Место вирусов в биосфере
В природе существует в широких масштабах обмен готовыми блоками генетической информации, в том числе у эволюционно далеких вирусов. В результате такого обмена могут быстро и скачкообразно изменяться наследственные свойства. Новые генетические качества возникают в результате сочетания собственных и интегрированных генов. Увеличение генома за счет неработающих генов может вести к образованию новых генов. В обеспечении этих процессов предполагается существенная роль вирусов и плазмид . Таким образом, вирусы являются важными факторами эволюции органического мира.
Разные семейства вирусов неравномерно распределены в органическом мире, но в целом распространены среди всех представителей биосферы. Часто известен их вред как возбудителей болезней. Значительно меньше сведений об их роли в переносе генетической информации. Но возможности вирусов значительно выше. Известно о роли умеренных фагов , содержащих гены токсинов дифтерии, столбняка, ботулизма в выработке их бактериями, у которых эти гены отсутствуют. Устойчивость бактерий к антибиотикам, определяемая активностью разрушающих или модифицирующих антибиотик ферментов, закодирована в плазмидах (если их расценивать в качестве вирусов), способных передаваться от бактерий к бактериям. Онкогенные РНК-содержащие вирусы участвуют в клеточной дифференциации и регенерации. Поражая разных представителей органического мира, вирусы способны преодолевать не только видовые, но и барьеры растительного и животного царств, например передаваемые насекомыми вирусы раневых опухолей растений , являясь факторами генетического обмена в биосфере и эволюции органического мира на Земле. Вирусы являются закономерными продуктами живой материи, участвующими в ее эволюции от древнейших примитивных клеточных форм до высших растений и животных, включая человека. Данные по распространению царства вирусов Virae в зависимости от стратегии генома в биосфере приведены в табл. 1.1 . 95 вирусных таксонов уровня семейства распространены среди всех царств органического мира (надцарств прокариотов и эукариотов ).
У прокариотов ядерный материал сконцентрирован в центральной части клетки, но не отделен от периферической части, нет ядерной оболочки, одна кольцевая молекула ДНК , нет хромосомных белков , аппарата митоза и мейоза , ядрышковых организаторов , в ДНК нет повторяющихся последовательностей . Надцарство прокариотов включает царство архей и бактерии. Царство архей (ранее архебактерии), впервые описано в 1977 г.: липиды состоят из соединений глицерина и терпенов , мембраны монослойные липидные, клеточная стенка построена из псевдомуреина или из гликопротеидов , или из кислых полисахаридов , ДНК-зависимая РНК-полимераза состоит из 9-11 субъединиц, в тРНК нет риботимидина. У бактерий (грамположительных, грамотрицательных, сине- зеленых) липиды представлены триглицеридами , мембраны двухслойные липопротеидные , клеточная стенка из муреина , ДНК-зависимая РНК- полимераза состоит из 4 субъединиц и инициирующего фактора, в тРНК присутствует риботимидин .
Надцарство эукариотов (ядро отделено от протоплазмы, есть ядерная оболочка, линейная ДНК вместе с хромосомными белками образует комплекс нуклеопротеидов, есть митоз и мейоз, репликация ДНК начинается с многих точек) включает царства грибов, животных с поlцарствами простейших, многоклеточных беспозвоночных и позвоночных, а также растений. Среди животных известно около 1,5 млн видов, а среди представителей других царств органического мира - около 0,5 млн видов.
Связь ДНК-содержащих вирусов, в том числе с представителями царства архей, возникших более 3 млрд лет назад, возможно, свидетельствует об их древнем происхождении. Позднее появились бактерии (около 1 млрд лет назад), давшие впоследствии царства грибов, простейших и еще позже - животных и растений. С последними двумя царствами особенно тесно связаны РНК-содержащие вирусы, хотя нельзя исключить, что на большое число выделенных вирусов влияла интенсивность работы вирусологов с представителями животных и растений. Во всяком случае, данные табл. 1.1 свидетельствуют об убиквитарности распространения вирусов в биосфере, причем представители некоторых семейств способны поражать клетки хозяев, относящиеся к 2-3 различным царствам - архей и бактерий, грибов, позвоночных и беспозвоночных животных. Это свидетельствует о высокой экологической пластичности вирусов.
Смотрите также:
