Как избавиться от вирусов и бактерий

Кирилл Стасевич, биолог

Какие слабые места антибиотики находят у бактерий?

Во-первых, клеточная стенка. Любой клетке нужна какая-то граница между ней и внешней средой — без этого и клетки-то никакой не будет. Обычно границей служит плазматическая мембрана — двойной слой липидов с белками, которые плавают в этой полужидкой поверхности. Но бактерии пошли дальше: они кроме клеточной мембраны создали так называемую клеточную стенку — довольно мощное сооружение и к тому же весьма сложное по химическому строению. Для формирования клеточной стенки бактерии используют ряд ферментов, и если этот процесс нарушить, бактерия с большой вероятностью погибнет. (Клеточная стенка есть также у грибов, водорослей и высших растений, но у них она создаётся на другой химической основе.)

Во-вторых, бактериям, как и всем живым существам, надо размножаться, а для этого нужно озаботиться второй копией

Третья мишень антибиотиков — это трансляция, или биосинтез белка. Известно, что ДНК хорошо подходит для хранения наследственной информации, но вот считывать с неё информацию для синтеза белка не очень удобно. Поэтому между ДНК и белками существует посредник — матричная РНК. Сначала с ДНК снимается РНК-копия, — этот процесс называется транскрипцией, а потом на РНК происходит синтез белка. Выполняют его рибосомы, представляющие собой сложные и большие комплексы из белков и специальных молекул РНК, а также ряд белков, помогающих рибосомам справляться с их задачей.

Например, клеточная стенка бактерий — мишень для хорошо известного антибиотика пенициллина: он блокирует ферменты, с помощью которых бактерия осуществляет строительство своей внешней оболочки. Если применить эритромицин, гентамицин или тетрациклин, то бактерии перестанут синтезировать белки. Эти антибиотики связываются с рибосомами так, что трансляция прекращается (хотя конкретные способы подействовать на рибосому и синтез белка у эритромицина, гентамицина и тетрациклина разные). Хинолоны подавляют работу бактериальных белков, которые нужны для распутывания нитей ДНК; без этого ДНК невозможно правильно копировать (или реплицировать), а ошибки копирования ведут к гибели бактерий. Сульфаниламидные препараты нарушают синтез веществ, необходимых для производства нуклеотидов, из которых состоит ДНК, так что бактерии опять-таки лишаются возможности воспроизводить свой геном.

Почему же антибиотики не действуют на вирусы?

Что произойдёт, если к клеткам с вирусной инфекцией добавить, например, антибиотик, прерывающий процесс образования клеточной стенки? Никакой клеточной стенки у вирусов нет. И потому антибиотик, который действует на синтез клеточной стенки, ничего вирусу не сделает. Ну а если добавить антибиотик, который подавляет процесс биосинтеза белка? Всё равно не подействует, потому что антибиотик будет искать бактериальную рибосому, а в животной клетке (в том числе человеческой) такой нет, у неё рибосома другая. В том, что белки и белковые комплексы, которые выполняют одни и те же функции, у разных организмов различаются по структуре, ничего необычного нет. Живые организмы должны синтезировать белок, синтезировать РНК, реплицировать свою ДНК, избавляться от мутаций. Эти процессы идут у всех трёх доменов жизни: у архей, у бактерий и у эукариот (к которым относятся и животные, и растения, и грибы), — и задействованы в них схожие молекулы и надмолекулярные комплексы. Схожие — но не одинаковые. Например, рибосомы бактерий отличаются по структуре от рибосом эукариот из-за того, что рибосомная РНК немного по-разному выглядит у тех и других. Такая непохожесть и мешает антибактериальным антибиотикам влиять на молекулярные механизмы эукариот. Это можно сравнить с разными моделями автомобилей: любой из них довезёт вас до места, но конструкция двигателя может у них отличаться и запчасти к ним нужны разные. В случае с рибосомами таких различий достаточно, чтобы антибиотики смогли подействовать только на бактерию.

