По приблизительным подсчетам, в наш век развитой науки и медицины от различных вирусных заболеваний, в том числе гриппа, гепатита, СПИДа, миокардитов, погибает несколько миллионов человек ежегодно. Так, например, только за 2007 год было зарегистрировано 2 млн смертей от связанных с ВИЧ заболеваний. Так что же такое вирусы и почему они объявили нам войну? Давайте разберемся.

ЧЕМ БОЛЬШЕ, ТЕМ НЕПОНЯТНЕЕ

В мире существует, по некоторым данным, больше 1 000 инфекционных заболе­ваний. Среди них Всемирная организация здравоохране­ния (ВОЗ) выделяет группу так называемых особо опас­ных инфекций (ООИ). Соглас­но Международным медико- санитарным правилам ВОЗ, в эту группу входят 20 инфек­ционных заболеваний, харак­теризующихся внезапным по­явлением, высокой заразнос­тью, быстрым распростране­нием, массовым заражением населения, с трудом поддающиеся лечению, а также про­текающие в тяжелой форме и с высокой летальностью. Семь из этих ООИ вызывают­ся различными видами бакте­рий и микроорганизмов. А вот возбудителями остальных тринадцати являются вирусы. И самые опасные из них япон­ский энцефалит, лихорадка Эбола, лихорадка денге, жел­тая лихорадка, натуральная оспа и бешенство, смерт­ность при которых достигает почти 100%.

Впервые вирусы были от­крыты и выделены в 1898 году Мартином Бейеринком. Само слово «вирус» образовано от лат. virus — «яд». За прошед­шие сто с лишним лет были изучены и детально описаны более 5 тысяч видов виру­сов. Но вирусологи говорят, что это капля в море, так как их существуют сотни тысяч, а может, и миллионы. Вирусы обнаружены в каждой эко­системе на Земле, они явля­ются одной из наиболее мно­гочисленных биологических форм. И чем больше ученые изучают вирусы, тем больше и больше возникает споров: что же это такое и как они появились на Земле?

ДЕТКИ В КЛЕТКЕ

Раньше медицинские справочники писали, что ви­русы — это мельчайшие мик­роорганизмы, не имеющие клеточного строения. Теперь все большее количество ис­следователей сходится во мнении, что их нельзя счи­тать живыми организмами. Подобрали даже расплывча­тое определение — «некле­точный инфекционный агент, который может воспроизво­диться только внутри живых клеток». Почему же биологи сомневаются в том, что виру­сы являются живыми?

Каждая отдельно взятая вирусная частица, называе­мая вирионом, состоит все­го из двух или трех компо­нентов. Это так называемые ядра вириона, содержащие его геном и состоящие из одной или нескольких мо­лекул нуклеиновой кислоты; белковой оболочки, назы­ваемой капсидом, которая защищает это ядро; и в не­которых случаях дополни­тельных липидных оболочек. Простота и даже примитив­ность строения обуславли­вает микроскопические размеры вирусов, которые в сотни раз меньше любого одноклеточного организ­ма, бактерий или простей­ших. Большинство вирусов настолько малы, что их не­возможно разглядеть под световым микроскопом, по­этому используют электрон­ный.

Как же вирусы в таком случае живут, питаются и размножаются — спроси­те вы? А они не делают ни того, ни другого, ни третье­го. Самостоятельно. Виру­сы являются облигатными паразитами, то есть жить и размножаться могут исклю­чительно внутри зараженной ими клетки хозяина, используя ресурсы этой клетки. Вне клетки вирусы не проявляют признаков живого организма и представляют собой всего лишь частицы органических полимеров. Фундаменталь­ным отличием вирусов от любого живого организма является полное отсутствие основного и энергетического обмена, а также сложнейше­го элемента всех живых сис­тем — аппарата трансляции генетической информации. Именно поэтому о вирусах сейчас говорят как о «комп­лексах органических моле­кул», взаимодействующих с живыми организмами.

