Вирусы как живые организмы. Вирусы

Доводы за то, что они живые:

• Молекулярная организация такая же, как у клетки живого организма: НК, белки, мембраны. С молекулярной точки зрения = это нормальный вариант жизни. Внутри живых объектов находят нуклеотидные последовательности сходные с нуклеотидными последовательностями вирусов.
• Вирусы имеют почти все свойства живого кроме развития.

Доводы за то, что они неживые:

• Не имеют клеточного строения
• Если поместить вирус под микроскоп и наблюдать за ним, то ничего не происходит. Для того, чтобы оно «начало жить», его нужно ввести в клетку. НО! Клетка – окружающая среда вируса. Если поместить живой организм в вакуум, то он умрет. Точно так же и вирус, для него воздушная среда – вакуум. Сухое семя растения может тысячелетиями лежать не проявляя свойств живого, до тех пор, пока не попадет в воду, замерзшая во льду лягушка, высохший в коконе чешуйчатник, всех можно оживить, поместив в подходящую среду, как и вирус.

Признак живого – большая степень самоупорядоченности. Матричный синтез – высшая степень упорядоченности, следовательно вирусы – живые. Однако наиболее просто устроенные вирусы – это молекулы ДНК, если вирусы живые, то и ДНК – живое.

Главный смысл жизни – продолжение жизни! Продолжение жизни – воспроизведение генетической информации. В эту схему хорошо укладывается то, что ДНК – живая. Некоторые транспозоны способны воспроизводиться по принципу репликации ДНК (ДНК – транскрипция). Смысл существованья транспозона вообще – воспроизведение отдельных участков генетической информации, причем каждый участок сам по себе. Все это привело к возникновению Selfish DNA – эгоистичная ДНК. ДНК способно к интенсивному воспроизведению; ДНК в ходе эволюции выработало такую среду, чтобы существовать – КЛЕТКА .

Итог: если принять, что вирусы живые то – клеточная теория живого отвергается; если вирусы живые, то и ДНК – живая; все более сложные структуры (кроме ДНК) имеют лишь одну цель – способствовать воспроизведению ДНК. В ходе эволюции создается клетка и ДНК «поняла», что это хорошо. Потом хорошо бы разделить на компартменты – возникли эукариоты. Хорошо бы рекомбинироваться – половое размножение. Потом многоклеточные существа. Среды обитания ДНК приспосабливались к окружающей среде, т. к. взаимоотношения с окружающей средой очень сложные, то возник разум. Следовательно, человек живет лишь для воспроизведения собственной генетической информации.

Выдвинута в 60 годы. Некоторые вирусы способны инфицировать клетку в виде голой ДНК, следовательно, основа жизни – это ДНК, следовательно, ДНК – живая. Доводы за эту концепцию:

1. Существование вирусов
2. В клетках разных живых организмов есть нуклеотидные последовательности, не предназначенные ни для чего, кроме своего воспроизведения – транспозоны, они содержат генетическую информацию, которая отвечает за перемещение транспозона. Есть 2 типа транспозонов:

• Транспозоны 1 класса, ретротранспозоны. Ретротранспозоны– мобильные генетические элементы. Могут легко менять последовательность генетической информации. Перемещаются по геному путём обратной транскрипции с их РНК. Они мигрируют, при этом исходная копия остается на месте, а другая интегрируется в другое место. Внутренняя область очень похожа на генетический материал ретровирусов, но без области, кодирующей белок капсида. Ретровирусы – идет метод обратной транскрипции (ДНК по РНК). Сначала были ретровирусы. Они были в клетках и со временем утратили капсид, став транспозонами. Другая точка зрения – сначала были транспозоны. Но со временем по каким-то причинам появился капсид, позволяющий выйти транспозонам из клетки в виде ретровирусов.

• ДНК-транспозоны, вырезаемые белками и переносимые ими в другое место, имеют только функцию самораспространения.

1. ДНК – живой объект, который строит вокруг себя подходящую среду – клетку. ДНК отслеживает процессы размножения ДНК без размножения организма, пример бесплодные муравьи.
2. Важно, насколько эффективно воспроизводится ДНК, судьба организма не важна.
3. Концепция Вейсмана: в организме высшего животного можно выделить 2 типа структур:

• Зародышевый путь – более ценный, от клеток эмбриона к репродуктивным клеткам
• Сома – все остальные клетки, с генетической информацией можно делать что угодно

У аскариды клетки сомы выбрасывается множество фрагментов ДНК – диминуция ДНК.

