Priroda i porijeklo virusa. Virusna priroda raka je potvrđena Priroda virusa i njihovo proučavanje

18.10.2020 Windows Phone

Ministarstvo opšteg i stručnog obrazovanja

Sverdlovsk region

Državna obrazovna ustanova srednjeg stručnog obrazovanja "Pedagoški koledž Krasnoufimsky"

Virusi i prirodanjihovo poreklo

Izvršilac:

Dmitrieva I.Yu.,

učenik grupe 23

Supervizor:

Kaptieva O.V.,

nastavnik

prirodne nauke

discipline

Krasnoufimsk

Pasoš

Naziv projekta: "Virusi i priroda njihovog porijekla."

Rukovodilac projekta: O.V

Akademski predmet u okviru kojeg se izvodi projektni rad

Prirodna nauka.

Akademska disciplina bliska predmetu biologije.

Vrsta projekta: kreativan.

Starost učenika za koje je predviđen projekat je 16-18 godina.

Potrebna oprema: edukativna literatura, fotografije,

kompjuter, štampač, skener.

Uvod

Priroda porijekla virusa

Šta su nećelijski oblici života?

Kako virus ulazi u ćeliju?

Metoda razmnožavanja virusa

Šta je AIDS?

Šteta i koristi od virusa

Amerika po prvi put odobrava viruse kao aditive u hrani

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Teško je opisati raznolikost života na zemlji. Smatra se da na našoj planeti danas živi preko milion životinjskih vrsta, 0,5 miliona biljnih vrsta i do 10 miliona mikroorganizama, a ove brojke su potcijenjene. Ne, i nikada neće postojati osoba koja bi poznavala sve ove vrste. Štaviše, hitno je potreban sistem žive prirode, vodeći se kojim bismo u njoj mogli naći mjesto za organizam koji nas zanima – bilo da se radi o bakteriji koja izaziva novu bolest, o novoj bubi ili grinji, ptici ili riba. Ljudi su ovu potrebu shvatili još u prošlom veku.

Tada je veliki švedski prirodnjak Carl Linnaeus stvorio naučni sistem žive prirode koji i danas koristimo. Zapis o dobu naučne taksonomije datira iz 1758. godine, kada je objavljeno 10. izdanje Linnaeusovog Sistema prirode. Osnovni principi Linnaeusa i imena vrsta koje je on dao još su sačuvani, iako je sada poznato hiljade puta više vrsta.

U našem svijetu postoji velika grupa živih bića koja nemaju ćelijsku strukturu. Ova stvorenja se zovu virusi (latinski za "virus" - otrov) i ne predstavljaju nećelijske oblike života. Virusi se ne mogu klasificirati ni kao životinje ni kao biljke. Oni su izuzetno mali i mogu se proučavati samo pomoću elektronskog mikroskopa.

Virusi su sposobni da žive i razvijaju se u ćelijama drugih organizama. Naseljavajući se unutar ćelija životinja i biljaka, virusi izazivaju mnoge opasne bolesti, poput mozaične bolesti duhana, graška i drugih usjeva (u biljkama). U proučavanju prokariota i virusa, Linneov sistem nije u potpunosti primijenjen. U njegovo vrijeme se gotovo ništa nije znalo o svijetu mikroorganizama.

Stoga se oblici virusa i bakterija u sistemu često ne označavaju zvučnim latiničnim slovima, već kombinacijama slova i brojeva. Virusi imaju genetske veze sa predstavnicima flore i faune Zemlje. Prema nedavnim studijama, više od 30% ljudskog genoma sastoji se od informacija koje su kodirane virusima sličnim elementima i transpozonima. Uz pomoć virusa može doći do takozvanog horizontalnog prijenosa gena (ksenologija), odnosno prijenosa gena između dvije nepovezane (ili čak različite vrste) jedinke.

Odabrali smo ovu temu jer smatramo da je vrlo relevantna u naše vrijeme. Mnogi naučnici se bore protiv opasnih, smrtonosnih virusa otkako su otkriveni.

Sa moje tačke gledišta, borba protiv virusa će uvek biti sve dok naučnici ne pronađu sredstvo koje će uništiti ove organizme koji su opasni po ljudski život i imaju nećelijsku strukturu.

Vrlo je teško boriti se protiv ovih organizama, jer oni imaju tendenciju da mijenjaju sastav svoje strukture kada su izloženi povoljnim uvjetima.