До какой степени может проявляться специализация антибиотиков? Вообще, антибиотики изначально — это вовсе не искусственные вещества, созданные химиками. Антибиотики — это химическое оружие, которое грибы и бактерии издавна используют друг против друга, чтобы избавляться от конкурентов, претендующих на те же ресурсы окружающей среды. Лишь потом к ним добавились соединения вроде вышеупомянутых сульфаниламидов и хинолонов. Знаменитый пенициллин получили когда-то из грибов рода пенициллиум, а бактерии стрептомицеты синтезируют целый спектр антибиотиков как против бактерий, так и против других грибов. Причём стрептомицеты до сих пор служат источником новых лекарств: не так давно исследователи из Северо-Восточного университета (США) сообщили о новой группе антибиотиков, которые были получены из бактерий Streptomyces hawaiensi, — эти новые средства действуют даже на те бактериальные клетки, которые находятся в состоянии покоя и потому не чувствуют действия обычных лекарств. Грибам и бактериям приходится воевать с каким-то определённым противником, кроме того, необходимо, чтобы их химическое оружие было безопасно для того, кто его использует. Потому-то среди антибиотиков одни обладают самой широкой антимикробной активностью, а другие срабатывают лишь против отдельных групп микроорганизмов, пусть и довольно обширных (как, например, полимиксины, действующие только на грамотрицательные бактерии).

Более того, существуют антибиотики, которые вредят именно эукариотическим клеткам, но совершенно безвредны для бактерий. Например, стрептомицеты синтезируют циклогексимид, который подавляет работу исключительно эукариотических рибосом, и они же производят антибиотики, подавляющие рост раковых клеток. Механизм действия этих противораковых средств может быть разным: они могут встраиваться в клеточную ДНК и мешать синтезировать РНК и новые молекулы ДНК, могут ингибировать работу ферментов, работающих с ДНК, и т. д., — но эффект от них один: раковая клетка перестаёт делиться и погибает.

Возникает вопрос: если вирусы пользуются клеточными молекулярными машинами, то нельзя ли избавиться от вирусов, подействовав на молекулярные процессы в заражённых ими клетках? Но тогда нужно быть уверенными в том, что лекарство попадёт именно в заражённую клетку и минует здоровую. А эта задача весьма нетривиальна: надо научить лекарство отличать заражённые клетки от незаражённых. Похожую проблему пытаются решить (и небезуспешно) в отношении опухолевых клеток: хитроумные технологии, в том числе и с приставкой нано-, разрабатываются для того, чтобы обеспечить адресную доставку лекарств именно в опухоль.

Что же до вирусов, то с ними лучше бороться, используя специфические особенности их биологии. Вирусу можно помешать собраться в частицу, или, например, помешать выйти наружу и тем самым предотвратить заражение соседних клеток (таков механизм работы противовирусного средства занамивира), или, наоборот, помешать ему высвободить свой генетический материал в клеточную цитоплазму (так работает римантадин), или вообще запретить ему взаимодействовать с клеткой.

Вирусы не во всём полагаются на клеточные ферменты. Для синтеза ДНК или РНК они используют собственные белки-полимеразы, которые отличаются от клеточных белков и которые зашифрованы в вирусном геноме. Кроме того, такие вирусные белки могут входить в состав готовой вирусной частицы. И антивирусное вещество может действовать как раз на такие сугубо вирусные белки: например, ацикловир подавляет работу ДНК-полимеразы вируса герпеса. Этот фермент строит молекулу ДНК из молекул-мономеров нуклеотидов, и без него вирус не может умножить свою ДНК. Ацикловир так модифицирует молекулы-мономеры, что они выводят из строя ДНК-полимеразу. Многие РНК-вирусы, в том числе и вирус СПИДа, приходят в клетку со своей РНК и первым делом синтезируют на данной РНК молекулу ДНК, для чего опять же нужен особый белок, называемый обратной транскриптазой. И ряд противовирусных препаратов помогают ослабить вирусную инфекцию, действуя именно на этот специфический белок. На клеточные же молекулы такие противовирусные лекарства не действуют. Ну и наконец, избавить организм от вируса можно, просто активировав иммунитет, который достаточно эффективно опознаёт вирусы и заражённые вирусами клетки.

Итак, антибактериальные антибиотики не помогут нам против вирусов просто потому, что вирусы организованы в принципе иначе, чем бактерии. Мы не можем подействовать ни на вирусную клеточную стенку, ни на рибосомы, потому что у вирусов ни того, ни другого нет. Мы можем лишь подавить работу некоторых вирусных белков и прервать специфические процессы в жизненном цикле вирусов, однако для этого нужны особые вещества, действующие иначе, нежели антибактериальные антибиотики.