Информация – это неоднородность пространства, созданная специально. Вирусы обладают генетической информацией, которая устроена так же как и у других живых существ.

У вирусов

Биология развития

Детерминированное дробление – дробление, которое начинает быть видным очень рано. Наиболее яркий пример: нематоды. У них можно до клеток просчитать, сколько их в каждом сегменте (считают ядра).

Caenorhabditis ebgans (нематода). У взрослой особи количество соматических ядер – 959. Если на одно меньше или больше – мутант по развитию. Для каждой клетки определена судьба. Некоторые клетки, образовавшиеся из первых, должны умереть. Это явление получило название апоптоз . У человека апоптоз проявляется как разделение кисти (лопаточка на ранних стадиях) на пальцы. Некоторые клетки отмирают, что позволяет образовываться пальцам.

У млекопитающих детерминация намного слабее, есть стволовые клетки, но, получив специализацию, они уже не могут вернуться обратно, это называется терминальная дифференцировка .

Экология

Экология изучает взаимоотношение живых организмов с окружающей средой. Любые трофические отношения состоят из элементарных частей. Центральным звеном любых экологических отношений являются разнообразные биологические ответы – это система адекватных реакций организма на определенный внешний или внутренний сигнал.

Биология – наука о жизни. Не известно, кто впервые ввел этот термин в науку. Считают, что это понятие ввели независимо друг от друга два ученых (один из них Ламарк). Применяли это понятие и до Ламарка, например, Линней, но, скорее всего, в другом значение.

Каждую науку можно раздробить на более «мелкие» (узкоспециализированные). На пересечение строк и столбцов получаем реально существующую науку.

Есть науки, которые в этот способ классификации не вписываются. Науки, возникшие на границе естественных наук.

В какой-то степени эти науки синтетические.

Науки, которые изучают все многообразие сразу, используя методы всех наук: молекулярная биология, эволюционное учение, систематика – описание существующего и существовавшего многообразия видов и их распределение в системе в зависимости от их филогении. Эволюционное учение, систематика – это синтетические наука.

Вирусы являются заразными, крошечными и довольно противными. Но живы ли они?

Не совсем, хотя это зависит от того, что вы имеете в виду под определением «живой». Живые существа, такие как растения и животные, содержат клеточный механизм, который позволяет им самовоспроизводиться. Вирусы же являются свободными формами ДНК или РНК, которые не могут воспроизводиться самостоятельно.

"Скорее всего, вирусы должны вторгаться в живой организм, чтобы иметь способность к размножению", — сказал доктор Отто Янг, профессор медицины и микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики в школе медицины Университета Калифорнии, Лос-Анджелес.

Вирусы состоят из РНК или ДНК. Они просто копируют самих себя, захватывая механизм клеток для собственной репликации.

Характеристики жизни

Бесчисленные философы и ученые обсуждали, как определить, является ли какой-то объект живым. Согласно принятой характеристике жизни, все живые существа должны иметь возможность реагировать на раздражители, расти с течением времени, производить потомство, поддерживать стабильную температуру тела, усваивать энергию, состоять из одной или нескольких элементарных ячеек и адаптироваться к окружающей среде.

Тем не менее существует форма жизни, которая не подходит под каждую из этих характеристик. Большинство гибридных животных, таких как мулы (гибриды ослов и лошадей), не могут размножаться, потому что являются стерильными. Кроме того, камни могут расти, хотя и пассивным способом, с помощью нового материала, протекающего через них. Но эта проблема классификации уходит, когда используется более простое определение жизни.

Простые определения жизни

"Возьмите кошку, растение и камень и оставьте их в комнате на нескольких дней, — сказал Амеш Адалджа — врач и научный сотрудник Центра Джона Хопкинса по безопасности в области здравоохранения в Балтиморе. — Когда вы вернетесь, кошка и растение поменяются, но камень, по сути, останется тем же самым".

Как и камень, большинство вирусов останутся неизменными, если их оставить на неопределенное время в комнате. Кроме того, ученый отметил, что живые существа отличаются самогенерируемыми и самодостаточными действиями. Это означает, что они могут искать средства к существованию и вести себя так, чтобы быть в безопасности. Другими словами, они принимают меры, необходимые для поддержания дальнейшей жизни. К примеру, растение использует корни, чтобы найти воду, а животное способно отправиться на поиски пищи.

В отличие от растений или животных, вирусы не способны на самогенерируемые или самодостаточные действия.

