Вирусные факты о вирусах

10. Живые ли вирусы?
Вы можете подумать, что споры о том, что представляет собой жизнь, исчерпаны. Обычно мы понимаем, является ли что-то живым или нет, просто взглянув на это, но вирусы размывают границы. Они состоят из того, что мы ассоциируем с жизнью: белков, липидов и нуклеиновых кислот. Они даже делают то, что мы ассоциируем с жизнью: они размножаются и эволюционируют. Но ключевой факт заключается в том, что они не могут делать это самостоятельно. Чтобы вирус мог размножаться, он должен заразить клетку-хозяина и установить контроль над её метаболизмом. Большинство учёных думают о вирусах как о неживых соединениях химических веществ, у которых отлично получается делать копии самих себя.

Тем не менее, есть исследователи, которые считают вирусы очень даже живыми. Они ссылаются на сложность их геномов и скорость эволюции. Они утверждают, что когда мы представляем вирусы в виде маленьких капсул ДНК или РНК, мы считаем их мёртвыми. Но бактериальная спора мертва, когда она неактивна. Как только вирус проникает в клетку и начинает выполнять сложную задачу по созданию новых копий самого себя, по мнению учёных, верно рассматривать его как живой организм.

9. Вирусы могут быть источником жизни
Эволюция – это лучший способ понять, как развивалась и менялась жизнь на Земле, однако многие люди утверждают, что эволюция ничего не может рассказать нам о происхождении самой жизни. Одна гипотеза, однако, использует эволюцию, чтобы объяснить, как могла возникнуть жизнь в том виде, в каком мы её знаем.

В начале была РНК, молекула, тесно связанная с ДНК. Но самое главное – РНК может скручивать и формировать молекулярные структуры, способные создавать копии самих себя. После того как образуется первая молекула РНК, она начинает быстро размножаться. Если бы развились мутации, которые позволили бы ей стать лучше в создании большего количества копий, то она бы превзошла другие нити РНК. Таким образом, неживые молекулы могут эволюционировать.

Что использует РНК и ДНК для репликации? Вирусы. Согласно гипотезе вирусного мира, первыми появились вирусы, и те, которые могли заражать клеточные организмы, сохранились до наших дней.

8. Вы – это в основном вирусы
Вирусы повсюду. Везде, где присутствует жизнь, есть вирусы. В то время как воздействие одних вирусов вполне очевидно, другие настолько безвредны, что мы даже не осознаём их.

Мы привыкли рассматривать человека как массу из тканей и клеток, которые разделяют нашу ДНК. В теле насчитывается около 10 000 000 000 000 000 клеток, которые являются человеческими. Однако это число ничтожно мало по сравнению с бактериями, которые живут внутри и снаружи нас. В любом человеке бактериальных клеток в десять раз больше, чем человеческих. А ещё есть вирусы. Каждый человек носит в себе в сто раз больше вирусов, чем человеческих клеток.

В то время как одни из этих вирусов нацелены на человеческие клетки, другие стремятся заразить бактерии, с которыми мы делим наши тела.

7. Вирусные антибиотики
Одной из самых больших угроз в современной медицине является устойчивость бактерий к антибиотикам. Если антибиотики не убивают бактериальные инфекции, мы фактически возвращаемся в досовременную эпоху, когда простая царапина могла привести к смерти. Вирусы могут быть нашими спасителями.

Бактерии, как и мы, становятся жертвами вирусов. Фаги – это вирусы, которые заражают бактерии. Как только фаг заражает бактерию, он реплицирует сотни или тысячи копий самого себя и расщепляет бактерию, порождая больше вирусов, чтобы заразить ещё больше бактерий. Если вы нашли фаг, который убивает опасную бактерию, вы, возможно, обнаружили решение проблемы устойчивости к антибиотикам.

Много исследований проводится в области фаготерапии (так называются эти методы лечения), и учёные взволнованы возможностью получения новых методов лечения бактериальных инфекций. Но идея использования фагов не совсем нова. Когда в 1926 году в Индии разразилась эпидемия холеры, врачи брали кал у выздоравливавших людей и давали его больным. Многие из тех, кого лечили этим несколько ужасным методом, избавлялись от болезни. Вероятно, ответ кроется в фаговых вирусах, нацеленных на бактерии холеры.

6. Нобелевские премии
Если вы хотите получить Нобелевскую премию, то вирусы могут помочь вам в этом. В 2020 году исследователи были удостоены Нобелевской премии по медицине за открытие вируса гепатита С. Однако присуждение Нобелевских премий по вирусологии уходит далеко в прошлое.

Впервые вирусы были открыты в 1892 году, когда Дмитрий Ивановский обнаружил, что табачные растения можно заразить болезнью путём введения жидкости, которая была пропущена через фильтр, слишком маленький для проникновения бактерий. Невидимый инфекционный агент вскоре был назван вирусом – от латинского слова, означающего «яд», или слизистая жидкость. Некоторые думали, что вирус – это жидкость, но Уэнделл Стэнли сумел выделить вирус табачной мозаики и превратить его в кристаллы для исследований; он доказал, что вирусы – это частицы. В 1946 году он получил Нобелевскую премию за свою работу.

