Но, с другой стороны, характерная особенность всех живых организмов состоит еще и в том, что потомство может отличаться от родителей. Вирусы не исключение – у них тоже постоянно происходит образование новых форм. Более того, у вирусов этот процесс идет намного быстрее, чем у других биологических видов, потому что вирусы быстро размножаются и дают огромное количество потомков. Естественный отбор возникающих вариантов постоянно приводит к появлению новых вирусов.
Вирусная инфекция
По–разному складываются судьбы клеток, в которые проник вирус.
Некоторые вирусы, размножившись в клетке и полностью использовав ее ресурсы, разрушают клетку и вызывают ее гибель. В других случаях клетка, почувствовав, что в нее проник вирус, кончает жизнь самоубийством. Бывает и так, что зараженную клетку убивают клетки иммунной системы, исполняя свой служебный долг по защите организма от вирусной инфекции.
Впрочем, вирусная инфекция далеко не всегда заканчивается гибелью зараженной клетки. Например, нитевидные бактериофаги осторожно выползают из зараженной бактерии, и та продолжает жить. Чрезвычайно редко убивают зараженные клетки вирусы растений. Их нуклеиновая кислота расползается по соседним клеткам, пока размножившиеся вирусные частицы не заполонят все растение.
Тельца–включения. Такие памятники в знак своего пребывания в клетке сооружают некоторые вирусы
Многим вирусам клеточное окружение приходится настолько по душе, что они оставляют всякую мысль о том, чтобы еще куда–нибудь стремиться. Они встраивают свою нуклеиновую кислоту в хромосому хозяина и остаются в клетке до конца ее жизни. Часто они никак не обозначают своего присутствия, делая вид, что их там нет. И клетка их тоже как бы не замечает. Другие вирусы вынуждены вести с клеткой постоянную "разъяснительную работу", чтобы не быть выставленными за дверь, а продолжать оставаться частью ее генетического материала. Для этого они непрерывно (за ее счет) образуют различные вирусные белки. Иногда такие белки приносят пользу не только вирусу, но и клетке.
Порой вирус дарит клетке бессмертие, но это не идет на пользу ни клетке, ни вирусу. Клетка, зараженная таким вирусом, резко меняет свое поведение. Она перестает замечать окружающих и предается безудержной экспансии, непрерывно производя все новые и новые копии себе подобных. Этот процесс порой заходит так далеко, что гибнут все – и организм, в котором завелась такая клетка, и сама клетка, и вирус.
Но большинству вирусов не свойственно ограничиваться клеткой, в которую они попали при заражении. Размножившись в ней, выжав из нее все соки, они навсегда покидают ее уже совершенно бесполезную оболочку и проникают в другие клетки того же организма. В зараженном организме разворачивается борьба между вирусом, который хотел бы использовать все его ресурсы в собственных узкокорыстных целях, и организмом, который разными путями стремится этого не допустить. Эта борьба называется инфекционным процессом или просто инфекцией, и порой достигает такого накала, что ощущается как болезнь.
Так устроена плазматическая мембрана клетки.В двойной слой фосфолипидов (1) встроены различные клеточные белки (2). Именно в такую мембрану заворачиваются дочерние вирусные частицы, когда они покидают клетку. Предварительно вирусные белки вытесняют клеточные белки из мембраны
Вирусы и их хозяева
Вирусам нельзя задерживаться в одном–единственном организме. Смерть организма грозит вирусу гибелью, и необходимо заблаговременно озаботиться поисками нового пристанища. Поэтому, размножившись в одном, вирусы стремятся заразить другие организмы, для чего освоили необходимые способы перемещения.
Правда, кого угодно вирус заразить не может. Для того чтобы обеспечить дальнейшее существование, ему придется отыскать такой организм, в клетках которого он может размножаться, и суметь проникнуть в него. Такой вид организмов называется хозяином вируса.
Каждый вид вируса имеет определенный круг восприимчивых хозяев. Одни вирусы заражают только животных определенных видов, другие – только определенные виды растений. Есть вирусы, способные размножаться и в клетках насекомого, и в клетках растения, на котором это насекомое питается. Вирусы бактерий заражают только бактерии, каждый вирус – свою. За пределы своего круга вирус обычно не выходит, но этот круг может быть и очень узким, и очень широким. Например, вирус натуральной оспы заражает только человека, а вирус огуречной мозаики заражает множество видов растений из сорока семейств. Вирусы растений безвредны для человека, и можно не опасаться заразиться, например, вирусами картофеля, употребляя в пищу зараженные клубни.
Эпидемия вирусных заболеваний
При наличии большого количества восприимчивых хозяев и эффективного способа перемещения от одного хозяина к другому вирус способен быстро распространиться между ними. Часто вирусы животных и человека передаются от зараженного организма к здоровому воздушным путем. Известно немало вирусов, которые распространяются через воду и пищу. Многие вирусы животных и человека передаются комарами, москитами и клещами, а вирусы растений – тлями, цикадками, трипсами и нематодами. Нередко вирусы проникают из одного организма в другой при прямом контакте, в том числе при половом. Некоторые вирусные болезни передаются внутриутробно, то есть от матери еще не родившемуся ребенку. Зараженная самка насекомого часто заражает вирусом потомство, откладывая зараженные яйца. Некоторые вирусы растений передаются семенами.
Форма и сравнительные размеры некоторых вирусов: 1 – (fitpyc натуральной оспы; 2 – вирус иммунодефицита человека; 3 – вирус мозаики цветной капусты; 4 – вирус полиомиелита; 5 – вирус X картофеля; 6 – вирус бешенства; 7 – аденовирус; 8 – вирус деформации побегов какао; 9 – бактериофаг Т2; 10 – вирус табачной мозаики
Процесс возникновения и распространения инфекционного заболевания среди людей называется эпидемией, то есть, по–гречески, "повальной болезнью". Тот же процесс у животных называется эпизоотией, а у растений эпифитотией.
Остановить эпидемию иногда удается, препятствуя распространению вируса, обрывая эпидемические цепочки, образующиеся между людьми. Однако, гораздо чаще эпидемия самоограничивается, то есть идет на убыль и в конце концов прекращается, когда вирус исчерпал доступный ему запас восприимчивых хозяев и уткнулся в непробиваемую стену хозяев, устойчивых к заражению – например, обладающих иммунитетом к этому вирусу. Наступившие тяжелые времена вирусы переживают в организме вирусоносителей, хладнокровно ожидая восстановления численности восприимчивых хозяев или изменяясь таким образом, что становятся заразными для хозяев, прежде невосприимчивых к ним.
Вирусы человека и животных
От каких только вирусов не страдает человек! Одни поражают респираторный тракт, размножаясь в носоглотке, трахее и бронхах, нередко добираясь до легких. Другие предпочитают селиться в кишечнике, вызывая диареи или, попросту, поносы. Нейротропные вирусы проникают в нервные клетки. Одни из самых опасных вирусов – это возбудители геморрагических лихорадок. Они поражают стенки кровеносных сосудов, вызывая тяжелые нарушения кровообращения. Некоторые вирусы вызывают образование опухолей.
С чего же начать?
А начнем, пожалуй, с вируса гриппа. Потому что грипп – самое распространенное вирусное заболевание человека и одно из самых опасных. Девяносто процентов всех инфекций – это именно грипп и гриппоподобные респираторные заболевания. Да и по причиняемому им экономическому ушербу грипп находится на первом месте среди болезней. Итак, грипп.
Грипп
Грипп длится не более двух недель, но он очень опасен. Считается, что каждый перенесенный грипп укорачивает жизнь на один год – столь велика нагрузка на весь организм при этом заболевании.
Сейчас известны 3 типа вируса гриппа: А, В и С (буквы это латинские, поэтому по–русски произносятся как "а", "б" и "ц"). В сердцевине вириона находится генетический материал вируса: восемь молекул однонитевой РНК. Каждая из них заключена в белковый футляр и представляет собой отдельный ген. Все это упаковано в общую оболочку из так называемого белка "М", поверх которой есть еще одна, состоящая из липидов. Липидная оболочка пронизана белками двух видов – гемагглютинином и нейраминидазой, которые внутри вириона заякорены за белок М, а снаружи, как шипы, далеко выступают над поверхностью вирусной частицы. Хотя на рисунке изображена сферическая частица вируса гриппа, на самом деле его форма изменчива, и нередко встречаются даже нитевидные частицы.
Электронная микрофотография частиц вируса гриппа
Передается вирус от больного человека к здоровому воздушно–капельным или, как еще говорят, аэрогенным путем, вместе с капельками слюны и слизи, вылетающими при кашле и чихании. Попав на слизистую поверхность дыхательных путей, вирус, недолго думая, внедряется в клетки эпителия. Конечно, просто так ни один вирус внутрь клетки не попадет. Но у вируса гриппа есть ключик – тот самый гемагглютинин. С его помощью вирус определяет, подходит ли клетка для заражения, и, если подходит, открывает входную калитку. Липидная оболочка вируса и наружная мембрана клетки хозяина устроены одинаково и охотно сливаются в одну. Оставив, таким образом, верхнюю одежду при входе, полураздетый вирус попадает в цитоплазму клетки и принимается за дело, то есть за образование новых, дочерних вирусных частиц. Клетки, в которые вирус гриппа способен проникнуть, разбросаны по всей поверхности дыхательных путей, но больше всего их в трахее.
Схема строения вируса гриппа: 1 – вирусная РНК в сердцевине вириона; 2 – белковая оболочка (капсид); 3