Инертные объекты

Доктор Адалжа считает, что вирусы нельзя классифицировать как живые организмы. Они, по существу, инертны, если не вступают в контакт с живой клеткой. Существуют некоторые характеристики вирусов, которые определяют их место на границе с живыми существами: у них есть генетический материал — ДНК или РНК. Таким образом, вирусы нельзя назвать неживыми, как, к примеру, камень, но в то же время ученые не могут отнести их к категории живых существ. По сути, они даже не могут достичь уровня бактерий.

Все зависит от вашей точки зрения

Доктор Ян согласен с этими выводами. Он говорит, что без клетки вирус не может размножаться. С этой точки зрения, вирусы действительно неживые, если вы считаете, что главным признаком жизни является ее способность воспроизвести себя независимо от других условий.

Тем не менее, если ваше определение жизни зависит от того, может ли объект делать собственные копии с помощью других, то вирусы определенно можно назвать живыми.

Считается, что самыми первыми формами жизни на Земле были похожие на РНК молекулы. При правильных условиях они могли делать копии себя. Вирусы, возможно, произошли от этого предка, но утратили способность к самовоспроизведению.

С вирусами человечество познакомилось в конце IXX века, после работ Дмитрия Ивановского и Мартина Бейеринка. Изучая небактериальные поражения растений табака, ученые впервые проанализировали и описали 5 тысяч видов вирусов. Сегодня предполагается, что их миллионы и живут они везде.

Живой или нет?

Состоят вирусы из молекул ДНК и РНК, передающих генную информацию в различных комбинациях, оболочки, которая защищает молекулу, и дополнительной липидной защиты.

Наличие генов и способность размножаться позволяет причислить вирусы к живым, а отсутствие синтеза белка и невозможность самостоятельного развития относит их к неживым биологическим организмам.

Вирусы также способны вступать в союз с бактериями и . Они могут передавать информацию через обмен РНК и уходить от иммунного ответа, игнорируя лекарства и вакцины. Вопрос о том, является ли вирус живым, остается открытым до сих пор.

Самый опасный враг

Сегодня вирус, не реагирующий на антибиотики, - самый страшный враг человека. Открытие противовирусных препаратов немного облегчило положение, но СПИД и гепатиты до сих пор не побеждены.

Вакцины дают защиту лишь от некоторых сезонных штаммов вирусов, но их способность быстро мутировать делает прививки неэффективными уже на следующий год. Самой серьезной угрозой населению Земли может стать неспособность вовремя справиться с очередной вирусной эпидемией.

Грипп - только малая часть «вирусного айсберга». Гуляющая по Африке вирусная инфекция «Эбола», привела к введению карантинных мероприятий по всему миру. К сожалению, заболевание крайне сложно поддается лечению, и процент летальных исходов пока велик.

Особенностью вирусов стала их невероятно быстрая способность размножаться. Вирус-бактериофаг способен превосходить по скорости размножения бактерию в 100 тысяч раз. Поэтому спасти человечество от смертельной угрозы пытаются ученые-вирусологи всех стран мира.

Основными мерами профилактики вирусных инфекций являются: прививки, соблюдение правил личной гигиены и своевременное обращение к врачу в случае заражения. Одним из симптомов стала высокая температура, которую невозможно сбить самостоятельно.

Паниковать при вирусном заболевании не стоит, но осторожность может, в буквальном смысле, спасти вам жизнь. Врачи говорят, что мутировать инфекции будут столько, существовать человеческая цивилизация, и ученым предстоит сделать еще много важных открытий в происхождении и поведении вирусов, а также в борьбе с ними.

Вначале вирусы считали ядовитыми веществами, затем - одной из форм жизни, потом - биохимическими соединениями. Сегодня предполагают, что они существуют между живым и неживым мирами и являются основными участниками эволюции.

В конце XIX века было установлено, что некоторые болезни, вызывают частицы, похожие на бактерии, но гораздо более мелкие. Поскольку они имели биологическую природу и передавались от одной жертвы к другой, вызывая одинаковые симптомы, вирусы стали рассматривать как мельчайшие живые организмы, несущие генетическую информацию.

Низведение вирусов до уровня безжизненных химических объектов произошло после 1935 г., когда Уэнделл Стэнли (Wendell Stanley) впервые закристаллизовал вирус табачной мозаики. Обнаружилось, что кристаллы состоят из сложных биохимических компонентов и не обладают необходимым для биологических систем свойством - метаболической активностью. В 1946 г. ученый получил за эту работу Нобелевскую премию по химии, а не по физиологии или медицине.

