Что такое вирус — определение с точки зрения биологии


Чтобы определить предмет, который изучает вирусология, т. е. вирусы, нельзя пользоваться теми обычными критериями, которые мы применяем для определения животных или растений. Само по себе определение вируса несколько произвольно, и было предложено много вариантов, что доказывает сложность задачи.

Понятие вируса — определение

Львов предложил определять вирусы как «строго внутриклеточные, потенциально патогенные агенты, обладающие инфекционной фазой, содержащие лишь один тип нуклеиновой кислоты, репродуцирующиеся в форме генетического материала, неспособные к росту и делению и лишенные системы Липмана» (т. е. одной из ферментных систем, участвующих в производстве энергии). Это определение, справедливость которого будет подтверждена в последующих главах, подчеркивает неклеточную природу вирусов, их зависимость от метаболизма клетки-хозяина и тот факт, что на определенной стадии цикла репродукции специфический материал вируса представлен одной только нуклеиновой кислотой. Согласно другому определению, вирусы рассматриваются как «элементы генетического материала, которые могут детерминировать в клетках, где они репродуцируются, биосинтез специфического аппарата, обеспечивающего их проникновение в другие клетки».

Это определение подчеркивает в большей степени способность вирусов распространяться из клетки в клетку, нежели отсутствие у них собственной метаболической активности. В первом издании этой книги (а это было время, когда природа генетического материала еще окончательно не была установлена и когда данные о его функции и репликации отсутствовали) нам казалось целесообразным использовать чисто операциональное определение, т. е. такое, которое ограничивалось бы перечислением критериев, дающих основание включать или не включать объекты в категорию вирусов. Принятое тогда определение было таким: «Вирусы есть субмикроскопические объекты, способные проникать в определенные живые клетки и репродуцироваться только внутри этих клеток».

В настоящее время наиболее приемлемым является следующее определение: «Вирусы — это объекты, геном которых представлен нуклеиновой кислотой —ДНК или РНК; эта нуклеиновая кислота репродуцируется в живых клетках и, используя их синтетический аппарат, заставляет клетки синтезировать специализированные частицы, или вирионы, содержащие геном вируса и способные передавать его в другие клетки».

Все эти определения отражают два качества вирусов: во-первых, наличие у вируса собственного генетического материала, который внутри клетки-хозяина ведет себя как часть данной клетки, и, во-вторых, существование внеклеточной инфекционной фазы, представленной специализированными частицами, или вирионами, которые репродуцируются в клетке под генетическим контролем данного вируса и служат для введения генома вируса в другие клетки. Предложенные определения отличаются друг от друга тем, какое место в них отводится другим свойствам вирусов, таким, например, как субмикроскопические размеры вирусных частиц (подразумевая под субмикроскопическими размерами размеры менее 2000 А, что находится на пределе разрешения обычного светового микроскопа) или патогенность — свойство вируса, без которого невозможно установить его присутствие в клетке-хозяина.

Патогенность вирусов может быть либо явной, когда инфицированные клетки и организмы изменяются или разрушаются, либо скрытой, когда клетки сосуществуют с геномом вируса на протяжении многих поколений без заметного фенотипического проявления. Все же вирус должен в конце кондов вызвать изменение в синтетических процессах клетки, результатом которого будет образование инфекционных вирусных частиц, или вирионов. Внутриклеточный паразитизм свойствен не только вирусам, но и другим классам паразитов, в том числе некоторым бактериям, грибам и простейшим.