КОГДА И КАК ПОЯВИЛИСЬ ВИРУСЫ?

Датировка появления вирусов на Земле является практически неразрешимой загадкой, так как они не ос­тавили каких бы то ни было ископаемых останков, по ко­торым можно было бы судить об их биологическом возрас­те. Однако все ученые схо­дятся во мнении, что вирусы существуют с момента появ­ления первых живых клеток на планете, а может быть, даже раньше. На сегодняш­ний день есть три основные теории их появления, но все они имеют слабые места и не могут достоверно объяснить происхождение вирусов.

Другой загадкой можно назвать огромное количест­во вариантов организации генома вирусов — в этом смысле они более разнооб­разны, чем вся флора и фа­уна вместе взятые. Сущест­вуют миллионы различных типов вирусов.

ХОЗЯЕВА И ПАРАЗИТЫ

Итак, вирусы не размно­жаются клеточным делени­ем, а используют для этих целей метаболизм и аппа­рат клетки хозяина. Упро­щенно говоря, вирус, как вор в квартиру, проникает в чужую клетку, взламывает клеточный аппарат воспро­изведения генетической ин­формации и заставляет его синтезировать новые вирус­ные частицы. Таким образом, в клетке хозяина происходит саморепликация вируса – в неограниченном количестве. Затем новые вирусы выходят из клетки. При этом клетка хозяина чаще всего погиба­ет, но иногда, как в случае с ВИЧ, она продолжает жить и производить новые вирусы.

Симптомы вирусного за­болевания развиваются как следствие повреждения ви­русами большого количест­ва клеток или целых систем организма хозяина. Однако некоторые вирусы могут су­ществовать внутри организ­ма и относительно безвред­но. Яркий пример — вирус простого герпеса первого типа, который часто года­ми пребывает в состоянии покоя внутри человеческих клеток без каких-либо клини­ческих проявлений. Вирус­ный гепатит С тоже склонен к хроническому течению, при этом носитель инфекции, сам будучи здоровым, может заражать других людей. Та­кая особенность некоторых вирусов называется латентностью.

Несмотря на примитив­ность своего строения, а мо­жет, благодаря ей, вирусы яв­ляются самой многочислен­ной формой существования белковой материи на Земле, и по этому показателю они превосходят все организмы, вместе взятые. Вирусы пора­жают все формы клеточной жизни, включая животных, растения, бактерии и грибы. При этом некоторые типы ви­русов поражают только огра­ниченный круг хозяев. Напри­мер, вирус натуральной оспы может поражать только один вид — людей. Другие вирусы имеют широкий круг хозяев. Таков вирус бешенства — он может поражать различные виды млекопитающих. Как правило, вирусы растений безвредны для животных, и наоборот. Некоторые вирусы, называемые сателлитами, могут размножаться только в клетках, уже зараженных другим вирусом. Например, вирус гепатита D может раз­множаться только в клетках, уже зараженных вирусом ге­патита В.

Весьма разнообразны и пути передачи вирусной инфекции от больного орга­низма к здоровому. Самый распространенный способ заражения — при непосредственном контакте с боль­ным человеком или живот­ным, его слюной или кровью. Так передаются герпес, ге­патит С, оспа, бешенство, СПИД, лихорадка Эбола и пр. Но совсем необяза­тельно контактировать с больным, чтобы подхватить вирус. Достаточно стоять в двух метрах от чихающего человека, зараженного виру­сом гриппа. Кроме того, ви­русное заболевание можно получить при употреблении зараженной воды или пищи (гепатита А). И даже насеко­мые являются переносчика­ми вирусов. Так, через укус комара может передаваться лихорадка денге. Есть еще так называемый вертикальный способ передачи — от матери новорожденному ре­бенку. Так передаются вирус гепатита В и ВИЧ.

КАК ПОБЕЖДАТЬ?

Первой и главной линией защиты против вирусной ата­ки является, как и 1000 лет назад, наш врожденный им­мунитет. Не углубляясь в дебри иммунологии, можно лишь напомнить, что в нашем организме есть специальные клетки, ответственные за об­наружение вирионов, их рас­познавание и уничтожение. В дополнение к врожденно­му иммунитету мы научились защищаться искусственным иммунитетом, вырабатывая его при помощи специфи­ческой вакцинации. Используя вакцины, можно пред­отвратить более 30 вирусных инфекций у человека. Таким образом удалось победить натуральную оспу. Однако, к сожалению, врожденный и приобретенный иммунитет не всегда справляется со своей функцией. Например, ВИЧ за счет высокой изменчивости маркерных аминокислот уда­ется обманывать иммунную систему и тем самым избе­гать ее атаки. А вирусы, на­зываемые нейротропными, распространяются среди нервных клеток — то есть там, где иммунная система не в состоянии добраться до них. И тогда на помощь нашему организму приходит фарма­кология.

Однако и здесь не  все просто. На данный момент медицина не располагает стопроцентно действенными средствами борьбы с этими микропаразитами. Учитывая, что вирусы ведут свою раз­рушительную работу внутри клетки хозяина, уничтожить их обычными противоинфекционными препаратами, в том числе и антибиотиками, не повредив клетки хозяина, невозможно. Поэтому в со­став противовирусных пре­паратов входят органические полимеры, которые способны проникать внутрь зара­женной клетки. Но эффек­тивность этих лекарственных веществ пока недостаточно высока, и говорить о победе над гриппом или гепатитом пока рано. Не говоря уже про СПИД.

ВРАГИ ИЛИ… НЯНЬКИ?

Сейчас мы, конечно, на­ходимся в состоянии войны с вирусами. Но еще неизвестно, как бы выглядело человечест­во, не будь этих микроскопи­ческих паразитов. Согласно последним исследованиям, геном человека более чем на 32% состоит из вирусоподоб­ных элементов, вероятно — остатков встроенного гене­тического материала древних вирусов. И именно с помощью вирусов может происходить так называемый горизон­тальный перенос генов, то есть передача генетической информации не от непосред­ственных родителей к своему потомству, а между двумя не­родственными (или даже от­носящимися к разным видам) особями. Это означает, что вирусы сыграли центральную роль в ранней эволюции жи­вых существ на нашей плане­те. И именно они обеспечили такое генетическое разнооб­разие бактерий, растений и животных на Земле!

Но если вы думаете, что на этом миссия вирусов за­кончена, то вы сильно оши­баетесь. Кроме переноса генетической информации, еще одна основная роль ви­русов на планете — регуля­ция морских и пресноводных экосистем. Знаете ли вы, что в чайной ложке морской воды содержится около миллиона вирусов? Большая их часть безвредна для растений и животных. Зато они поража­ют бактерии, обитающие в водной среде. По приблизи­тельным оценкам, микроор­ганизмы составляют более 90% биомассы в водоемах. И каждый день вирусы уби­вают около 20% этой биомассы, сдерживая, таким образом, лавинообразное размножение бактерий и простейших, что нанесло бы непоправимый ущерб эко­системам морей, океанов, да и всей планеты.

Кроме того, вирусы кос­венно влияют на климат нашей планеты, регулируя процесс фотосинтеза и тем самым сокращая количество углекислого газа в атмосфе­ре приблизительно на 3 гигатонны в год и сдерживая раз­витие парникового эффекта. Так что, если бы не вирусы, бактерии могли стать на Земле господствующей фор­мой жизни, а люди вообще бы не появились. Как видите, эти примитивные паразиты не так уж просты.

Максим БОКОВ

 

P.S.

НА СЛУЖБЕ ЧЕЛОВЕЧЕСТВУ 

С развитием современной науки и технологии человечеству очень пригодились способности вирусов проникать в клетку и переносить генетическую информацию. Все большее при­менение вирусы находят при биологических и генетических исследованиях. Фармакологические компании при помощи вирусов синтезировали новые виды вакцин, антигенов и противоинфекционных препаратов. Кроме того, научившись копировать вирусную структуру, ученые добились значи­тельных успехов в молекулярной электронике, нанотехнологияхи материаловедении.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ

Способность вирусов вызывать опустошительные эпиде­мии среди людей порождает беспокойство, что вирусы могут использоваться как биологическое оружие. Недавно прошла информация, что в лабораторных условиях удалось воссоздать высоколетальный вирус испанского гриппа. Не стоит забывать и о том, что хотя черная оспа и считается искорененной на планете, но образцы ее вируса до сих пор не уничтожены, а хранятся в лабораториях России и США. Не меньшую опасность представляют и новые, искусствен­но синтезированные вирусы. Некоторые вирусологи, на­пример продолжают настаивать, что вирусы вызывающие не поддающиеся лечению СПИД и лихорадку Эбола, были разработаны военными в качестве смертоносного биоло­гического оружия.

НАНОБОТЫ?

Некоторые ученые высказывают предположение, что ви­русы — это нанороботы, занесенные на Землю инопланет­ным разумом. На первый взгляд это утверждение выглядит фантастикой. Но если проанализировать все известные сейчас данные, то предположение не будет казаться таким невероятным. Уже сейчас наука стоит на пороге создания простейших нанороботов, которых иногда еще называют «искусственными вирусами». Напомним, что нанороботы (или наноботы) — это гипотетические, не живые устройства размером в несколько нанометров, выполняющие опреде­ленную, заложенную на молекулярном уровне программу, способные самостоятельно манипулировать отдельными молекулами и  самовоспроизводиться при определенных условиях. Ничего не напоминает? Правильно, вирусы, име­ющие наноразмеры и геометрически правильное строение (в основном спиральное, икосаэдрическое или комплекс­ное). Рост вирусов на некоторых этапах напоминает рост кристаллов. Проникая в клетку, вирусы способны манипу­лировать молекулами и самовоспроизводиться. И вот уже на протяжении миллионов лет они выполняют одну и ту же программу — регулируют баланс живых организмов на Зем­ле. Так, может быть, действительно эти микроскопические создания не случайный зигзаг эволюции, а биотехнологическое проявление высшего разума, превосходящего чело­веческий?

ЛИХОРАДКА ЭБОЛА В РОССИИ

5 мая 2004 года лаборантка отдела особо опасных инфек­ций НИИ вирусологии и био­технологии «Вектор» Антонина Преснякова, проработавшая в этом институте больше 20 лет, как обычно, ушла на работу, но домой уже не вернулась. Вечером родным позвонили и сказали, что с Антониной про­изошел несчастный случай. Через две недели родным со­общили, что она умерла. Что же произошло в тот роковой для нее день?

Утром 5 мая Антонина Пресня­кова пришла на службу. После обязательного инструктажа и медосмотра она переоделась в специальный защитный костюм, надела специальные двухслойные полимерные перчатки и приступила к ра­боте. В обязанности лабо­рантки входило проведение опытов с морскими свинками, инфицированными вирусом лихорадки Эбола. Во время эксперимента лаборантка случайно укололась исполь­зованной иглой от шприца. Женщину сразу же изолиро­вали в специальном бункере НИИ ВБ «Вектор», продезин­фицировали рану, ввели вну­тривенно гетерогенный гам­ма-глобулин против лихорад­ки Эбола. Однако остановить развитие лихорадки не уда­лось. К лечению лаборантки были привлечены лучшие спе­циалисты Минздрава России и иностранные ученые, при­нимавшие участие в лечении больных во время эпидемии в Африке. Однако, несмотря на все предпринятые меры, 19 мая Антонина Пресняко­ва скончалась.  Хоронили ее в закрытом цинковом гробу с соблюдением специальной технологии: для исключения распространения вируса из могилы тело и гроб обраба­тывались специальными пре­паратами, название и состав которых являются государ­ственной тайной

www