Există o astfel de întrebare binecunoscută: ce a venit mai întâi - un pui sau un ou? Este posibil să cereți în același mod: ceea ce a apărut anterior - un virus sau o imunitate? Și, ca și în cazul puiului și oului, nici unul, nici celălalt răspuns nu poate fi adevărat. Răspunsul corect este că ele apar simultan, în interacțiune constantă, din forme mai simple. De îndată ce au existat viruși sau paraziți asemănători virusilor și au apărut, aparent, simultan cu nașterea vieții, a existat și o protecție împotriva lor.
Istoria studiului virusilor
Protecția, mai exact, vaccinurile împotriva virușilor au apărut chiar înainte ca oamenii să-și dea seama ce este un virus. Ei au înțeles că există boli infecțioase, dar nu au văzut nici o diferență între bacterii, viruși și chiar unele amoebii. Aparent, a apărut primul vaccin împotriva variolei, pe care la creat medicul englez Edward Jenner la sfârșitul secolului al XVIII-lea.
În orice caz, acesta este primul caz documentat de cercetare și utilizare a vaccinului. Apoi, deja în anii 1870, a existat un alt eveniment celebru - crearea vaccinului Louis Pasteur împotriva rabiei. A funcționat perfect și a arătat ca un adevărat miracol: o boală absolut incurabilă care poate fi prevenită și chiar vindecată dacă tratamentul este început la timp cu ajutorul acestor vaccinuri.
Dar vaccinurile au fost create orbește. Nu există idee că există un anumit tip de agent care cauzează aceste boli nu a fost. Astfel de idei au început să apară chiar la sfârșitul secolului al XIX-lea. În anii 1890 a existat un om de știință rus, Dmitri Iosifovici Ivanovski, un tânăr care era încă un om care se pregătea să-și apere teza, nimic deosebit de important.
El a investigat bolile de tutun și a fost primul care a acordat atenție faptului că această boală a fost transmisă cu sucul de plante bolnave. Asta este că agentul cauzal al acestei boli a trecut într-un fel prin filtre care nu trec bacterii. Ivanovsky nu a înțeles cu adevărat dacă acest organism era în viață sau nu, mai degrabă credea că este o toxină, deși bănuia că s-a reprodus cumva.
Dar, oricum, primul astfel de obiect a atras atenția comunității științifice și a devenit, de fapt, fondatorul virologiei. Apoi, câteva descoperiri importante au fost făcute într-un timp scurt: sa demonstrat că multe boli sunt cauzate de viruși - febra febrei, febra galbenă, poliomielita, sarcomul păsărilor.
Engleză bacteriolog Frederick Tuerto în 1915, descris într-un articol grup de virusuri care infectează bacteriile, iar microbiolog francez-canadian Félix d'Herelle Felix în 1917 a descris aceste virusuri în detaliu și le-a dat numele de bacteriofagi. adică „bacteria mâncător“, deoarece atunci când sunt adăugate la bacterii într-un mediu nutritiv, aceste virusuri din zona pozeze cu bacteriile moarte. Astfel, până la sfârșitul primului război mondial, a devenit clar că există unele mici agenți care constituie o clasă foarte specială de paraziți.
Viruși împotriva imunității
Vorbind despre confruntarea dintre viruși și bacterii, se poate aminti un astfel de concept, care este recunoscut oficial în știința biologică și joacă un rol imens, este o cursă înarmărilor. Sună antropomorf, dar este un termen acceptat oficial. Întreaga poveste a vieții este o cursă înarmată între maeștri și paraziți. Faptul este că orice imunitate se bazează pe recunoașterea propriului și a celuilalt. Procesul de combatere a virușilor și a imunității poate fi ilustrat de celebra frază a Reginei Roșii din "Alice in Țara Minunilor", care a spus că pentru a rămâne pe loc, trebuie să alergi cât mai repede posibil.
De exemplu, ceea ce face faimosul sistem CRISPR acum. Ea împrumută genomului parazit - nu întregul, desigur, o bucată suficient de lung pentru a fi sigur (bine, aproape-aproape exact) nu a fost în genomul de cele mai multe bacterii sau Archaea, și oferă un rezultat remarcabil. ADN-ul viral integrat în genomul gazdă, este utilizat pentru sinteza specifice molecula de ARN complementar genomului viral, care servește, de fapt, vaccin. Enzimele speciale taie genomul viral la locul de atașare al acestui ARN și, prin urmare, ucid virusul.
O astfel de imunitate este extrem de eficientă. Cu toate acestea, rasa notorie este inclusă: odată ce virusul se schimbă în partea corespunzătoare a genomului, acesta devine rezistent la vaccin. Și pentru a restabili imunitatea, gazda trebuie să împrumute noi fragmente ale genomului viral modificat. Deci, acest lucru este atât de fundamental (pentru că se bazează pe principiul central în biologie - complementaritatea acizilor nucleici), forma acestei curse înarmate.
Există și alte modalități de luptă. Mulți viruși dezvoltă medicamente anti-drog speciale. În special, virușii au adesea anumite proteine care se adaptează la sistemul imunitar și interferează cu acesta. Foarte des se întâmplă ca virusul să surprindă componenta sistemului de apărare gazdă și să o folosească împotriva acestuia. Această componentă se schimbă și nu mai funcționează, dar este percepută ca fiind funcțională. Și astfel virusul, în timp ce pune gazda în roată. Acesta este un fenomen foarte frecvent. O astfel de cursa înarmărilor conduce la o varietate atât de viruși cât și de sistemul de apărare gazdă. Acesta este cel mai important factor în generarea diversității în procesul de evoluție.
Este evident că unii viruși sunt ajustați la sistemul imunitar și continuă să lupte, iar unii sunt învinși. Dar nu știm nimic despre aceste specii care au existat cu milioane de ani în urmă, dar nu au trecut niciodată calea evoluției. Adevărat, putem reconstrui unele forme ancestrale care au lăsat descendenții care au supraviețuit în zilele noastre.
Strategii pentru virușii supraviețuitori
Este foarte important să înțelegem că, atunci când vorbim despre viruși, vorbim despre lucruri inevitabile pentru orice sistem în evoluție, despre evoluția comună a gazdelor și a paraziților. Și apoi trebuie să înțelegeți că scopul final al virușilor și al paraziților, în general, nu este moartea proprietarului. Sala de fitness, care este optimizată pe parcursul evoluției, nu are nimic de-a face cu uciderea comandantului.
Virusul aspiră doar să reproducă cât mai rapid și mai eficient posibil și această abilitate este îmbunătățită pe parcursul evoluției sale. De fapt, este mai bine ca el să nu ucidă deloc proprietarii, pentru că virusul ar fi mai bine ca stăpânii săi să fie fericiți, astfel încât el însuși să se poată reproduce în mod deosebit. Problema pentru virus este că aceste obiective - reproducerea și păstrarea efectivă a vieții gazdei - ajung adesea la o contradicție. Și, de fapt, mulți viruși duc un stil de viață "moderat" și nu ucid niciodată pe proprietari. Pentru aceasta trebuie să reducă intensitatea reproducerii.
O altă strategie este să se înmulțească cât mai mult posibil și când proprietarul moare, treceți la următoarea. Avantajul acestei strategii depinde de stabilitatea mediului. Dacă parazitul poate "anticipa" că populația gazdă va fi stabilă și va exista de milioane de ani, atunci nu este deloc necesar să o omori.
În cazul în care, cu toate acestea, o mare probabilitate a unor dezastre, care, în orice caz, va conduce populația gazdă la zero, atunci ar trebui să fie utilizate cât mai repede posibil și pentru a trece la o populație diferită. Trebuie să spun că unii viruși evoluează astfel încât să combine ambele strategii.
În timpul evoluției virușilor, au existat și alte modalități de supraviețuire.
Ei își pot integra genomul în celula gazdă și pot trăi astfel. Cu toate acestea, atunci când ceva rău îi amenință existența, virusul se activează, iese din stare de somnolență, omoară gazda și trece la următoarea. În general, în cursul evoluției, acei paraziți care știu să combine cele două strategii câștigate. Este ca și cum ai putea distribui corect pariurile într-un cazinou. Și este foarte important să înțelegem că moartea proprietarului sau starea lui gravă nu este deloc benefică pentru parazit. Acesta este un efect secundar al activităților sale.
Viruși și evoluție
Reproducerea virusurilor, de regulă, nu este un semn bun pentru organismele individuale. Deși, pe de altă parte, virușii pot stimula imunitatea. Au existat chiar încercări de a vindeca cancer prin infectarea cu viruși. Dar, în general, pe parcursul evoluției, paraziți și viruși joacă un rol imens, fără ca ei să nu fie, nu va exista viață. Și întreaga istorie a vieții este istoria evoluției comune a interacțiunii paraziților cu gazda.
Și sporind complexitatea protejării gazdei, îmbunătățirea sistemului imunitar ar fi imposibilă fără o interacțiune constantă cu paraziți. În special, putem arăta în mod matematic că apariția organismelor multicelulare este stimulată în multe privințe tocmai prin protecția împotriva virușilor. Multicellularitatea devine avantajoasă atunci când celulele sunt atacate de un virus: este benefic când o celulă ia o lovitură și, cu ajutorul mecanismelor de moarte celulară programată, se poate ucide și poate să-i elibereze pe ceilalți de virus.
Și multe alte adaptări care există în organismele celulare sunt asociate fie cu protecția împotriva virușilor, fie cu materialul genetic pe care gazda îl primește de la virus.
Putem da exemplul următor. Există o enzimă destul de faimoasă numită telomerază - aceasta este enzima care asigură stabilizarea cromozomilor noștri, ca și cum ar fi să ne asigurăm că nu se vor scurta. Acest lucru este absolut necesar pentru supraviețuirea organismului, iar activitatea acestei enzime este asociată atât cu îmbătrânirea, cât și cu cancerul.
Și, inițial, la începutul eucariotelor, aceasta este telomerazei a fost nimic ca revers transcriptaza, care este în eucariotele timpurie a fost o parte a unuia dintre elementele genetice mobile. Și trebuie să ne amintim întotdeauna că propriul nostru genom este de aproximativ două treimi sau mai puțin de resturile de elemente genetice mobile. Majoritatea oamenilor cred că acest lucru este gunoi inutil, dar există atât de mulți dintre ei că mulți dintre ei sunt folosiți pentru toate tipurile de nevoi. Astfel, evoluția proprietarilor nu este niciodată liberă de paraziți și ia multe din ele.
Evoluția și clasificarea virusurilor
În 1971, marele om de știință american David Baltimore a propus clasificarea virusurilor în funcție de tipul de acid nucleic genomic - ADN sau ARN. Tipul de virus, conform acestei clasificări, determină ciclul reproducerii acestuia. Dar, în natură, aceste clase sunt distribuite foarte inegal. Dacă ne uităm la ce tipuri de viruși infectează diferite organisme, obținem o imagine interesantă. În bacterii și arhea, majoritatea covârșitoare sunt viruși care conțin ADN dublu catenar.
Și eucariotele sunt dominate de virusurile ARN, care au pur și simplu o varietate fantastică. Motivele acestor diferențe sunt foarte interesante, dar sunt bine înțelese doar în câteva cazuri. De exemplu, virusurile mari care conțin ADN nu se pot răspândi în plante, nu supraviețuiesc acolo și sunt prezente numai în alge. În plantele superioare, locul lor este ocupat de virușii care conțin ARN. Acest concept de nișă determină, aparent, diferențele în distribuția virușilor. Dar acest lucru nu poate fi întotdeauna înțeles exact.
Evoluția imunității
Discuția despre evoluția imunității poate fi foarte lungă, dar este important să înțelegem câteva lucruri foarte importante. Toată lumea știe că replicarea unui material genetic se bazează pe complementaritatea acizilor nucleici. Și, prin urmare, sistemele importante de imunitate se bazează, de asemenea, pe acest principiu. În special, puteți lua o bucată de ARN și este potrivit pentru recunoaștere.
Este o armă puternică împotriva cuiva, parazit, în special a genomului viral. Dar, în cazul în care să ia acest acid nucleic protector unic? Din genomul parazit in sine. Acest lucru se poate face în diferite moduri. De exemplu, în eucariotele, de obicei are loc taierea virusului ARN genomului in bucati mici, iar apoi o parte din acești biți este utilizat pentru a identifica un loc unic in genomul parazit si distruge-l cu o enzimă nucleaza, care este inclus în complex. Acesta este un principiu simplu și elegant.
Cu toate acestea, atunci când infecția trece, acest proces se oprește și nu există vaccinare. Iar următorul pas este de a asigura vaccinarea. Acesta este ceea ce face sistemul CRISPR. Ea plătește o complexitate destul de mare și posibilitatea reacțiilor autoimune. Dar, totuși, este bine adaptat să-și amintească informațiile despre parazit.
Acesta include elemente ale genomului altui în propriul ADN - acesta este principiul de bază al funcționării sistemului CRISPR. Și acest principiu puternic este acela de a folosi complementaritatea acizilor nucleici, același principiu de replicare, pentru a separa altcineva de a-și distruge. Acesta este modul în care este folosit de toate organismele.
A doua modalitate este faptul că a efectuat recunoașterea celorlalți sale și cu ajutorul unor proteine specifice - aceasta este ceea ce face ca sistemul nostru imunitar folosind receptorii de pe celulele care recunosc virusul solubili și anticorpi. În general, tot drumul imunitate într-un sens global - este recunoașterea altora sale și, precum și protecția distrugerii sale de o alta. Și în procesul de evoluție, acest lucru se face într-un număr foarte mare de moduri diferite.
Pe termen lung, distrugerea completă a virușilor nu este nici necesară, nici posibilă. Dar distrugerea bolilor umane pe care le provoacă, cum ar fi variola și poliomielita, este deja o realitate existentă și un scop ușor de înțeles. Acestea sunt viruși, care sunt un capăt al evoluției și, în același timp, ucid proprietarul - ei pot și ar trebui să fie eliminați. Împotriva principalelor boli virale, există vaccinuri bune, cu excepția virușilor care se schimbă rapid, cum ar fi gripa sau HIV. În alte cazuri, vaccinurile funcționează destul de bine.
O mulțime de cercetări se fac în domeniul unor astfel de viruși care se schimbă rapid și imprevizibil. Oamenii de știință încearcă să înțeleagă cum să prezică evoluția acestor virusuri în microscoală și să obțină vaccinuri eficiente. Sfârșitul acestor lucrări este încă prea devreme pentru a aștepta. Marea problemă nu este atât de mare în virușii nou apăruți, ca și în cazul provenirii din diferite locuri îndepărtate, cum ar fi virusul Zika.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: