеспечивают генно-токсический, или мутагенный эффект и способны причинить вред клетке, что может кончиться возникновением злокачественного перерождения, или гибели клетки. Гибели клетки…, но уничтожат ли вирусы человечество? Уничтожат ли вирусы человечество? Это нонсенс, с точки зрения эволюции, так как вирусам очень нужны хозяева — без них они сами погибнут.

Вирусы часто оказываются полезными для организма хозяина, а, соответственно, и для себя. Если вирус повышает шансы выживания клетки, то он повышает шансы своего выживания. На сегодня установлено, что аденовирусы могут защищать от роста опухоли, герпес-вирусы способны быть супрессорами ВИЧ и некоторых бактерий. Описан случай улучшения состояния мальчика — больного лейкемией после того, как он переболел ветряной оспой (вирус варицелла зостер, ГВЧ-3).

Некоторые вирусы находятся только в клетке и не живут в лабораторных условиях, поэтому их пока невозможно изучать. По разным подсчетам таких вирусов от 1000 до 5000 видов. Недавно полученные результаты исследований показывают, что большинство фагов остаётся внутри бактерий и высвобождается только когда человек заболевает.

Фаги — вирусы бактерий

Фаги — это вирусы бактерий. Фаги были обнаружены микробиологом Феликсом Д’Эрелем. Сам Феликс заслуживает отдельной статьи… 

Потомок французских эмигрантов (род. 1873), не имеющий никакого образования, увлекающийся производством шнапса из кленового сиропа, а оттуда и прикладной микробиологией, к 1928 году становится профессором Йельского университета (Нью-Хэйвен, США). В 1934 году по приглашению И. В. Сталина приехал работать в СССР и поселился в Тбилиси у грузинского микробиолога Георгия Элиавы. В 1937 году после ареста и расстрела Геогия Элиавы и его жены — оперной певицы Амелии Элиава-Воль-Левицкой, Феликс Д’Эрэль уехал во Францию, где пережил немецкую оккупацию и умер в 1949 году в Париже.

В 1917 году Феликс Д’Эрэль, работая в Институте Пастера волонтёром, заметил, что вокруг некоторых колоний бактерий образуется светящееся кольцо. Из этой области учёный-самоучка фильтрацией выделил фаги (бактериофаги) — организмы, поедающие бактерии. До сих пор фаги конкурируют с антибиотиками, особенно в отношении побочных действий и осложнений. Ведь фаги — вирусы бактерий абсолютно безопасны для других видов, то есть человека.

Фаги способны связываться с поверхностью бактерий и вводить бактериям свою ДНК, находящуюся на головке фага, через контрактильный хвост. На электронных микроограммах показаны фаги с симметричными головками и петлеобразными антеннами — они стали символами вирусов. Показано, что фаги являются регуляторами пищевых цепочек в океанах — они регулируют плотность популяций бактерий и организмов-хозяев. 

Вирусы — специалисты по регулированию популяции

Есть версия, что HERV-W — дефектный эндовирус относящийся к ретровирусам, эволюционно послужил изменению формирования синтиция плаценты млекопитающих (и человека), где он индуцировал локальный иммунодефицит, что позволило эмбриону развиваться в утробе матери и не быть отвергнутым её иммунной системой. Правда схожий с ним ретровирус позже переродился в вирус иммунодефицита человека…

Литература

• Айзек Азимов. Путеводитель по науке. М. Центрполиграф. 2004.
• Карин Мёллинг. Вирусы. М. Альпина паблишер. 2018.

Врач-остеопат Арсений Гуричев