Мифы о микробах и вирусах. Как живет наш внутренний мир
Шрифт:
Напрашивается вопрос – почему дрожжи считаются одноклеточными грибами, а не протистами? Дело в том, что дрожжи имеют ряд особенностей, присущих грибам. Например – могут размножаться почкованием, при котором дочерние клетки формируются из выростов материнской клетки, называемых почками. Протисты же (и бактерии с археями тоже) размножаются путем деления материнской клетки на две дочерние.
Как по-вашему, какая проблема на сегодняшний день является основным «камнем преткновения» в микробиологии? Даже не только в микробиологии, но и во всей биологии в целом. По какому поводу биологи постоянно скрещивают воображаемые мечи и копья? Кто виноват в раздоре, расколовшем научное биологическое сообщество на два лагеря?
Виноваты вирусы, которые не имеют клеточного
Вирус – не клетка! Наиболее просто организованные вирусы представляют собой генетический материал – дезоксирибонуклеиновую или рибонуклеиновую кислоту – упакованный в белковую оболочку, называемую капсидом.
Рис. 7. Схематическое изображение различных вирусов
Капсид выполняет не только защитную функцию. Он также обеспечивает прикрепление вируса к поверхности клеточных мембран. Капсид прикрепляется к мембране, но в клетку не проникает. В клетку внедряется только нуклеиновая кислота, которая вынуждает клетку ее «тиражировать», то есть, по сути, производить новые вирусы. У вирусов нет клеточной мембраны и цитоплазмы с органоидами, нет собственного обмена веществ, а есть только упакованный в капсид генетический материал – матрица для синтеза новых вирусов. Вирус «подчиняет» себе клетку и только в клетке он живет «полноценной жизнью». Вне клетки вирус находится в неактивном состоянии.
Наиболее сложные вирусы – паразитирующие на бактериях бактериофаги (что переводится как «пожиратели бактерий»), имеют аппарат для транспортировки своего генетического материала в бактерии. Тело бактериофага имеет головку, в которой находится нуклеиновая кислота, хвост – белковую трубку, являющуюся продолжением белковой оболочки головки, и хвостовые отростки. Посредством хвоста происходит проталкивание генетического материала вируса, содержащегося в головке бактериофага, в клетку-хозяина. Этот процесс называют инъекцией и он в самом деле напоминает медицинскую инъекцию, производимую при помощи шприца.
На сегодняшний день известно несколько тысяч вирусов, но этот «список» далеко не полон, к нему постоянно добавляются новые виды. Считается, то есть предполагается, что вирусы представляют собой самую многочисленную биологическую форму на нашей планете и что счет их видам идет на миллионы.
Размеры вирусов очень малы, их выражают в нанометрах (один нанометр это 10-9 м). «Мелкий» вирус полимиелита имеет размер около двадцати нанометров, а «гигантский» вирус желтухи свеклы вымахал до полутора тысяч нанометров. Бактериофаги в среднем длиной около ста нанометров. Благодаря столь малым размерам, в одной клетке могут одновременно жить несколько десятков вирусов одного и того же вида, места всем хватает.
Вирусы поражают все живое – животных, растения, микроорганизмы. Паразитируя в клетках, вирусы нарушают нормальную жизнедеятельность организмов, вызывая болезни. Грипп, различные гепатиты, СПИД – это все вирусные заболевания.
Каждый вирус имеет строго определенный круг хозяев, организмы которых являются для него окружающей средой. Есть бактериофаги-«привереды», паразитирующие только на одном виде бактерий, а вот вирус бешенства поражает всех млекопитающих (и человека в том числе) без исключения.
Даже совершенно далекие от медицины люди знают о том, что вирусные заболевания с трудом поддаются лечению, а некоторые на сегодняшний день считаются неизлечимыми.
Казалось бы – парадокс. Много ли надо этим мелким вирусам для того, чтобы сдохнуть? По логике избавить организм от таких простейших вредителей должно быть очень просто. Но у природы своя логика. Вирусы очень малы и имеют простейшее строение, поэтому очень трудно вызвать их гибель. Вне клетки вирус находится в неактивном состоянии, в нем не происходит никаких биологических процессов. А что такое те же антибиотики? Это вещества, нарушающие нормальное течение жизненно важных процессов у бактерий или, скажем, у протистов. Процесс нарушен – организм гибнет. А что можно нарушить у вируса? И разрушить его очень сложно – мелок да увертлив. Вдобавок борьбу с вирусами сильно осложняет то обстоятельство, что они обитают внутри клеток и надо действовать на них таким образом, чтобы не нанести дополнительного вреда клеткам.
Современные противовирусные препараты по принципу действия подразделяются на две группы: стимулирующие иммунную систему для борьбы с вирусами и поражающие вирусы напрямую (препятствующие проникновению вируса в клетку, размножению вируса в пораженной клетке и выходу копий вируса из клетки).
В шутку биологи говорят о вирусах так: «они живые, но не совсем».
Если говорить серьезно, то «не совсем» живым быть невозможно – или ты живой, или неживой.
Одни биологи относят вирусы к живым существам с оговоркой, что это неклеточная форма жизни. Вирусы способны размножаться? Способны! Вирусы способны приспосабливаться к условиям окружающей среды? Способны! Вирусы обладают наследственностью? Обладают! Все, точка! Значит, они живые и их можно отнести к микроорганизмам.
Оппоненты возражают – ну какие же они живые? Вирусы – это не форма жизни, а комплексы органических [5] молекул, взаимодействующие с живыми организмами. Самостоятельно, без использования чужих ресурсов, вирусы воспроизводиться не могут? Не могут! Собственного обмена веществ и энергии не имеют? Не имеют! Значит, живыми их считать нельзя!
Хорошо подходит к вирусам поэтичное определение «организмы на краю жизни».
Автор этой книги разделяет мнение тех биологов, которые считают вирусы особой формой жизни. «Комплекс органических молекул» – понятие расплывчатое. Бульон – это тоже комплекс органических молекул, и когда вы едите бульон, он взаимодействует с вашим организмом – разве не так? Как ни крути, с какой стороны ни гляди, а главной особенностью всего живого является способность к размножению. Пускай и внутри «чужих» клеток. Если нечто обладает такой способностью, то его надо считать живым.
5
Органические вещества – класс химических соединений, объединяющий почти все химические соединения, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).
А вот прионы – это органические молекулы, взаимодействующие с живыми организмами. И не более того. Или, если выразиться иначе – инфекционные агенты белковой природы.
Прионы к микроорганизмам не относятся и упомянуты здесь только для сравнения с вирусами. Прионы представляют собой белковые молекулы, способные, подобно вирусам, увеличивать свою численность, используя функции и ресурсы живых клеток. Нуклеиновой кислоты, то есть генетической информации, прионы не содержат. Прион – это одна молекула и ничего, кроме молекулы. Молекулу живым организмом считать нельзя, для этого она слишком проста.
Мало кто слышал о прионах, но почти все слышали о болезни, которую они могут вызывать. Это «коровье бешенство», а если по-научному, то губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота. У людей аналогичное заболевание называется болезнью Крейтцфельдта-Якоба. Возбудителями «коровьего бешенства» являются не микробы, а прионы.
С биологической точки зрения прионы интересны как единственные агенты (назвать их живыми организмами язык не поворачивается), размножение которых происходит без участия генетического материала, содержащегося в нуклеиновых кислотах. Генетический код прионам для самовоспроизведения не нужен, копирование их молекул в клетках происходит без матрицы. Просто чудеса какие-то! Да, реально – чудеса. Все, что наука пока еще не объяснила, можно считать чудесами.