Вирусы: общие сведения
Вирусы (царство Virae) представляют собой элементарные биосистемы со свойствами живых систем, способные адаптироваться к окружающей среде, но не обладающие возможностью накапливать свободную энергию и существовать вне клеток хозяина.
Вирусы являются строгими внутриклеточными паразитами на генетическом уровне, широко распространенными среди царств животных (позвоночных и беспозвоночных), растений, грибов, бактерий, архей . У вирусов нет собственного обмена веществ, поступление энергии происходит за счет обмена веществ клетки хозяина.
Вирусы, несмотря на мелкие размеры (20-400 нм), являются полноценными организмами, обладая наследственностью в процессе воспроизведения себе подобных, изменчивостью (генотипической и фенотипической) в результате нуклеотидных замен в геноме под влиянием среды обитания - прямым влиянием или опосредованно через организм хозяина, подчиняясь всем законам экологии по ходу эволюции.
Виды относятся к наиболее фундаментальным единицам биологической классификации, и это понятие, с нашей точки зрения, полностью относится к царству вирусов.
Человечество сталкивалось с вирусными инфекциями на протяжении всей своей истории. Римляне использовали термин "вирус" для обозначения болезнетворных "миазмов", исходящих от болот, вблизи которых располагались легионеры. Разумеется, эти заболевания могли вызываться как вирусами ( энтеровирусами , арбовирусами ), так и бактериями ( лептоспирами и др.) и простейшими ( малярийными плазмодиями ). За 10 веков до нашей эры описано вымирание населения в Индии и Китае от оспы . Гиппократ описал распространяющиеся вокруг рта волдыри, назвав их "герпес". Желтая лихорадка выкашивала население экваториальных и тропических районов Африки задолго до заселения возбудителя и его переносчиков Aedes aegypti в Америку при транспортировке рабов.
Вирусы являются строгими внутриклеточными паразитами на генетическом уровне, широко распространенными среди царств животных (позвоночных и беспозвоночных), растений, простейших, грибов, бактерий, архей. У вирусов нет обмена веществ, поступление энергии происходит за счет обмена веществ клетки-хозяина. Несмотря на мелкий размер (20-400 нм), вирусы являются полноценными организмами, обладая наследственностью в процессе воспроизведения себе подобных, изменчивостью (генотипической и фенотипической) в результате нуклеотидных замен в геноме под влиянием среды обитания - прямым или опосредованным через организм хозяина. Генетический код для бактерий, грибов, простейших животных, растений и вирусов является универсальным. Выявлено важное значение дефектных вирусных частиц в формировании вирусной инфекции, развитии персистенции и других процессах, способствующих сохранению вирусных популяций в природе.
Сомнения в трактовке вирусов как организмов возникли в процессе изучения умеренных фагов , онкогенных РНК-содержащих вирусов , у которых цикл репликации включает синтез комплементарной двунитевой ДНК на матрице их геномной РНК и интеграцию ДНК-копии в хромосомы зараженных клеток, в связи с чем вирусный геном становится как бы частью клеточного генома - провирусом. Более того, у рода онковирусов образования ДНК-транскрипта не требуется, поскольку клетки, включая зародышевые, содержат подобные участки онковирусной ДНК - эндогенные онковирусы. Еще больше концепцию вирус-организм, казалось, подрывает рассмотрение вирусов-сателлитов (например, аденосателлиты с геномом в форме однонитевой ДНК длиной (4-5)х1000 н.о., не способных репродуцироваться без вирусов-помощников - аденовирусов или герпесвирусов ) и вироидов . Однако, к 90-м годам прошлого столетия окончательно сформировалась и была официально принята Международным комитетом по таксономии вирусов (МКТВ) концепция вирус-организм и универсальная система таксономии вирусов.
Являясь организмами, вирусы подчиняются всем законам экологии, в частности популяционной генетике. Вирусам свойствен определенный круг хозяев, узкий в одних случаях (например, асфарвирусы , коронавирусы ) и очень широкий в других (например, вирусы гриппа A , большинство арбовирусов ). Таким образом, каждый вирус занимает определенную экологическую нишу. Эволюция вирусов происходит чрезвычайно быстрыми темпами, на порядки выше по сравнению с другими организмами. Существенные изменения в геноме могут происходить молниеносно в случае появления реассортантов у вирусов с сегментированным геномом (как, например, у вируса гриппа A). На основании проведенных уникальных фундаментальных исследований свойств вирусов последние выделены в самостоятельное царство Virae , отличающееся от других царств - животных (Animalia) , растений (Plantae) , простейших (Protista) , бактерий (Monera) , грибов (Fungi) .
Вирусный геном в большинстве случаев (но не всегда) заключен в футляр из белковых молекул - капсид, а у более сложных вирусов имеется также внешняя оболочка - суперкапсид, состоящий из белков и липидов . В отличие от всех других организмов, генетический аппарат которых представлен двунитевой ДНК , у вирусов он может быть представлен как ДНК , так и РНК в одно- или двунитевой, линейной или циркулярной, монопартитной или фрагментарной форме. Однако все это разнообразие генетического аппарата вирусов лишь подчеркивает единство органического мира на Земле, поскольку у всех ДНК-содержащих организмов генетическая информация реализуется через комплементарную ей РНК, а у РНК-содержащих вирусов существует сходный процесс (синтез комплементарных копий на матрице геномной РНК) или вирионная РНК совмещает обе функции хранения и передачи генетической информации.
Таким образом, генетический код тождествен для всего органического мира, включая вирусы. У всех организмов имеются ДНК и три вида РНК: информационная, или матричная ( мРНК ), рибосомная ( рРНК ) и транспортная ( тРНК ). Вместе с тем, тип нуклеиновой кислоты вирусного генома сам по себе не дает полного представления о стратегии его репликации, поскольку, например, РНК-содержащие ретровирусы (Retroviridae) проходят в инфицированной клетке стадию обратной транскрипции, в процессе которой на вирионной РНК-матрице синтезируется двухцепочечная провирусная ДНК, служащая матрицей для последующего синтеза мРНК. Это не позволяет полностью использовать критерий наличия только одной, находящейся в вирионах нуклеиновой кислоты для определения природы вируса.
Общим признаком для вирусов является отсутствие у них белоксинтезирующих рибосомных систем. Геном вируса после проникновения в чувствительную клетку программирует синтезы вирусных белков и генома, угнетая в той или иной степени деятельность генома инфицированной клетки. Таким образом, вирусы относятся к неклеточным формам жизни, являясь автономными генетическими, способными к эволюции структурами.