С тех пор исследователи вирусов не раз получали Нобелевскую премию либо за разработку методов лечения вирусной инфекции (например, за создание вакцины против жёлтой лихорадки), либо за выяснение того, как вирусы, подобные папилломавирусу, вызывают рак шейки матки.

5. Ошеломляющие цифры
Невозможно подсчитать количество вирусных частиц на Земле. К тому времени, как вы их посчитаете, оно изменится. Однако учёные могут дать приблизительную оценку. Количество вирусов от 1030 до 1032; можно сказать, что на Земле – около 1031 вирусов. Это 1 с 31 нулями. Для сравнения: в наблюдаемой вселенной есть 1021 звёзд.

Все эти вирусы находятся на планете, но мы их не видим. Это позволяет понять, насколько они малы на самом деле. Так что же произойдёт, если вы возьмёте несколько очень тонких пинцетов и уложите все эти вирусы в одну линию? Средний размер вируса составляет около 125 нанометров – миллиардных долей метра. Разделите количество вирусов на их средний размер, чтобы узнать, насколько далеко протянется «цепочка».

Ответ: её длина составит 800 миллионов световых лет. Она выйдет далеко за пределы ближайшей галактики и минует соседние скопления галактик.

4. Крошечные вирусы
Мы поняли, что вирусы могут быть маленькими, но насколько? Это зависит от их нуклеиновых кислот. Вирус – это, по сути, просто оболочка вокруг какой-то ДНК или РНК. Эта оболочка помогает ДНК или РНК попасть в клетку-хозяина, а нуклеиновые кислоты заставляют клетку-хозяина создавать больше оболочек, чтобы вирус мог распространяться. Сколько генов может потребоваться?

В случае цирковирусов, которые заражают свиней, всего три гена. Вся длина их генома составляет всего 1726 пар оснований, по сравнению с геномом человека, насчитывающим более трёх миллиардов пар оснований. Имея всего три гена, вирус способен проникать в клетку и размножаться. С таким коротким геномом вирусу нужна небольшая оболочка. Цирковирусы имеют всего 17 миллиардных метра в поперечнике.

Некоторые исследователи пытаются получить ещё меньшие вирусы. Одна группа заявила, что вывела искусственный вирус из белка и ДНК длиной 12 миллиардных метра. Есть надежда, что искусственные вирусы помогут в разработке передовых методов лечения.

3. Гигантские (реанимированные) вирусы
Не все вирусы довольствуются тем, чтобы оставаться крошечными. Некоторые из них могут стать довольно большими. Когда исследователи искали бактерии в градирне, они наткнулись на то, что считали бактериями, но не могли идентифицировать их. Лишь позже было обнаружено, что они представляют собой совершенно новый тип гигантского вируса. Они назвали его мимивирусом, поскольку это был вирус, иМИтирующий МИкроб. Его геном насчитывает более 12 миллионов пар оснований, а сам вирус крупнее самых маленьких бактерий.

С тех пор были обнаружены и другие гигантские вирусы, некоторые из них – в самых неожиданных местах. В 2014 году в тундре России был обнаружен самый крупный в истории вирус. Образцы, в которых он был найден, были старше 30 000 лет. Учёные, естественно, попытались реанимировать его.

Они подвергли амёб воздействию размороженного вируса, поскольку известно, что другие гигантские вирусы заражают эти одноклеточные организмы. Несмотря на то, что они были из каменного века, вирусы успешно проникли в клетки и размножились. Способность вирусов оставаться активными после столь долгого времени привела к предположениям, что таяние вечной мерзлоты может высвободить давно забытые человеческие патогены.

2. Вирусы на вирусах
Мамавирус – это ещё один гигантский вирус, который был обнаружен в градирне; но что больше всего взволновало учёных, так это открытие другого вируса, связанного с ним. Этот гораздо меньший вирус охотится на мамавирус, как паразит. Из-за этого исследователи назвали его спутником, а вирусы, которые атакуют другие вирусы, известны как спутниковые вирусы.

Спутник не способен самостоятельно заразить амёбу и размножаться. Он может размножаться только в амёбах, уже заражённых мамавирусом. Спутник использует белки репликации вируса, чтобы сделать копии самого себя.

Даже вирусы не застрахованы от коварных методов вирусной инвазии.

1. Вы частично являетесь вирусом
Все люди являются носителями того или иного типа вируса – они есть даже в нашем геноме. Некоторые вирусы не довольствуются простым размножением в наших клетках. Некоторые используют молекулярные механизмы, чтобы разрезать нашу ДНК и внедрить в неё свою. Если они сделают это со сперматозоидами или яйцеклетками, то их ДНК может передаваться из поколения в поколение. На протяжении миллионов лет это происходило так часто, что около 8% всего генома любого человека состоит из вирусов, которые прочно засели внутри нас.

Вирусы в геномах могут даже использоваться для отслеживания эволюции. Если два вида заражает один и тот же вирус, то это может говорить о том, что общий предок обоих был заражён до того, как они эволюционировали в отдельные виды.

Если вирусы застревают в нашем геноме, передаваясь другим поколениям, они могут оказать большое влияние на эволюцию. Вирусы в основном становятся неактивными и смешиваются, что иногда может быть полезным. Так, к примеру, некоторые человеческие гены активируются, используя промоторные области вирусной ДНК.