Дальнейшие исследования Стэнли четко показали, что любой вирус состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), упакованной в белковую оболочку. Помимо защитных белков у некоторых из них есть специфические вирусные белки, участвующие в инфицировании клетки. Если судить о вирусах только по этому описанию, то они действительно больше похожи на химические субстанции, чем на живой организм.

Но когда вирус проникает в клетку (после чего ее называют клеткой-хозяином), картина меняется. Он сбрасывает белковую оболочку и подчиняет себе весь клеточный аппарат, заставляя его синтезировать вирусные ДНК или РНК и вирусные белки в соответствии с инструкциями, записанными в его геноме. Далее происходит самосборка вируса из этих компонентов и появляется новая вирусная частица, готовая инфицировать другие клетки.Такая схема заставила многих ученых по-новому взглянуть на вирусы. Их стали рассматривать как объекты, находящиеся на границе между живым и неживым мирами. Интересен следующий факт: при том, что долгое время биологи рассматривали вирус как "белковую коробку", наполненную химическими деталями, они использовали его способность к репликации в хозяйской клетке для изучения механизма кодирования белков. Современная молекулярная биология во многом обязана своими успехами информации, полученной при изучении вирусов.

Бактерия же - живой организм, и хотя она состоит всего из одной клетки, она может вырабатывать энергию и синтезировать вещества, обеспечивающие ее существование и воспроизведение. Что в этом контексте можно сказать о семени? Не всякое семя проявляет признаки жизни. Однако, находясь в покое, оно содержит тот потенциал, который получило от несомненно живой субстанции и который при определенных условиях может реализоваться. В то же время семя можно необратимо разрушить, и тогда потенциал останется нереализованным. В этом плане вирус больше напоминает семя, чем живую клетку: у него есть некие возможности, которые могут и не осуществиться, однако нет способности к автономному существованию.

На вопрос, какие явления характеризуют жизнь, биологи отвечают, что каждый живой организм имеет специфические форму и величину, внешнюю и внутреннюю организации, с которыми связана и специализация отдельных органов; живому организму свойственны движение, реакция на внешние раздражения, рост, процесс обмена веществ и, наконец, такая важная особенность живых организмов, как способность размножаться. С размножением связана и возможность наследственных изменений.

Впрочем, некоторые из перечисленных критериев жизни можно обнаружить и в неживой природе. Мы найдем в ней и известную степень организации, и движение, и реакцию на раздражение, и рост. У кристаллов поваренной соли есть внешняя и внутренняя организации; протекающие в них химические реакции — своего рода проявление реакции на раздражение, то есть чувствительности; кристаллы и ледники растут; все тела фактически находятся в движении. Если такое движение и не проявляется наглядно, то постоянно движутся молекулы и атомы.

Однако неживые предметы не могут размножаться, следовательно, у них нет наследственных изменений. Таким образом, живое от неживого отличается прежде всего тем, что может размножаться и изменяться от поколения к поколению.

Посмотрим с этой точки зрения на вирусы и попытаемся разобраться, живые это существа или неживые. Химику они напоминают крупные молекулы, способные к кристаллизации. Есть у них и черты, общие с живыми организмами, — они могут размножаться (но только внутри живых клеток) и, как доказано в последнее время, подвергаться наследственным изменениям. Эту двойственность, это сочетание свойств как существа, так и вещества, подчеркнул Т. Риверс, когда называл их «органулами» или «молекизмами» (комбинация слов: организм и молекула).

Так куда же следует относить вирусы — к живым или неживым образованиям? Стэнли так ответил на этот вопрос:

«Живые ли они или неживые — об этом можно спорить до бесконечности, не получая, по существу, удовлетворительного ответа на поставленный вопрос. В одном отношении вирусы схожи с живыми организмами, в другом — с обычными химическими молекулами, но отличаются как от первых, так и от вторых. Их двойственный характер и сравнительно примитивная структура, которую мы в состоянии уже довольно подробно изучать, дают нам возможность видеть в них, с одной стороны, живые существа, а с другой — химические молекулы, способные к размножению. Тем самым мы приближаемся к пониманию химической сущности процесса размножения, протекающего во всех других живых организмах. Кроме того, изучение вирусов открывает перед нами новую перспективу, поскольку мы видим не две якобы резко отделенные друг от друга группы, а лишь их все более возрастающую сложность. С точки зрения структуры — имеем возможность проследить весь ряд тесно связанных между собой объектов: от атома через простую молекулу, макромолекулу, вирус, бактерию и далее через рыб и млекопитающих вплоть до человека. С функциональной точки зрения — можем наблюдать процесс использования энергии от случайного движения различных молекул до идеальной гармонии тончайших биологических ритмов».