0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вирусы как двигатель эволюции

Вирусы являются частью генетического кода огромного количества живых существ. А выяснить это человеку помогли куры.

В 1960-х по куриным фермам быстро распространялся птичий вирус лейкоза (ПВЛ), который вызывал рак и угрожал всему птицеводству. Выдающийся британский вирусолог Робин Уайсс, в то время работавший в Университете Вашингтона (США), решил проверить, а не мог ли вирус быть частью ДНК курицы, но при этом не приносить никакого вреда в обычных условиях.

Уайсс с коллегами воздействовали на клетки здоровых кур с помощью радиоактивного излучения и химикатов, чтобы вызвать мутацию и выяснить, можно ли таким образом вытащить вирус из его укрытия. Как и рассчитывали ученые, мутировавшие клетки стали воспроизводить ВПЛ. Иными словами, вирус не просто был заключен в некоторых клетках совершенно здоровых кур — генетическая инструкция по его воспроизводству была встроена в каждую клетку их организмов и передавалась от поколения к поколению.

Этот вирус получил название эндогенный ретровирус (эндогенный — значит воспроизводимый внутри организма). Позже исследователям удалось обнаружить такие вирусы в геномах многих других животных. Как выяснилось, вирусы населяют геном практически всех групп позвоночных — от рыб и рептилий до млекопитающих.

Бездумные игры с пенициллином

В работе трехлетней давности исследователи взяли емкость размером 1,2×0,6 м, нанесли на него питательную среду и антибиотик. С одного края антибиотика не было совсем, в следующей части емкости была минимальная доза, которую бактерии не могут переносить, затем в десять раз больше, в сто раз больше и, наконец, в тысячу раз больше. Сверху повесили камеру, на края нанесли бактерии и стали снимать, что происходит.

Сначала ничего не происходило. Через 44 часа бактерии заняли зону, свободную от антибиотиков, а еще через 44 часа отдельные представители прорвались в зону, где антибиотик уже был, получили возможность там размножаться (значит, что-то у них поменялось) и постепенно заполнили следующую зону. Прошло еще 44 часа, появились еще более устойчивые и затем еще более устойчивые. Через 11 суток образовались бактерии, способные перенести тысячекратную смертельную дозу антибиотиков.

Представим человека, у которого заболело горло. Он принял антибиотик. Горло прошло через день, зачем травиться? Бросил. Что случилось? Колесико провернулось на одно деление. Следующий человек, который заразился этой же бактерией, принимал антибиотик уже два дня, следующему пришлось принимать уже недельный курс — и т. д.

О наличии бактерий, устойчивых к пенициллину, было известно еще до того, как он начал широко применяться в клинической практике во время Второй мировой войны. Уже Флеминг понимал, что «человек, который бездумно играет с пенициллином, будет морально ответственным за смерть того, кто умрет от инфекции», потому что его нечем будет лечить.

Чего не надо делать? По мысли Флеминга, «не надо использовать пенициллин без установленного диагноза, в недостаточных дозах, в течение малого времени, потому что это именно те условия, в которых вырабатывается устойчивость». И это ровно то, что мы радостно делали все 60 лет после изобретения пенициллина. У нас есть косметика с малыми дозами антибиотиков. Антибиотики свободно продаются в аптеках и используются в животноводстве и птицеводстве. Порядка 80% тоннажа антибиотиков в США идет на корм скоту, а вовсе не для лечения людей, причем 60% из этих антибиотиков применяются и в медицине.

На фермах патогены встречаются с почвенными бактериями. Химическая война в почве происходила всегда, но раньше патогены никогда не встречались с антибиотиками, у них не было этого фактора отбора. Теперь же в результате горизонтального переноса генов, когда один вид бактерий может получить ДНК другого, получился биореактор — ровно те условия, которые нужны, чтобы вырастить лекарственно-устойчивый штамм. В результате растет доля заболеваний, вызванных такими бактериями.

У этого явления есть и экономическое следствие: разработка антибиотиков становится невыгодной. Затраты на их разработку колоссальные, а время жизни антибиотиков, когда они действительно работают и когда их покупают, не очень большое. В результате количество новых антибиотиков, введенных в клиническую практику, уменьшается год от года. В 1990 году фармкомпаний, которые занимались антибиотиками, было 18, в 2011 году их было уже только четыре.

