Неклеточные формы жизни

Вирусы как первая бесклеточныая форма жизни были открыты в 1892 г. нашим соотечественником Д. И. Ивановским (1864 - 1920). В конце XX в., кроме вирусов, обнаружили и другие бесклеточные формы жизни - вироиды и прионы. Все эти формы существования живого в клетках приобретают свойства живых организмов, а вне клеток их теряют.

• Вирусы - это инфекционные частицы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот, упакованных в белковую оболочку (капсид). Выступают как паразиты большинства прокариотических и эукариотических клеток.
• Вироиды - это небольшие кольцевые молекулы РНК, которые не кодируют никаких белков. Они паразитируют на высших растениях и размножаются только с помощью ферментов растительной клетки.
• Прионы - это изоформы обычных белков нервных систем, отличающихся способом укладки полипептидной цепи. Они поражают центральную нервную систему позвоночных, используя энергетические резервы нейронов.

Особенности неклеточных форм жизни

В геноме некоторых неклеточных форм наблюдается нарушение принципов линейности и универсальности генетического кода. Любая из этих частиц не способна самостоятельно синтезировать необходимые вещества и добывать энергию. Все это говорит о том, что вирусы, вироиды и прионы возникли после появления клеточных форм жизни. Это не примитивные первобытные организмы, от которых эволюционировали другие живые существа, а своеобразные клеточные паразиты.

Простота их организации вызвана именно паразитическим способом существования. Эволюционная роль неклеточных форм заключается в том, что они могут включаться в генетическую рекомбинацию и давать начало новым наследственным композициям. Биологическое и экологическое значение неклеточных форм жизни связано с их способностью вызывать различные инфекции.

На физические и химические факторы внешней среды вирусы, вироиды и прионы реагируют по-разному. Наиболее устойчивые кристаллические формы вирусов. Установлено, что большинство вирусов погибает при температуре 55-60 ° С, но есть формы, которые погибают только при температуре 90 ° С. Низкие температуры вообще не вызывают гибели вирусов. Стойкие они также к большинству антибиотиков и к высушиванию. Эффективным методом борьбы с вирусами является ультрафиолетовое излучение.

Современная медицина применяет также интерферон - защитный белок, вырабатываемый клетками для борьбы с вирусами. Ранее интерферон выделяли из крови специальных доноров. Новые биотехнологические методы позволяют получать человеческий интерферон искусственно в необходимых количествах. Это сделало данный препарат доступным и недорогим. После выяснения белковой природы прионов и их локализации в нервных клетках, становится понятным, почему эта инфекция такая опасная и почему с ней практически невозможно бороться обычными методами. Открытие радикального метода борьбы с медленными нейроинфекциями еще впереди.

Вирусы и вироиды

Вирусы отличаются химической природе нуклеиновой кислоты (ДН К или РНК), способом ее организации и размерами. Именно по этим признакам классифицируют вирусы.

Вирусы для собственного воспроизводства используют генетические механизмы клетки-хозяина, ее энергетические и пластические материалы. Во многих случаях это вредно влияет на клетку, нарушает ее нормальное функционирование. По способу взаимодействия с клеткой-хозяином различают следующие типы инфекции:

• литический путь - вирус, попав в клетку, стимулирует синтез белков, необходимых для образования новых вирусов.
• лизогенный путь - вирус в клетке включается в ДНК хозяина.

В первом случае после заражения проходит быстрая репликация вирусной ДНК и ее упаковка в вирусные частицы. Лизис клетки (разрыв ее оболочки) и высвобождение большого количества вирусных частиц в окружающую среду. Во втором случае клетка продолжает нормально функционировать. При репликации ДНК клетки одновременно происходит репликация вирусной ДНК. Вследствие клеточного деления образуются новые копии вирусной ДНК, встроенной в геном клетки.

В некоторых случаях возможен переход от лизогенных форм при инфекции до литической. Это происходит, например, при заболевании герпесом. Всем известны неприятные "огоньки" на губах, которые возникают у некоторых людей при простуде. Это вирус герпеса перешел из лизогенной инфекционной формы в литическую.

Вироиды были открыты в середине 70-х гг. XX в. Это кольцевая РНК длиной 300-400 нуклеотидов. Известно около 30 вироидов. Все они оказались паразитами растений. Вироиды не имеют белкового капсида, что делает их неспособными проникать в неповрежденные клетки. Они переходят от растения к растению только в том случае, когда и клетка-донор и клетка-ре ципиент повреждены.

Прионы

Прионы также, как и вирусы в ряде случаев являются возбудителями болезней. Врачи долгое время не могли выявить причины болезни Крейнфельд-Якобса, синдрома Герстмана-Штрауслера-Шенклера, рассеянного склероза, Вилюйского энцефалита, лейкоспонгиозу, роковой семейной инсомнии и тому подобное. У животных в "медленных инфекций" относятся скрейли, трансмиссивная губчатоподобная энцефалопатия, энцелофатия, изнуряющая болезнь оленей, лосей, мулов и тому подобное.

Все эти заболевания протекают с тяжелыми поражениями центральной нервной системы и развиваются годами. Природу "медленных инфекций" установили в 80-е годы XX в. Исследования американского ученого Д. Гайдушек позволили выявить, что "медленные вирусы" является принципиально новым видом болезнетворного агента - прионом - особым инфекционным белком. Идентификация прионов была проведена американским исследователем С. Прусинером. Оказалось, что это белки с молекулярной массой 35-105 кДа, и длиной 50-150 нм.

Период инкубации для прионных инфекций от 3-9 месяцев до 2-5 лет. О прионных инфекциях заговорили на рубеже тысячелетий. Это связано с эпидемией коровьего бешенства (трансмиссионной губчатоподобной энцефалопатии), которая поразила животноводческие хозяйства Европы. Это заболевание поражает также и людей, что делает его особенно опасным.