Очевидно, различия между бактериальными и эукариотическими молекулами и молекулярными комплексами, участвующими в одних и тех же процессах, для ряда антибиотиков не так уж велики и они могут действовать как на те, так и на другие. Однако это вовсе не значит, что такие вещества могут быть эффективны против вирусов. Тут важно понять, что в случае с вирусами складываются воедино сразу несколько особенностей их биологии и антибиотик против такой суммы обстоятельств оказывается бессилен.

Впрочем, главный побочный эффект от антибиотиков связан как раз с тем, что они вредят мирной желудочно-кишечной микрофлоре. Антибиотики обычно не различают, кто перед ними, мирный симбионт или патогенная бактерия, и убивают всех, кто попадётся на пути. А ведь роль кишечных бактерий трудно переоценить: без них мы бы с трудом переваривали пищу, они поддерживают здоровый обмен веществ, помогают в настройке иммунитета и делают много чего ещё, — функции кишечной микрофлоры исследователи изучают до сих пор. Можно себе представить, как чувствует себя организм, лишённый компаньонов-сожителей из-за лекарственной атаки. Поэтому часто, прописывая сильный антибиотик или интенсивный антибиотический курс, врачи заодно рекомендуют принимать препараты, которые поддерживают нормальную микрофлору в пищеварительном тракте пациента.

Как ученые создают новые лекарства? Рассказывает молекулярный биолог Константин Северинов

За эпидемиями экзотических вирусов в СМИ следят как за концом света, хотя ученые уже умеют с ними работать: геном китайского коронавируса был расшифрован за десять дней. При этом люди каждый день лечат банальную простуду антибиотиками из аптеки, даже не выясняя, какая у них инфекция — вирусная или бактериальная. Даже примитивные бактерии теперь становятся для нас смертельно опасны: они научились игнорировать антибиотики.

Текст:
Даниил Давыдов, Кирилл Руков

Пневмонию (то есть воспаление легких) могут вызвать и вирусы, и бактерии, но вот бороться с ними нужно совершенно по-разному.

Бактерии — это живые одноклеточные организмы. Попадая в человека, они размножаются, попутно повреждая клетки и ткани — так развивается болезнь. Чтобы бороться с бактериями, ученые разрабатывают специальные яды — антибиотики, которые убивают сам возбудитель внутри тела. Но чем чаще мы их используем, тем быстрее бактерии вырабатывают устойчивость к антибиотикам.

Вирусы — совсем другое, их даже вряд ли можно назвать живыми. Это просто оболочка, внутри которой гены — ДНК или РНК. Попадая в организм, вирус внедряет генетический материал в клетки и заставляет их штамповать свои копии. Очистить уже зараженное тело от вируса лекарствами невозможно, яды-антибиотики на них не действуют. Поэтому ученые придумали прививки — чтобы при встрече организм здорового, привитого человека сразу узнал вирус и не дал ему размножиться.

У большинства новых экзотических вирусов первоначальными хозяевами были животные ( как и у нового коронавируса из Китая — Прим. ред.). Возрастающее давление человека на дикую природу увеличивает количество контактов между людьми и экзотическим зверями — там, где они еще остались. Сначала эти новые вирусы высокопатогенны, то есть сильно вредят здоровью заразившегося. Но, адаптировавшись к человеку, они, как правило, становятся менее опасными, ведь для успешной эпидемии вирусу важно не убить зараженного хозяина, а распространиться на как можно большее количество особей.

Для обычных россиян вероятность подцепить бактериальную инфекцию, которая будет устойчива ко всем основным антибиотикам, сейчас гораздо выше, чем заразиться экзотическим вирусом, вспышка которого произошла в Африке или Китае.

Проблема с вирусами в том, что мы не умеем направленно уничтожать их внутри пациента. В этом принципиальное отличие от бактериальных болезней, где антибиотики действительно убивают возбудителя. Поэтому лучший способ предотвращения вирусных инфекций — вакцинация еще здоровых людей.