Prilikom pisanja projekta postavili smo si sljedeći cilj: proučiti suštinu porijekla virusa, njihovu strukturu i ulogu u prirodi.

1) odabrati potrebne izvore informacija;

2) razraditi ove informacije i povezati ih sa problemom koji se proučava;

3) razmatraju otkrića naučnika za proučavanje strukture virusa;

4) utvrditi pozitivne i negativne osobine virusa;

5) pripremiti se za odbranu projekta.

Priroda i porijeklo virusa

Moderne ideje o virusima razvijale su se postepeno. Godine 1892 DI. Ivanovski je skrenuo pažnju na rasprostranjenu bolest duvana, u kojoj su listovi prekriveni mrljama (mozaična bolest). Nakon što je Ivanovsky otkrio viruse, smatrani su jednostavno vrlo malim mikroorganizmima, koji ne mogu rasti na umjetnim hranjivim podlogama. Ubrzo nakon otkrića virusa mozaika duhana, dokazana je virusna priroda slinavke i šapa, a nekoliko godina kasnije otkriveni su bakteriofagi. Tako su otkrivene tri glavne grupe virusa, koji inficiraju biljke, životinje i bakterije. Međutim, dugo su se ove nezavisne grane virologije razvijale izolirano, a najsloženiji virusi - bakteriofagi - dugo su se smatrali ne živim materijama, već nečim poput enzima. Međutim, krajem 20-ih i početkom 30-ih godina postalo je jasno da su virusi živa materija, a otprilike u isto vrijeme su im dodijeljena imena filtriranih virusa ili ultravirusa.

U kasnim 30-im i ranim 40-im, proučavanje virusa je toliko napredovalo da su nestale sumnje u njihovu živu prirodu i formulisan je koncept virusa kao organizama. Osnova za prepoznavanje virusa kao organizama bile su činjenice dobijene tokom njihovog proučavanja, koje su ukazivale da su virusi, kao i drugi organizmi (životinje, biljke, protozoe, gljive, bakterije), sposobni za reprodukciju, imaju nasljeđe i varijabilnost, prilagodljivost na promjenjivi uvjeti njihove okoline i, konačno, podložnost biološkoj evoluciji, uzrokovanoj prirodnom ili umjetnom selekcijom. To je prije svega interakcija dva genoma - virusnog i ćelijskog.

Prema trećem, virusi su derivati ćelijskih genetskih struktura koje su postale relativno autonomne, ali zadržavaju svoju ovisnost o stanicama. Treća hipoteza od 20-30 godina izgledala je malo vjerovatna i čak je dobila ironično ime hipoteze o ludim genima. Međutim, nagomilane činjenice daju sve više novih argumenata u prilog ovoj hipotezi. Uz to, nakupio se značajan broj činjenica koje ukazuju na postojanje u prirodi velike razmjene gotovih blokova genetskih informacija, uključujući među predstavnicima različitih, evolucijski udaljenih virusa. Kao rezultat takve razmjene, nasljedna svojstva mogu se brzo i naglo promijeniti integracijom stranih gena (pozajmljivanje funkcije gena). Nove genetske kvalitete mogu nastati i zbog neočekivane kombinacije vlastitih i integriranih gena (pojava nove funkcije). Konačno, jednostavno povećanje genoma zbog nefunkcionalnih gena otvara mogućnost evolucije potonjih (formiranje novih gena).

Šta su nećelijski oblici života?

Grize bolno i uvredljivo,

Iako se ponekad ne vidi...

J. Swift

“Pa neka naša lijepa stranac ostane stranac, dokle god nas voli,”? rekao je, prema legendi, izvanredni mikrobiolog L. Pasteur, pošto nije uspeo da izoluje uzročnika besnila? strašna bolest od koje nije bilo spasa u 19. veku. Uspio je nabaviti vakcinu i na taj način razumjeti prirodu infektivnog agensa i spasiti hiljade ljudskih života. To u to vrijeme niko nije mogao učiniti, jer uzročnik bjesnila nije bio mikrob, kako je L. Pasteur očekivao, već virus.