Читать еще:  Внешний тюнинг двигателя ваз 2106

Сегодня существуют штаммы бактерий, обладающие множественной лекарственной устойчивостью. По данным ВОЗ, в России более 18% заболеваний туберкулезом вызвано штаммами, с которыми бороться более-менее нечем. Терапия как у Антона Павловича Чехова — кумыс и свежий воздух. Дело в том, что классический советский, а теперь и российский курс лечения туберкулеза очень длительный. В России много тюрем и колоний, человек попадает в одну из них, там у него диагностируют заболевание и начинают лечить. Не долечившись, человек выходит на свободу, и у него ни денег нет, ни желания тратить их на лекарства. В результате у нас куча недолеченных людей, тот же самый биореактор, что и в опытах. И это все — классическая эволюция, описанная Дарвином еще 150 лет назад в книге «Происхождение видов», без всяких современных надстроек.

Города — очаги эпидемий

У науки нет единой версии происхождения вирусов. Загадочно выглядит и их регулярный, ежегодный апгрейд: непонятно, откуда и по каким причинам в природе вдруг возникают новые, ранее неизвестные виды. И некоторые из них настроены по отношению к человечеству весьма недружелюбно.

Вообще, каждая клетка нашего организма несёт в себе следы прошлых встреч с вирусами. Они окружали человека всегда и повсюду, демонстрируя феноменальную способность меняться и приспосабливаться. Это вызвано, во-первых, тем, что у вирусов, как правило, нет системы починки (репарации) повреждений ДНК, и любая мутация в их геноме сохраняется, участвуя в дальнейшем отборе. А естественный отбор — двигатель эволюции. Во-вторых, разные вирусы, заразившие одну и ту же клетку, как уже сказано, легко обмениваются фрагментами генетической информации, порождая всё новые и новые варианты. В-третьих, у них очень быстро происходит смена поколений: на неё может уйти всего пара суток.

Европейская цивилизация со времён античности подвергалась опустошающим эпидемиям, возбудителями которых выступали как вирусы, так и бактерии. В первую очередь это были чума, холера и натуральная оспа. Порой инфекционные заболевания приходили друг за другом, опустошая города и оставляя в живых меньшую часть населения.

Первая зафиксированная в письменных источниках вирусная эпидемия, как предполагают учёные, случилась в Риме в 166 году. Историкам она известна как Антонинова чума, но, судя по признакам, это была оспа или корь. А некоторые исследователи считают, что это были вспышки того и другого заболеваний, сменившие друг друга. Эпидемия свирепствовала более 20 лет. Римский историк Кассий Дион писал, что в 189 году за один день в столице империи от неё умирало около 2 тысяч человек.

Именно города, где люди жили в тесном контакте и при большой численности, в дальнейшем становились очагами инфекционных вспышек. Помимо скученности населения, пагубную роль играло снижение иммунитета, вызванное непременными спутниками городской жизни: загрязнением среды обитания и стрессами. Всё это в совокупности создавало (и продолжает создавать) хорошие условия для эволюции вирусов и появления их новых вариантов.

В качестве примера можно привести вирусы герпеса. Ими инфицировано большинство населения Земли, но, пока человек живёт в нормальных условиях, они никак себя не проявляют. Однако, если иммунитет даёт сбой, причиной которого может быть всё тот же стресс или плохая экология, некоторые вирусы герпеса (всего их в человеческой популяции циркулирует 8 типов) активизируются, ещё более угнетая защитные силы организма. В итоге «открываются ворота» для более опасных вирусов, которые уже могут привести к эпидемии.

Новости сайта:

  • Markov et al., 2009. Symbiotic bacteria affect mating choice in Drosophila melanogaster

Введение в науки о жизни. Курс лекций. Совместный бакалавриат ВШЭ и РЭШ, 2011

Зачем нам любовь? Лекция в Политехническом музее 14.02.2012.

Савинов А.Б. 2012. Аутоценоз и демоценоз как симбиотические системы и биологические категории // Журн. общей биологии, №4. pdf

Савинов А.Б. 2012. Метаморфозы эволюционной идеи в России (на фоне проблем естествознания, философии и социума) rtf

Читать еще:  Что такое ждай двигатель

Andrey Yu. Zhuravlev, José Antonio Gámez Vintaned and Eladio Liñán . The Palaeoscolecida and the evolution of the Ecdysozoa . 2011/

Савинов А.Б. Современное состояние эволюцонизма в России // Идея эволюции в биологии и культуре. М.: Канон+, 2011.