Современные методы молекулярной биологии позволяют создавать потенциальные вакцины против новых вирусов за полгода или даже за меньший срок. Однако затем потребуются еще несколько лет, чтобы доказать безопасность и эффективность вакцины, сертифицировать ее, ввести в график прививок, произвести в достаточных количествах и так далее. К тому времени про сегодняшний вирус все забудут, возникнет другой. Поэтому поголовное вакцинирование жителей России пока еще несуществующей вакциной от уханьского вируса, — дело совершенно ненужное. Хотя понятно, что деятельность по такой разработке очень выгодна и политикам, и ученым, и промышленникам, которые получают на нее контракты.

Ученые отделяют кусочки оболочки от вируса (поверхностные белки) таким же способом, каким создают и столь нелюбимые многими ГМО. Потом эти высокоочищенные препараты вводят в организм в надежде получить иммунный ответ — то есть антитела организма, которые будут узнавать эти кусочки, а следовательно, и вирус. Затем, чтобы доказать, что вакцина работает, необходимо продемонстрировать, что после прививки не будет происходить заражения и не разовьется болезнь. Делать это на людях неэтично: для китайского вируса вам пришлось бы провакцинировать группу здоровых людей, затем заразить их вирусом, а контрольную группу заразить без вакцинирования (из последних многие бы умерли). Поэтому опыты ставят на клеточных культурах или на животных, например крысах. Но даже это не гарантирует успех, ведь человек и модельное животное не одно и то же.

Это сложно и дорого. В основном ученые стремятся модифицировать уже существующие антибиотики. Но это нельзя делать до бесконечности, рано или поздно приходится искать новые (фармкомпании неохотно берутся за это, такой проект рискованный с точки зрения финансовых вложений: в среднем разработка одного успешного зарубежного лекарства занимает десять лет и обходится в 2,6 миллиарда долларов. — Прим ред.) .

Сама эта устойчивость у бактерий возникает в результате искусственного отбора — антибиотики широко применяются в сельском хозяйстве ( до 80 % всех антибиотиков вообще используют для лечения скота, причем примерно 97 % были куплены без рецепта , — прим. ред. ), в клиниках, а также обычными людьми в странах, где их отпускают без рецепта. Количество чувствительных к антибиотикам бактерий падает, количество устойчивых — увеличивается (например, самый первый антибиотик — пенициллин — сейчас уже не используется: у бактерий к нему развилась практически полная устойчивость. — Прим. ред.) .

С этой целью используют, например, бацитрацин, монензин и неомицин.

В лаборатории Северинова с этой целью используют стратегию биоинформатического геномного поиска: ищут в образцах генома бактерий участки, ответственные за синтез антибиотиков. Это очень медленный процесс, но в результате был найден принципиально новый антибиотик — клебсазолицин.

Принесла вам тут бактериологического оружия немножк в ленту.

Предвосхищая все вопросы. Не из моего учреждения, ничего конкретного об этом случае не знаю. pic.twitter.com/kYFv2ty5r4

Пока что имеющиеся антибиотики все еще работают в большинстве случаев. Но повсеместное распространение бактерий с устойчивостью приведет к катастрофическим с точки зрения современного человека последствиям, потому что мы вернемся в другую благословенную доантибиотиковую эру — с крайне высокой детской смертностью, смертностью от внутрибольничных инфекций, простых ран и тому подобного.

Правительства развитых стран должны обеспечивать проведение исследований в области наук о жизни на передовом уровне. Дело не только в финансировании, но и в создании условий для продуктивной работы ученых, в инфраструктуре, быстром обмене данными — то есть в том, без чего невозможна передовая наука. Сейчас оборудование и реагенты, которые нужны для быстрого определения новых возбудителей, создают и производят лишь в США, Великобритании и с недавнего времени в Китае. Понятно, что другие страны, которые полностью зависят от иностранных приборов и технологий, не смогут с ними конкурировать.

Все как всегда: соблюдайте правила гигиены, избегайте поездок в экзотические места, ведите размеренный и материально благополучный образ жизни — нужно иметь доступ к квалифицированным врачам. И постарайтесь ограничить использование антибиотиков.

1. Хозяйственные перчатки из резины, винила или латекса — они нужны для защиты рук от бактерий и агрессивных химических веществ. После уборки выбросьте их в мусор — чтобы не распространять инфекцию по дому.
2. Горячая вода и антибактериальная жидкость для мытья посуды.
3. Антибактериальный спрей для мебели и других предметов, которые нельзя мочить водой.
4. Раствор уксуса — уксусная кислота эффективна в отношении многих возбудителей инфекционных заболеваний.
5. Эфирные масла с противомикробным эффектом.
6. Концентрированное дезинфицирующее средство, в состав которого входит фенол или хлор, для обработки против ротовирусной или норовирусной инфекции и гель на основе пероксида водорода для защиты от вируса гриппа.

Антибактериальное средство для профилактической уборки вы также можете сделать своими руками. Растворите в одном стакане воды 0,5 стакана белого уксуса и по пять капель эфирных масел сладкого апельсина, чайного дерева и лаванды. Перелейте смесь в пульверизатор и хорошо встряхните перед использованием.

Начните уборку с ванной — особенно, если вы во время болезни вы страдали от расстройства пищеварения. Тщательно вымойте и продезинфицируйте всю сантехнику, используя хлорсодержащие моющие средства.

Не забудьте промыть кнопку на унитазе, водопроводный кран, выключатели света, ручки на двери, шкафах и душевой кабине — все то, чего вы касались руками во время болезни.

Продезинфицируйте зубную щетку. Самый простой способ — замочить ее в воде с добавлением эфирного масла чайного дерева, которое отличается высокими антибактериальными свойствами.

Надеемся, во время болезни вы меняли постельное белье достаточно часто? Пришло время сделать это еще раз. Вместе с потом и мокротой бактерии и вирусы проникают в ткань и спокойно дожидаются того момента, когда снова смогут попасть в организм — так что помимо белья вам придется также позаботиться о чистке подушки, одеяла и матраса.

С первыми двумя дело обстоит проще — постельные принадлежности с синтетическими наполнителями хорошо переносят стирку в машине, а перьевые подушки можно отдать в химчистку.

Продезинфицировать матрас гораздо сложнее. В домашних условиях это можно сделать с помощью смеси из 3 ст.л. пищевой соды, 1 стакана 3%-ной перекиси водорода и 2 капель жидкого мыла. Соедините все ингредиенты, нанесите на поверхность матраса с помощью пульверизатора и — после того, как смесь высохнет — удалите ее остатки пылесосом.

Теперь критически обведите взглядом комнату и вспомните, какими предметами вы пользовались во время болезни. Промойте дезинфицирующим раствором все, что только можно — пульт от телевизора, дверные ручки, выключатели, компьютерную клавиатуру и, само собой, мебель.

Кишечные инфекции контагиозны. Они легко передаются бытовым путем и вполне могут попасть на пищу через зараженную посуду, губку и тряпочки для уборки. Во время болезни постарайтесь не готовить и вообще как можно реже появляться на кухне — хотя бы в первые 48 часов.

Всего 18 вирионов (единиц) норовируса достаточно, чтобы человек заболел кишечным гриппом.

После болезни продезинфицируйте бытовую технику, которой вы пользовались, ручки холодильника, варочной панели и шкафов, посуду и столовые приборы — последние вы можете промыть в растворе хлорки (1 ч. л. порошка на 4 л. горячей воды).

От посудной губки и тряпочек лучше избавиться насовсем - это не нанесет большого урона вашему бюджету, но от повторного заражения спасет с большой вероятностью. Не забудьте обработать подставку для губки, если таковая имеется.

Кухонные полотенца (как и все банные) нужно замочить в растворе уксуса, а затем постирать при максимально допустимой температуре.

И главное — проветрите все помещения. Откройте окна и позвольте сквозняку вытянуть из квартиры застоявшийся сухой воздух. Приток кислорода пойдет вам на пользу и поможет быстрее восстановить силы после болезни.

Защита, точнее, вакцины от вирусов появились еще до того, как люди поняли, что такое вирус. Они понимали, что существуют инфекционные заболевания, но не видели никакой разницы между бактериями, вирусами и даже какими-нибудь амебами. По-видимому, первой появилась вакцина против натуральной оспы, которую английский врач Эдвард Дженнер создал в конце XVIII века. Во всяком случае, это первый документированный случай исследования и использования вакцины. Потом, уже в 1870-е годы, случилось другое знаменитое событие — создание Луи Пастером вакцины против бешенства. Это прекрасно работало и выглядело как настоящее чудо: совершенно неизлечимая болезнь, которую можно предотвратить и даже вылечить, если вовремя начать лечение при помощи этих вакцин.