Однако в определениях вирусов подчеркивается особая природа их паразитизма, который можно назвать паразитизмом на генетическом уровне. Такие паразиты, как малярийный плазмодий, бациллы проказы, риккетсии, имеют клеточную организацию — хромосомные гены, рибосомный аппарат и митохондриальный аппарат или эквивалент последнего с более или менее сложными системами для освобождения и утилизации энергии. Очевидно, что эти паразиты являются клеточными организмами независимо от того, устроены ли они по принципу эукариотических клеток, т. е. клеток животных и растений, для которых характерно наличие набора хромосом и полностью развитой системы внутриклеточных мембран, либо по принципу прокариотических клеток, подобных бактериальным, с менее выраженной компартментализацией. Тот факт, что эти организмы способны выживать и размножаться только внутри других клеток, объясняется не отсутствием собственной клеточной организации, а их потребностью в поступлении «готовых» (экзогенных) источников питания.

Долгое время к вирусам относили группу внутриклеточных патогенных агентов, таких, например, как возбудители пситтакоза, венерической лимфогранулемы и других сходных болезней животных. В настоящее время эти возбудители классифицируются как Chlamydozoaceae, а по самой последней классификации как род Miyagawanella (в составе класса риккетсий). К вирусам их нельзя относить по двум причинам: они содержат два типа нуклеиновой кислоты, что предполагает наличие у них клеточной организации, и они сохраняют эту организацию внутри клетки, где они растут, т. е. увеличиваются в размерах и размножаются делением надвое. Репликация вирусов находится в строгой зависимости от клетки-хозяина. Этим они отличаются от субмикроскопических, но свободно живущих организмов, таких, как PPLO, или Mycoplasma, которые обладают клеточной организацией и, по-видимому, являются бактериями, лишенными жесткой клеточной стенки. Зависимость PPLO практически от всех метаболитов, которые могут проникать через полупроницаемую мембрану, привела к крайнему сокращению их генома, ферментного аппарата, клеточных структур и соответствующему уменьшению их размеров. Образование так называемых L-форм, которые представляют собой обычные бактерии, утратившие в результате мутаций способность образовывать клеточную стенку, возможно, следует рассматривать как модель того процесса, который привел к появлению Mycoplasma.

Специфичности круга хозяев у вирусов является дополнительным доказательством того, что отношение вирус — хозяин не ограничивается лишь питанием, а носит более сложный характер. Если бы нашелся такой внутриклеточный паразит, который, будучи неспособен размножаться в свободном состоянии, тем не менее мог бы размножаться в живых клетках любого типа, то мы вправе были бы допустить, что этот паразит будет размножаться и в свободном состоянии, если только он получит какие-то пока еще не известные нам (возможно, нестойкие) вещества, которые обычно ему поставляет клетка. Позднее мы увидим, однако, что взаимоотношения вирусов с клеткой-хозяином очень сложны; ожидать, что вирус будет размножаться в свободном состоянии, можно только в том случае, если нам удастся выделить из клетки и реконструировать in vitro клеточный аппарат, необходимый для того, чтобы макромолеку- лярные синтезы протекали упорядоченным образом.

Размеры частиц — вопрос, который мы будем детально обсуждать ниже,— являются недостаточным критерием для отнесения исследуемых частиц к категории вирусов. Это становится очевидным, если мы сопоставим эти размеры, с одной стороны, с мельчайшими клетками Mycoplasma (диаметр ~ 100 ммк, т. е. меньше, чем у самых больших вирусов) и, с другой, например, с молекулами гемоцианина (молекулярный вес 3- 106 дальтон — величина, сравнимая с массой достаточно мелкого бактериофага). Возможно, в растительных и животных клетках могли бы образовываться вирусные частицы диаметром в несколько микронов. Но именно малые размеры вирусов сыграли в свое время важную роль в создании соответствующих вирусологических методов. С самого зарождения вирусологии для отделения инфекционных вирусных частиц от бактерий (загрязняющих препарат вируса) и для доказательства небактериальной природы изучаемых заболеваний использовались бактериальные фильтры. Отсюда и традиционное название фильтрующийся вирус, заменившее прежнее ультравирус, а затем в свою очередь замененное общепринятым в настоящее время словом вирус.

Последние новости

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

44cbb75eee6f144e