Учебная программа EvoDevo 4 (beta) Скачать.

Подготовка к ЕГЭ по биологии и математике. Тел. 8 916 307-52-60

Учебная компьютерная программа для демонстрации эффективности алгоритма «мутации + отбор» (работает в MS Access). См. также : Weasel program

Чарльз Дарвин и Современная биология (сборник трудов международной конференции). Санкт-Петербург, 2010. 820 стр. pdf 12Mb.

Материалы семинара «Вопросы эволюции» 10.12.2010, посвященного критике «эпигенетической теории эволюции» (ЭТЭ): 1) А.В.Марков. В поисках экспериментальных подтверждений ЭТЭ, 2) Презентация доклада А.Н.Кузнецова «Анатомия ЭТЭ».

Лекции А.Ю.Розанова о зарождении жизни на земле (т/к «Культура»): Часть 1, Часть 2.

А. В. Марков. Эволюция и мораль // Природа. 2010.

Вирусы — незримые убийцы

Игнат Вершинин 27 июня 2017

Анатомически правильная иллюстрация вируса ВИЧ в крови. Spectral-Design / shutterstock.com

Подписывайтесь на наш телеграм-канал. Мы публикуем там свежие новости и лучшие фотографии.

Обитающие бок о бок с нами вирусы могут привести к смерти всего человечества, единственная защита от них — быть в курсе.

Человечество сформировалось после миллиона лет эволюции, пройдя путь от простейших организмов к высокоразвитым жителям планеты Земля, но эволюция — штука непредсказуемая. Ее основным двигателем был и остается выбор правильного строения генетического кода для успешной адаптации к изменившимся условиям окружающего мира. Естественный отбор является борьбой за существование, и победителем будет тот живой организм, который эволюционирует быстрее. И, нужно отметить, пока эту войны мы проигрываем вирусам.

Они представляют собой инфекционных паразитов, использующих живые клетки для размножения. Именно они дают вирусам жизнь и объясняют их феноменальную способность эволюционировать.

Вирусы — идеальные солдаты

Если в процессе атаки живого организма вирусы не добьются существенного результата, они перегруппировываются, меняют стратегию и вновь наносят удар. Последние исследования показали, что для эволюции вирусам может потребоваться всего один месяц, в процессе которого «слабые» умирают, уступая место «сильным». Вирус адаптируется к определенному типу живых клеток и ищет уязвимость, но ему не требуется, словно заправскому фехтовальщику, искать крошечную точку для удара — он набрасывается на жертву до тех пор, пока не найдет брешь или пока не будет уничтожен.

Но основная сложность в противодействии вирусам заключается в банальной невозможности на данном уровне развития технологий изучить нашего «незримого врага». Из миллиона существующих типов вирусов нам известно лишь чуть более 5000.

Происхождение вирусов

Отсутствие технологий для изучения вирусов приводит к отсутствию даже единой точки зрения на их происхождение. На данный момент ученые придерживаются трех основных вариантов.

  1. Регрессивная гипотеза. Считается, что, как и человек, вирусы в процессе эволюции отбросили ненужное— определенные гены, которые оказались невостребованными при паразитировании. Таким образом, вирусы отказались от своей клеточной структуры в пользу адаптации.
  2. Гипотеза клеточного происхождения. Вторая версия происхождения строится на способности отдельных фрагментов ДНК и РНК к перемещению в пределах генома или от клетки к клетке. Вирусы могли «откочевать» от более крупного организма. Этакий сепаратизм!
  3. Гипотеза совместной эволюции. Если вышеуказанные теории рассматривают происхождение вирусов как эволюционный процесс на основе материала других живых организмов, то третья гипотеза основывается на представлении, что вирусы возникли одновременно с живыми клетками.

В связи с тем, что сама классификации вирусов непроработана, сложно сказать, что они, в конечном счете, собой представляют. Поэтому представленные гипотезы являются не более чем предположениями, сделанными на основе результатов определенных исследований известных (менее 1%) типов вирусов.

Вирусы — идеальные убийцы

Человечество ведет с вирусами непримиримую борьбу за существование, конца и края которой не видно из-за отсутствия подходящего ответа на феноменальную адаптацию вирусов. Способности нашей иммунной системы небезграничны, они просто не идут ни в какое сравнение с репродуктивной способностью «идеальных убийц». На данный момент существует более 10 вирусов, способных уничтожить человечество, но это без учета тех, которые находятся в неактивном состоянии. Например, вирусы, находящиеся на останках древних людей или животных, выкапываемых археологами из-под земли ежегодно.

Читать еще:  Ccza что за двигатель

Вирусы объединены в семьи и внушают страх всему человечеству. Их разрушительная паразитическая деятельность не несет ничего, кроме смерти.

Флавивирусы (Flaviviridae)

Данное семейство одно из самых опасных. Передаваясь преимущественно членистоногими, его представители получают возможность действовать фактически по всему миру. Основные болезни, которые вызывают вирусы этого семейства, таковы.

Лихорадка Денге. Крайне тяжелая и смертоносная болезнь, сопровождающаяся лихорадкой, сыпью и увеличением лимфатических узлов. Она особо распространена в африканских странах, где слабо развита медицина и не всегда есть возможность получить своевременную помощь, которая является единственным существующим вариантом лечения. Согласно оценкам, ежегодно лихорадка Денге поражает до 400 млн человек по всему миру (около 3,5 млн в России, 2,5 млн в США). Основными переносчиками вируса являются комары, а носителями заболевания — люди.

Клещевой энцефалит. Острое инфекционное заболевание, распространенное в Европе, Сибири, на Урале, Дальнем Востоке. Оно сопровождается лихорадкой, тремором рук, тошнотой, повреждением нервной системы и в отдельных случаях смертью.

Лихорадка Западного Нила и лихорадка Зика. Оба заболевания считаются довольно мягким проявлением флавивирусов, сопровождаются общим недомоганием, жаром, сыпью, но редко приводят к смерти. При неправильно поставленном диагнозе, например при ошибке в выявлении лихорадки Денге, могут возникнуть осложнения.

Поксивирусы, или вирус оспы (Poxviridae)

Натуральная оспа или, как ее еще называют, черная оспа, только за последние три века унесла более 500 млн жизней. Считается, что свою жатву вирус начал еще 10 тыс. лет назад. По некоторым данным, смертность от оспы может достигать 90%. Вирус этот настолько опасен, что на его основе разрабатывалось и использовалось биологическое оружие.

Парамиксовирусы (Paramyxoviridae)

Семейство парамиксовирусов вызывает одну из самых опасных болезней XIX–XX вв. — корь. В наше время считается, что эта болезнь не представляет большой опасности, ведь благодаря введению специальной вакцины практически каждый ребенок может получить пожизненный иммунитет к кори. Однако нужно учесть тот факт, что за период с 1855 по 2005 г. она унесла более 200 млн жизней, и даже сейчас детская смертность из-за кори достигает 100 тыс. в год.

Аренавирус (Arenavirus)

Семейство аренавирусов в основном поражает грызунов, но некоторые возбудители вызывают острые инфекционные заболевания у людей. Одно из них носит название лихорадка Ласса. Она характеризуется поражением органов дыхания, почек и высоким процентом летального исхода (от 30 до 50%). Особую опасность представляет отсутствие системы профилактики и разработанных методов лечения.

Рабдовирусы (Rhabdoviridae)

Это семейство вирусов поражает как животных, так и растения. Вирус бешенства, который оно порождает, носит имя Лисававируса, в честь греческой богини безумия. Возбудитель передается через слюну животных или, в редких случаях, человека. Болезнь сопровождается чувством смятения, паранойи, заражением слюнной железы. На ранних стадиях эту болезнь чрезвычайно тяжело диагностировать, что ведет к поражению нервной системы и последующим осложнениям. Если не успеть обратиться к врачу — спасения нет, так как смертность на поздних стадиях достигает 100%.

Ортомиксовирусы (Orthomyxoviridae)

Если вышеуказанным семействам требуется носитель, то ортомиксовирусы распространяются воздушно-капельным путем и поражает людей любого возраста. Самая распространенная болезнь, вызываемая этим семейством, это грипп.

Инфекционное заболевание дыхательных путей, несмотря на существующую вакцину, приводит к смерти более полумиллиона людей в год. Именно вирус гриппа является наиболее сильным представителем своего вида, ведь его способность адаптироваться и искать уязвимости позволяет вирусу гриппа формировать новые штаммы.

В чем опасность вирусов? В том, что адаптация иммунитета человека не успевает за сверхбыстрым формированием новых вирусных штаммов. Например, против птичьего гриппа у человека нет никакой защиты. Остается принимать меры предосторожности, а для этого нужно быть в курсе того, что представляют собой эти незримые убийцы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector