Место вирусов в окружающей среде

      О том, что вирусы могут приносить  не только вред, но и научно- практическую пользу, хорошо знают микробиологи. Задача модной в наше время генной инженерии — создание организма с генетически заданными параметрами. Человек хочет научиться самостоятельно, без участия природы и эволюции, составлять «чертежи» живых организмов, чтобы переносить полезные свойства одних растений или животных на другие. Для этого требуется переместить элементы генетической информации из ДНК одного организма в ДНК другого. Возможно, при помощи бактериофагов.

      СПИД - настоящая чума последнего столетия. Пандемия СПИДа (то есть эпидемия, распространившаяся по всему миру), началась лишь около 1985 года, но с тех пор болезнь погубила более 20 миллионов человек. Еще в мире насчитывается около 36 миллионов человек, зараженных вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). ВИЧ может до поры до времени «дремать» в клетках организма, не приступая к своей разрушительной работе. Поэтому медики разделяют понятия «больной СПИДом» и «ВИЧ- инфицированный». Заболевание не убивает само по себе, но, поражая иммунную систему, оно лишает организм возможности сопротивляться. Часто больной погибает от воспаления легких или, например, кожной инфекции. 

      ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ВИРУСОВ НА СОВРЕМЕННОМ  ЭТАПЕ 

         Эволюция вирусов в эру научно-технического  прогресса в результате мощного  давления факторов протекает значительно быстрее, чем прежде. В качестве примеров таких интенсивно развивающихся в современном мире процессов можно указать на загрязнение внешней среды промышленными отходами, повсеместное применение пестицидов, антибиотиков, вакцин и других биопрепаратов, огромная концентрация населения в городах, развитие современных транспортных средств, хозяйственное освоение ранее неиспользованных территорий, создание индустриального животноводства с крупнейшими по численности и плотности популяции животных хозяйств. Все это приводит к возникновению неизвестных ранее возбудителей, изменение свойств и путем циркуляций известных ранее вирусов, а также к значительным изменениям восприимчивости и сопротивляемости человеческих популяций.

      Влияние загрязнения внешней среды.

         Современный этап развития общества связан с интенсивным загрязнением внешней среды. При определенных показателях загрязнения воздуха некоторыми химическими веществами и пылью от отходов производства происходит заметное изменение сопротивляемости организма в целом и прежде всего клеток и тканей респираторного тракта. Есть данные, что в этих условиях некоторые респираторные вирусные инфекции, например грипп, протекают заметно тяжелее.

      Последствия массового применения пестицидов.

         Эти препараты оказывают избирательное действие, поражая одни виды насекомых и оказываясь относительно безвредными для других, что может вызывать резкое нарушение экологического равновесия в природных очагах инфекций. Некоторые пестициды, например, чрезвычайно ядовиты для наездников: насекомых, паразитирующих на клещах - переносчиках ряда вирусных инфекций и тем самым регулирующих их численность. Есть и еще одна сторона проблемы. Пестициды в теле насекомого могут действовать в  качестве мутагенного фактора для вирусов, находящихся в них.

         Это может повлечь за собой  появление клонов и популяции  вирусов, обладающих новыми свойствами  и в результате  новые неизученные  эпидемии.

      Вирусы  животных, растений и человека.

      Вирусы  растений.

         О том, что растения болеют, люди узнали в те далекие времена, когда перешли на оседлое земледелие.  Земледельцы как могли лечили растения, старались предотвратить массовое поражение. Один из возбудителей болезней растений - вирус табачной мозаики. Подобный вирус встречается у картофеля, томатов, цветов, плодовых и ягодных культур. Одним из признаков вирусного поражения является изменение окраски цветов в поколения (например тюльпанов) и изменения окраски листьев (желтуха растений).

      Безвирусные и вирусоустойчивые растения.

         Разработка эффективных противовирусных мероприятий основаны на характерной особенности каждого вируса растений, на передаче заболевания от одних растений другим. Применяется термическая обработка, химиотерапия, сочетание этих способов (опрыскивание растений или насыщения атмосферы термокамеры ингибиторами вируса).

         Используется также метод, названный  культурой меристемы. Метод, основан  на том, что в различных тканях  растений вирусы распространены  не равномерно, а некоторых частях  отсутствует (например в клетках  меристемы, в точках роста). Данный участок в стерильных условиях вырезается и является материалом для получения здорового потомства.

      Вирусы  животных и человека.

         Наряду с вирусами растений  существует опасные возбудители  болезней животных и человека. Это - оспа, полиомиелит, бешенство, вирусный гепатит, грипп, СПИД и т.д. Многие вирусы, к которым чувствителен человек, поражает животных и наоборот. Кроме того некоторые животные являются переносчиками вирусов человека, при этом не болея .

         Кратко остановимся на некоторых  вирусных заболеваниях.

      Оспа - одно из древнейших заболеваний. Описание оспы нашли в египетском папирусе Аменофиса 1, составленного за 4 тыс. лет до нашей эры. Возбудитель оспы - крупный, сложно устроенный ДНК-содержащий вирус, размножающийся в цитоплазме клеток, где образуются характерные включения. В настоящее время оспа человека ликвидирована в мире при помощи вакцинации.

      Полиомиелит - вирусное заболевание, при котором  поражается серое вещество центральной нервной системы. Возбудитель полиомиелита - мелкий вирус, не имеющий внешней оболочки и содержащий РНК. Эффективным методом борьбы с данным заболеванием является живая полиомиелитная вакцина.

      Бешенство - инфекционное заболевание, передающееся человеку от больного животного при  укусе или контакте со слюной больного животного, чаще всего собаки. Один из основных признаков развивающегося бешенства - водобоязнь, когда у больного затруднено глотание жидкости, развиваются судороги при попытке пить воду. Вирус бешенства содержит РНК, уложенную в нуклеокапсид спиральной симметрии, покрыт оболочкой и при размножении в клетках мозга образует специфические включения, по мнению некоторых исследователей, - “кладбища вирусов“, носящие название телец Бабеша-Негри. Заболевание неизлечимо.

      Вирусный  гепатит - инфекционное заболевание, протекающее с поражением печени, желтушным окрашиванием кожи, интоксикацией. Заболевание известно со времен Гиппократа более 2-х тысяч лет назад.  В странах СНГ ежегодно от вирусного гепатита гибнет 6 тыс. человек.

      ВИЧ - инфекция (СПИД) - о данном заболевании будет рассказано в отдельной главе. 

МЕСТО ВИРУСОВ  В БИОСФЕРЕ 

      По  мере изучения природы вирусов в  первом полустолетии после их открытия Д.И.Ивановским (1892) формировались представления  о вирусах как о мельчайших организмах. Эпитет “фильтрующийся” со временем был отброшен, так как стали известны фильтрующиеся формы или стадии обычных бактерий, а затем и фильтрующиеся виды бактерий. Наиболее правдоподобной  и приемлемой является гипотеза о том, что вирусы произошли из “беглой” нуклеиновой кислоты, т.е. нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться независимо от той клетки, из которой она возникла, хотя при этом предусматривается , что такая ДНК реплицируется с использованием структур этой или другой клеток.

        На основании опытов фильтрации через градуированные  линейные фильтры были определены размеры вирусов. Размер наиболее мелких из них оказался равным 20-30 нм., а наиболее крупных - 300-400 нм.

         В процессе дальнейшей эволюции  у вирусов менялась больше  форма, чем содержание.

         Таким образом вирусы, должно  быть, произошли от клеточных  организмов, и их не следует  рассматривать, как примитивных  предшественников клеточных организмов.

         Положение о том, что вирусы представляют собой полноценные организмы, позволило окончательно объединить все три названных группы вирусов - вирусы животных, растений и бактерий - в одну категорию, занимающую определенное место среди живых существ, населяющих нашу планету. Тот факт, что их не удалось выращивать на искусственных питательных средах, вне клеток, не вызывал особого удивления, так как вирусы с самого начала были определены как строгие внутриклеточные паразиты. Это свойство признавалось не уникальным, присущим только вирусам, поскольку внутриклеточные паразиты известны и среди бактерий, и среди простейших. Как и другие организмы, вирусы способны к размножению. Вирусы обладают определенной наследственностью, воспроизводя себе подобных. Наследственные признаки вирусов можно учитывать по спектру поражаемых хозяев и симптомам вызываемых заболеваний, а также по специфичности иммунных реакций естественных хозяев или искусственных иммунизируемых экспериментальных животных. Сумма этих признаков позволяет четко определить наследственные свойства любого вируса, и даже больше - его разновидностей, имеющих четкие генетические маркеры, например: нейтропность некоторых вирусов гриппа, сниженную патогенность у вакцинальных вирусов и т.п.

         Изменчивость является другой  стороной наследственности, и в этом отношении вирусы подобны всем другим организмам, населяющим нашу планету. При этом у вирусов можно наблюдать как генетическую изменчивость, связанную с изменением наследственного вещества, так и фенотипическую изменчивость, связанную с проявлением одного и того же генотипа в разных условиях. Примером первого типа изменчивости являются мутанты одного и того же вируса, в частности температурочувствительные мутанты. Примером второго типа изменчивости служит разный тип поражений, вызываемых одним и тем же вирусом у различных животных, растений и бактерий.

         Все вирусы по своей природе  - паразиты.

         Ученные, анализируя строение  вещества, до сих пор не решили: считать вирусы живыми или  мертвым. Вирусы, с одной стороны,  обладают способностью размножатся, наследственностью и изменчивостью, но с другой стороны, не имеют обмена веществ, и их можно рассматривать, как гигантские молекулы.

        Вирусы как и другие организмы, характеризуются приспособляемостью к условиям внешней среды. Нужно только не забывать, что для них организм хозяина является средой обитания, поэтому многие условия внешней среды влияют на вирус опосредованно - через организм хозяина. Однако многие факторы внешней среды могут и непосредственно воздействовать на вирусы. Достаточно вспомнить уже названные температурочувствительные мутанты вирусов, которые, например, размножаются при температуре 32-37 С и гибнут при температуре 38-40 С, хотя их хозяева остаются вполне жизнеспособными при этих температурных режимах. В связи с тем, что вирусы являются паразитами, они подчиняются закономерностям и к ним применимы понятия экологии паразитизма. Каждый вирус имеет круг естественных хозяев, иногда очень широкий, как, например, у мелких РНК-геномных фагов: в первом случае поражаются все млекопитающие, во втором - отдельные клоны кишечной палочки. Циркуляция вирусов может быть горизонтальной (распространение среди популяции хозяев) и вертикальной (распространение то родителей потомству). Таким образом, каждый вирус занимает определенную экологическую нишу в биосфере. 

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Борьба  с вирусными инфекциями сопряжена  с многочисленными трудностями, среди которых особо следует  отметить невосприимчивость вирусов  к антибиотикам. Вирусы активно мутируют, и регулярно появляются все новые  штаммы, против которых еще не найдено «оружие». Природа и сейчас испытывает человека, время от  времени, преподнося сюрпризы в виде новых вирусов, вызывающих страшные заболевания. Самым ярким примером является вирус иммунодефицита человека, борьбу с которым человек пока проигрывает.

    Однако  не следует преувеличивать вредоносное  воздействие вирусов на клеточные  организмы. Они могут быть и полезными. Прежде всего, вирусы, как и любые  другие паразиты, стимулируют деятельность защитных сил организмов, направляя, в известной степени, эволюционный процесс. Многие  вирусы, поражающие бактерии, чрезвычайно важны для медицины и ветеринарии, поскольку позволяют естественным путем и без химических реагентов побеждать многие бактериальные инфекции. Важно помнить, что в природе нет «полезных» и «вредных», а главное нет «лишних» звеньев и каждый организм выполняет свою, только ему свойственную роль. Важная роль вирусов так же отмечается в возможности переносить элементы генетической информации из ДНК одного организма в ДНК другого. И для этого используются, например, вирусы-бактериофаги.