Вирусы являются одними из самых загадочных существ на планете. Они не имеют клеточной структуры, что делает их промежуточным звеном между живыми организмами и неживой природой. Их уникальный цикл развития, повсеместное распространение и способность встраиваться в геном людей, животных, растений и бактерий таят тысячи загадок для современной науки.
Содержание
Что такое вирусы?
Вирусы — это инфекционные агенты неклеточной организации, являющиеся строгими внутриклеточными паразитами. То есть для воспроизведения себе подобных им необходимо инфицировать клеточный организм.
Все представители царства Vira (Вира) не имеют клеточной структуры, чем вирусы и отличаются от других живых организмов.
Открытие новой формы жизни
Эволюционное происхождение вирусных агентов остаётся загадкой: существую несколько гипотез, из которых сложно выбрать верную.
Одна из самых распространённых теорий предполагает, что они были частью генетического материала бактерий. Другая теория гласит, что представители царства Vira были клеточными структурами с собственным генетическим материалом — плазмидами бактерий или митохондриями эукариотических клеток.
Эукариоты — это живые организмы, клетки которых имеют ядро. К этой группе относятся животные, растения и грибы. Бактерии относятся к прокариотам — одноклеточным организмам, не имеющим ядра.
Некоторые клеточные структуры как эукариотических, так и прокариотических организмов имеют автономный генетический материал, представленный ДНК. Он, как и гены в ядре, несёт наследственную информацию и кодирует некоторые белки.
Однако заболевания человека вирусной этиологии известны с древних времён. Так, знаменитый древнегреческий врач Гиппократ описывал симптомы гриппа, который он называл «перинфским кашлем», герпеса и других вирусных заболеваний.
Ещё до открытия вирусов как отдельной формы жизни Эдвард Дженнер разработал вакцину от натуральной оспы, а Луи Пастер — от бешенства.
Сейчас вирусология активно развивается благодаря появлению электронных микроскопов высокого разрешения, молекулярно-генетических и иммунологических методов исследования.
Строение
Основная структура вирусных агентов — это нуклеиновая кислота. В отличии от иных живых организмов, имеющих в клетках как ДНК, так и РНК, вирусный геном может быть представлен только одним типом нуклеиновой кислоты, чем и отличаются ДНК и РНК вирусы.
Вирусные агенты могут иметь простое или сложное строение.
Представители царства Vira могут иметь различную форму, определяемую строением внешней оболочки. Например, вирус бешенства имеет пулевидную форму, а вирус Эбола — нитевидную.
Размножение
Для размножения вирусным агентам необходимо встроиться в клетку и использовать её структуры для образования копий собственного генома. Этот процесс происходит в шесть этапов.
- Прикрепление к мембране клетки с помощью специфических белков на оболочке вируса и рецепторов на клеточной оболочке.
- Проникновение в клетку.
- Освобождение от белковой оболочки.
- Синтез вирусных компонентов — нуклеиновой кислоты и элементов белковой оболочки.
- Сборка путём образования химических связей между компонентами.
- Выход из клетки: может происходить путём разрушения клетки или отделением вместе с участком клеточной мембраны.
Особенности жизненного цикла
Существование вирусных агентов сводится к инфицированию клеток и воспроизведению своих копий. Однако это может происходить в нескольких формах:
- продуктивная — образование копий вирусных агентов и их выход из заражённых клеток;
- персистирующая — копии вирусного агента образуются внутри клетки длительно, но менее активно, чем при продуктивной форме;
- абортивная — нарушение самовоспроизведения вирусного агента на одном из этапов приводит к прерыванию инфекционного процесса;
- интегративная — вирусный генетический материал встраивается в ДНК клетки и сосуществует внутри неё.
Встраиваясь в геном клетки, они приводят к нарушению деления клеток. К онкогенным вирусам относятся вирус гепатита В, вирус папилломы человека и другие.
Почему вирусы стоят особняком от других царств живой природы?
Чем отличаются вирусы от представителей других царств живой природы и почему их считают уникальной формой жизни? Чтобы разобраться в этом нужно перечислить различия вирусов и разных царств прокариотических и эукариотических организмов.
Различия между вирусами и прокариотами
К прокариотическим организмам относятся бактерии и археи. До открытия царства Vira прокариоты считались простейшей формой жизни: они не имеют оформленного клеточного ядра и мембранных органелл, таких как митохондрии и эндоплазматическая сеть, а размножение у них происходит только бесполым путём.
Вирусы, в отличии от прокариот, не имеют цитоплазмы, клеточной стенки, рибосом и цитоплазматической мембраны. Кроме того, вирусные агенты не могут существовать самостоятельно, потому что их процесс размножения требует внедрения в клетку.
В свою очередь большинство прокариотических организмов не нуждаются в других клеточных организмах для воспроизведения себе подобных — они имеют собственные внутриклеточные системы для репликации нуклеиновых кислот и синтеза белков.
Различия между вирусами и бактериями
Бактерии являются прокариотическими организмами, и их основные различия с вирусами перечислены выше. Однако домен бактерий обширен и включает в себя микроорганизмы, отличающиеся друг от друга по используемым источникам углерода и энергии, местам обитания и влиянию на человека.
Поскольку вирусные агенты являются облигатными внутриклеточными паразитами, уместно сравнивать их с облигатными паразитами, принадлежащими к домену бактерий. К этой группе относятся патогенные микроорганизмы — риккетсии из класса альфа-протеобактерии и хламидии, относящиеся к одноимённому классу.
По размеру эти микроорганизмы сравнимы с крупными вирусами и не культивируются на питательных средах — благодаря этим свойствам риккетсии и хламидии иногда называют промежуточным звеном между бактериями и вирусными агентами.
Но эти микроорганизмы имеют клеточную структуру, включающую клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, рибосомы и другие характерные элементы. Более того, паразитизм вирусов принципиально отличается: вирусные агенты используют клетку не как источник энергии, а как «фабрику» для производства собственных копий. Это делает вирусы уникальной формой жизни.
Бактериофаги используют в медицине в качестве альтернативы антибиотикам для профилактики и лечения некоторых бактериальных заболеваний, например, дизентерии.
Различия между вирусами и грибами
Грибы признаны уникальными существами: они сочетают в себе признаки животных и растений. Это царство включает в себя разнообразных представителей, начиная от одноклеточных и заканчивая шляпочными грибами — разница между ними колоссальна.
Однако даже микроскопические грибы легко отличать от представителей царства Vira. Грибы являются эукариотами и содержат оформленное клеточное ядро, рибосомы, митохондрии и прочие органоиды.
Кроме того, грибы обладают мицелием, состоящим из тонких ветвящихся нитей — гиф. Такая структура характерна только для этого царства.
Отличия вирусов от растений и животных
С вирусными агентами уместно сравнивать одноклеточных животных и растений. К одноклеточным животным относятся, например, инфузории и амёбы, а к одноклеточным растениям — хламидомонады.
Однако даже самые простые представители этих царств имеют замысловатое клеточное строение и способность самостоятельно размножаться, что не характерно для вирусов.
Видео по теме статьи
В видеоролике ниже рассказывается о эволюции и происхождении вирусов.
Заключение
Когда говорят «перечислите отличия вирусов от других форм жизни», многие обыватели путаются. Но изучив статью выше, легко разобраться в этом вопросе. Они считаются уникальными существами — их способность встраиваться в геном и использовать органоиды клетки для создания собственных копий на протяжении десятилетий волнует научное сообщество. Эти загадочные организмы несут для человечества не только вред: их использование в прикладных и исследовательских целях может кардинально изменить такие научные области как генная инженерия и биотехнология. Вирусологам предстоит предложить ответы на фундаментальные вопросы медицины и биологии, однако уже сейчас представители царства Vira используются в здравоохранении для создания вакцин и лечения инфекционных заболеваний.