Но при этом вакцины создавались вслепую. Никаких идей о том, что есть некий особый тип агента, который вызывает эти болезни, не было. Такие идеи стали появляться в самом конце XIX века. В 1890-е годы был такой русский ученый, Дмитрий Иосифович Ивановский, молодой тогда еще человек, который готовился защищать диссертацию, ничем особенно не примечательный. Он исследовал болезни табака и был первым, кто уделил внимание тому обстоятельству, что эта болезнь передавалась с соком больных растений. То есть возбудитель этой болезни как-то проходил через фильтры, которые не пропускают бактерии. Ивановский на самом деле не понимал, живой это организм или нет, он скорее думал, что это токсин, хотя и подозревал, что это начало каким-то образом репродуцирует себя. Но, как бы то ни было, первым описал такой объект, привлек внимание научного сообщества и стал, по сути, основателем вирусологии. А дальше довольно за короткое время был сделан еще ряд важных открытий: было показано, что многие болезни вызываются вирусами — ящур, желтая лихорадка, полиомиелит, саркома птиц.

Английский бактериолог Фредерик Туэрт в 1915 году описал в своей статье группу вирусов, инфицирующих бактерии, а французско-канадский микробиолог Феликс Д’Эрелль в 1917 году описал эти вирусы подробно и дал им название бактериофаги, то есть ‘пожиратели бактерий’, поскольку при добавлении к бактериям в питательной среде эти вирусы создают зону с мертвыми бактериями. Таким образом, к концу Первой мировой войны стало понятно, что существуют некие мельчайшие агенты, которые составляют совершенно особый класс паразитов.

Такой иммунитет исключительно эффективен. Однако включается пресловутая гонка: как только вирус меняется в соответствующей части генома, он становится устойчивым против вакцины. И чтобы восстановить иммунитет, хозяин должен заимствовать новые фрагменты измененного вирусного генома. Так что это такая фундаментальная (поскольку основана на центральном принципе в биологии — комплементарности нуклеиновых кислот) форма этой гонки вооружений.

Есть и другие способы борьбы. Многие вирусы разрабатывают специальные, так сказать, противозащитные средства. В частности, у вирусов очень часто есть некие белки, которые адаптируются к системе иммунитета и мешают ей. Очень часто происходит так, что вирус захватывает компонент хозяйской защитной системы и его же использует против нее. Этот компонент меняется и перестает работать, но воспринимается как работающий. И таким образом вирус как бы ставит хозяину палки в колеса. Это очень распространенное явление. Такая гонка вооружений ведет к разнообразию как вирусов, так и хозяйской системы защиты. Это важнейший фактор генерации разнообразия в процессе эволюции.

Очевидно, что какие-то вирусы подстраиваются под иммунную систему и продолжают борьбу, а какие-то оказываются побежденными. Но мы ничего не знаем об этих видах, которые существовали миллионы лет назад, но так и не прошли по пути эволюции. Правда, мы можем реконструировать какие-то предковые формы, которые оставили потомство, дошедшее до наших дней.

В ходе эволюции у вирусов появились и другие способы выживания. Они могут встроить свой геном в клетку хозяина и таким образом жить. Однако когда что-то плохое угрожает его существованию, вирус активируется, выходит из своего полусонного состояния, убивает хозяина и переходит к другому. Вообще говоря, в ходе эволюции победили именно те паразиты, которые умеют сочетать названные две стратегии. Это как умение правильно распределять свои ставки в казино. И очень важно понимать, что гибель хозяина или его тяжелое состояние ни в коем случае не является чем-то выгодным для паразита. Это побочный эффект его деятельности.

Размножение вирусов, как правило, не сулит ничего хорошего индивидуальным организмам. Хотя, с другой стороны, вирусы могут стимулировать иммунитет. Были даже попытки вылечить рак при помощи заражения вирусами. Но в целом в ходе эволюции паразиты и вирусы играют огромную роль, без них не было, нет и не будет никакой жизни. И вся история жизни — это история совместной эволюции взаимодействия паразитов с хозяином. И увеличение сложности защиты хозяев, совершенствование иммунной системы было бы невозможно без постоянного взаимодействия с паразитами. В частности, можно математически показать, что возникновение многоклеточных организмов стимулируется во многом именно защитой от вирусов. Многоклеточность становится выгодной тогда, когда клетки атакуются вирусом: выгодно, когда одна клетка принимает на себя удар и при помощи механизмов программируемой клеточной смерти может себя убить и избавить других от вируса. И многие другие приспособления, которые существуют у клеточных организмов, связаны либо с защитой от вирусов, либо с генетическим материалом, который хозяин получает от вируса.

Можно привести следующий пример. Есть довольно знаменитый фермент под названием теломераза — это тот фермент, который обеспечивает стабилизацию наших хромосом, как бы следит за тем, чтобы они не становились короче. Это совершенно необходимо для выживания организма, и активность этого фермента связана как со старением, так и с раком. И изначально, на заре становления эукариот, эта самая теломераза была не чем иным, как обратной транскриптазой, которая у ранних эукариот входила в состав одного из мобильных генетических элементов. И нужно всегда помнить, что наш собственный геном где-то на две трети или чуть меньше состоит из остатков мобильных генетических элементов. Большинство людей полагают, что это бесполезный мусор, но их так много, что многие из них используются для всяких нужд. Таким образом, эволюция хозяев никогда не свободна от паразитов и очень многое от них берет.

В 1971 году великий американский ученый Дэвид Балтимор предложил классифицировать вирусы в зависимости от типа геномной нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. Тип вируса, согласно этой классификации, определяет цикл его размножения. Но в природе эти классы распределены очень неравномерно. Если мы посмотрим, какие виды вирусов заражают разные организмы, получится интересная картина. У бактерий и архей подавляющее большинство — это вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК. А у эукариот существенно преобладают РНК-вирусы, которых существует просто фантастическое разнообразие. Причины этих различий очень интересны, но хорошо понятны только в немногих случаях. Например, большие ДНК-содержащие вирусы не могут распространяться в растениях, они там не выживают и присутствуют только в водорослях. У высших растений их место занимают РНК-содержащие вирусы. Вот это понятие ниши как раз и определяет, по-видимому, различия в распространении вирусов. Но это не всегда можно точно понять.

Коронавирус заразил множество людей. Наверное, вы уже задавались вопросом, а что же вообще такое эти вирусы?

Если из носа у вас течет, в этом, как правило, виноват обычный простудный вирус. К счастью, у нас имеется иммунитет, способный справиться с простудой, так что она быстро проходит.

Другие вирусы победить сложнее.

Существуют лекарства против вирусов, но они не всегда эффективны. Поэтому если вирус проник в клетки организма, задача иммунной системы — очистить их.

Между бактериями и вирусами — большая разница

И бактерии, и вирусы могут стать причиной болезни человека. Но при этом они очень разные.

Внутри бактериальной клетки есть все, что требуется для жизни. Бактерия способна питаться, размножаться и избавляться от ненужных ей веществ. А вот вирус этого не может. Он выживает только за счет других, просто-напросто заставляя чужие клетки работать на себя.

Вирус проникает в клетку. А затем начинает пользоваться ею, производя множество своих копий. Некоторые вирусы копируют себя в таких количествах, что клетка в итоге просто лопается и погибает. Из нее высвобождаются миллионы новых вирусов, готовых атаковать следующую клетку.

Коробка с инструкцией внутри

Клетка — очень сложная система. Вирус же, напротив, относительно примитивен. На самом деле он даже не выполняет все требования, сформулированные учеными, чтобы дать определение живого существа.

Вирусы ничего не поглощают и не выделяют. Все эти заботы они перекладывают на других.

Представьте себе вирус в виде маленькой коробочки. Внутри лежат его гены — своего рода инструкция, в которой описывается, как вирус работает.

Хорошие вирусы

Мы постоянно носим в себе множество вирусов. Они присутствуют повсюду. Но, к счастью, далеко не все вирусы опасны. Некоторые из них даже участвуют в очень важных процессах в природе.

Например, в чайной ложке воды — несколько миллионов вирусов! В море они убивают бактерии, обеспечивая питанием прочие организмы.

Большинство вирусов не вредят людям, ведь они атакуют лишь определенный тип клеток.

