Вирусы – это мельчайшие живые организмы, размеры которых варьируют в пределах
примерно от 20 до 300 мм; в среднем они раз в пятьдесят меньше бактерий. Как
уже говорилось, вирусы нельзя увидеть с помощью светового микроскопа (так как
их размеры меньше полудлины световой волны), и они проходят через фильтры,
которые задерживают бактериальные клетки.
Часто задают вопрос: «А являются ли вирусы живыми?» Если живой считать такую
структуру, которая обладает генетическим материалом (ДНК или РНК) и которая
способна воспроизводить себя, то можно сказать, что вирусы живые. Если же
живой считать структуру, обладающую клеточным строением, то ответ должен быть
отрицательным. Следует также отметить, что вирусы не способны воспроизводить
себя вне клетки-хозяина. Они находятся на самой границе между живым и
неживым. И это лишний раз напоминает нам, что существует непрерывный спектр
все возрастающей сложности, который начинается с простых молекул и кончается
сложнейшими замкнутыми системами клеток.
Поведение
Вирусы могут воспроизводить себя только внутри живой клетки, поэтому они
являются облигатными паразитами. Обычно они вызывают явные признаки
заболевания. Попав внутрь клетки-хозяина, они «выключают» (инактивируют)
хозяйскую ДНК и, используя свою собственную ДНК или РНК, дают клетке команду
синтезировать новые копии вируса. Вирусы передаются из клетки в клетку в виде
инертных частиц.
Строение
Вирусы устроены очень просто. Они состоят из фрагмента генетического материала,
либо ДНК, либо РНК, составляющей сердцевину вируса, и окружающей эту
сердцевину защитной белковой оболочкой, которую называют капсидом.
Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом. У
некоторых вирусов, таких, как вирусы герпеса или гриппа, есть еще и
дополнительная липопротеидная оболочка, которая возникает из
плазматической мембраны клетки-хозяина. В отличие от всех остальных организмов
вирусы не имеют клеточного строения.
Оболочка вирусов часто бывает построена из идентичных повторяющихся
субъединиц – капсомеров. Из капсомеров образуются структуры с высокой
степенью симметрии, способные кристаллизироваться. Это позволяет получить
информацию об их строении как с помощью кристаллографических методов,
основанных на применении рентгеновских лучей, так и с помощью электронной
микроскопии. Как только в клетке-хозяине появляются субъединицы вируса, они
сразу же проявляют способность к самосборке в целый вирус. Самосборка
характерна и для многих других биологических структур, она имеет
фундаментальное значение в биологических явлениях.
Спиральная симметрия. Лучшей иллюстрацией спиральной симметрии может
служить вирус табачной мозаики (ВТМ), содержащий РНК. 2130 одинаковых белковых
субъединиц составляют вместе с РНК единую целостную структуру –
нуклеокапсид. У некоторых вирусов, например у вирусов свинки и гриппа,
нуклеокапсид окружен оболочкой.
Бактериофаги. Вирусы, которые нападают на бактерий, образуют группу так
называемых бактериофагов. У некоторых бактериофагов имеется явно выраженная
икосаэдрическая головка, а хвост обладает спиральной симметрией.
Сложные вирусы. Некоторые вирусы, например, рабдовирусы и вирусы оспы,
имеют сложное строение.
3. Жизненный цикл бактериофага
4. Жизненные циклы вирусов
Жизненные циклы большинства вирусов, вероятно, схожи. А вот в клетку они, по-
видимому, проникают по-разному, поскольку в отличие от вирусов животных
бактериальным и растительным вирусам приходится проникать еще и через
клеточную стенку. Проникновение в клетку не всегда происходит путем инъекции,
и не всегда белковая оболочка вируса остается на внешней поверхности клетки.
Попав внутрь клетки-хозяина, некоторые фаги не реплицируются. Вместо этого их
нуклеиновая кислота включается в ДНК хозяина. Здесь эта нуклеиновая кислота
может оставаться в течение нескольких поколений, реплицируясь вместе с
собственной ДНК хозяина. Такие фаги известны под названием умеренных фагов, а
бактерии, в которых они затаились, называются лизогенными. Это означает, что
бактерия потенциально может лизироваться, но лизиса клеток не наблюдается до
тех пор, пока фаг не возобновит свою деятельность. Такой неактивный фаг
называется профагом или провирусом.
5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИРУСОВ
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 подразумевается, что такая ДНК реплицируется с
использованием (паразитическим) структур этой или других клеток. Таким
образом, вирусы, должно быть, произошли от клеточных организмов, и их не
следует рассматривать как примитивных клеточных организмов.
О том, насколько обычны такие «побеги», судить достаточно трудно, но кажется
вполне вероятным, что дальнейшие успехи генетики позволят нам выявить и
другие варианты паразитических нуклеиновых кислот.