Некоторые вирусы нападают только на свиней, другие вызывают заболевания у растений. Третьи предпочитают бактерии. На земле существуют вирусы практически для всего живого.

Могут изменяться

Нынешний коронавирус изначально был вирусом животных. Вероятно, его носителями были летучие мыши.

Как вышло, что он перекинулся на людей?

В процессе создания копий вируса периодически случаются ошибки. Копия получается не совсем точной. Это называется мутацией.

Но изредка вирусы мутируют так, что, вместо того чтобы заражать животных, начинают атаковать клетки человека. Если в организм человека попадает такой вирус, это может стать началом нового опасного заболевания.

Нужен ключ

Клетка стала фабрикой по производству вируса

Клетка вырабатывает все, что нужно вирусу. Она становится вирусной фабрикой.

Готовые вирусы затем могут покинуть клетку и отправиться в путешествие по организму. Либо клетка настолько переполняется вирусами, что лопается и погибает. И тогда множество новых вирусов вырываются на волю и атакуют новые жертвы.

Вот почему человек болеет

В организме поднимается тревога. Иммунитет выпускает своих агентов, чтобы они арестовали непрошеных гостей. В этот момент человек чувствует себя слабым и больным.

Вирусы гриппа и коронавирус атакуют и повреждают клетки легких.

У заболевших коронавирусом поднимается температура и начинается кашель. Когда мы болеем гриппом, мы тоже страдаем от насморка и кашля. Так организм реагирует на инфекцию и защищается от нее.

Коронавирус распространяется по воздуху в маленьких капельках жидкости, при кашле вылетающих изо рта человека. Вдохнуть эти капельки может кто угодно. Либо кто-то может прикоснуться к месту, где они осели, а затем дотронуться до рта. Таким образом вирус распространяется.

Лекарства и вакцины могут помочь

Поскольку вирус на самом деле не совсем живое существо, очень трудно найти против него эффективное лекарство, которое при этом не навредило бы клеткам.

От некоторых вирусов защищают вакцины. Когда мы прививаемся, наш иммунитет учится распознавать вирус. В таком случае он нападает на вирус настолько быстро, что тот просто не успевает наплодить множество копий.

Сейчас ученые одновременно разрабатывают и лекарства, и вакцины против коронавируса.

От некоторых вирусов избавиться нельзя

Такое случается, например, когда иммунная система не в состоянии отследить вирус. К подобному типу относится вирус герпеса.

О мире вирусов известно многое, но еще больше ученым только предстоит узнать.

Гигантские вирусы

Вирусы — мельчайшие и простейшие микроорганизмы из всех существующих на Земле.

Если представить, что клетка — это авианосец, то бактерия по сравнению с ней покажется обычной весельной лодкой. А вирус — бутылочной пробкой, качающейся на волнах поблизости.

Но на самом деле есть и вирусы побольше. Их обнаружили всего несколько лет назад. Самые большие вирусы даже крупнее, чем простые бактерии. У них гораздо больше генов, чем у остальных вирусов, и большая часть их генетического материала совершенно не изучена.

Ученые задаются вопросом, откуда взялись гигантские вирусы. Может, прежде чем стать паразитами, они относились к отдельному виду живых организмов, обитавших на планете давным-давно?

К счастью, нам не стоит особенно бояться этих гигантских вирусов, как свидетельствуют проведенные исследования. Похоже, они предпочитают жить за счет амёб — одноклеточных организмов.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

• 
  

• Популярное
• Обсуждаемое

При полном или частичном использовании материалов ссылка на ИноСМИ.Ru обязательна (в интернете — гиперссылка).

Произошла ошибка. Пожалуйста, повторите попытку позже.

Факт регистрации пользователя на сайтах РИА Новости обозначает его согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на русском языке.

Комментарии пользователей размещаются без предварительного редактирования.

Комментарий пользователя может быть подвергнут редактированию или заблокирован в процессе размещения, если он:

В случае трехкратного нарушения правил комментирования пользователи будут переводиться в группу предварительного редактирования сроком на одну неделю.

При многократном нарушении правил комментирования возможность пользователя оставлять комментарии может быть заблокирована.

Пожалуйста, пишите грамотно – комментарии, в которых проявляется неуважение к русскому языку, намеренное пренебрежение его правилами и нормами, могут блокироваться вне зависимости от содержания.