Uz jednoćelijske i višećelijske organizme, u prirodi postoje i drugi oblici života. To su virusi koji nemaju ćelijsku strukturu. Oni predstavljaju prelazni oblik između žive i nežive materije. Virusi su vrlo jednostavni. Svaka virusna čestica se sastoji od RNK ili DNK zatvorene u proteinskoj ljusci tzv kapsid, potpuno formirana infektivna čestica se naziva virion. Neki virusi (herpes ili gripa) također imaju dodatni omotač koji nastaje iz plazma membrane ćelije domaćina. Virusi mogu živjeti i razmnožavati se samo u ćelijama drugih organizama. U vanjskom okruženju ne pokazuju nikakve znakove života, mnogi imaju oblik kristala. Veličina virusa se kreće od 20 do 300 nm.

Virus ima prilično složenu unutrašnju strukturu. Njegovo jezgro (jezgro) sadrži jedan (ponekad više) molekul nukleinske kiseline (DNK ili RNK). Nukleinske kiseline najmanjih virusa sadrže 3-4 gena, a najveći virusi imaju do 100 gena. Sa vanjske strane, virus je prekriven proteinskim “poklopcem” koji štiti nukleinsku kiselinu od štetnih utjecaja okoline. Oblik virusa je veoma raznolik. Na osnovu veličine virusi se dijele na velike (300-400 nm u prečniku), srednje (80-125 nm) i male (20-30 nm). Veliki virusi se mogu vidjeti običnim mikroskopom, dok se manji proučavaju pod elektronskim mikroskopom.

Kako virus ulazi u ćeliju?

Biljni virusi, čije su stanice, osim membrane, zaštićene izdržljivom membranom od vlakana, mogu prodrijeti u njih samo na mjestima mehaničkih oštećenja. Nosioci ovih virusa mogu biti člankonošci - insekti poput lisnih uši i grinja sa aparatom za sisanje. Nose virione na svom proboscisu. A kod ljudi virusne bolesti mogu prenijeti komarci (žuta groznica), komarci (japanski encefalitis) ili krpelji (tajga encefalitis). Ranije su svi virusi koje prenose krvopije bili grupirani zajedno arbovirusi.

Životinjske ćelije bez omotača, zaštićene jednom membranom, ranjivije su na viruse prvenstveno zbog svoje sposobnosti da fago- I pinocetoza. Hvatajući hranljive materije, često „progutaju“ virione. Ako su ćelije povezane jedna s drugom, poput ćelija u nervnom sistemu, virus može putovati duž ovih spojeva, inficirajući jednu ćeliju za drugom. Ovo je obično spor proces (tako nastaje infekcija, na primjer, od ugriza bijesne životinje).

Konačno, mnogi virusi razvijaju posebne adaptacije za prodiranje u ćelije. Ćelije koje oblažu disajne puteve prekrivene su zaštitnim slojem sluzi. Ali virus gripe razrjeđuje sluz i prodire kroz membranu (zbog čega je prvi simptom gripe često curenje iz nosa).

Virus AIDS-a inficira bela krvna zrnca u našoj krvi - leukociti, koristeći proteine koji vire iz površine njegove ljuske, "ukradene" iz ćelije domaćina.

Na ovoj slici možete vidjeti kako virusi prodiru u ćeliju. Lijevo i u sredini, bakteriofag E. coli: kada se rep kontrahira, lanac DNK iz glave se ubrizgava u citoplazmu bakterijske ćelije. Desno je infekcija ljudske ćelije virusom AIDS-a. Glikoprotein omotača gP 120 prianja na specifični protein CD 4; gP 41 probija membranu ćelije domaćina, zbog čega proteinska kapsula RNK prelazi u citoplazmu, a prazna ovojnica viriona se odbacuje.

Klasifikacija organizama zasnovana na ćelijskoj teoriji. Opće karakteristike virusa i njihova biološka i ekološka uloga na Zemlji.

Proučavajući organski svijet Zemlje, ustanovljeno je da se organizmi, prema svojoj strukturi, mogu podijeliti u dvije velike grupe: ćelijski I nećelijski forme. Većina organizama ima ćelijski strukturu, i samo organizme koji čine kraljevstvo Virusi, imati nećelijski struktura.

Viruse su otkrili D.I. Ivanovskog 1892, a 1917. Felix Darel otkrio je bakteriofag, virus koji inficira bakterije. Virusi formiraju kraljevstvo Precellular ili Virusi. To su organizmi koji su vrlo male veličine (od 20 do 200 nm (nanometara)). Virusi nisu sposobni za rast i njihova vitalna aktivnost može se odvijati samo unutar ćelije domaćina.

Biološka i ekološka uloga virusa je da su oni faktor u evoluciji, uzrokujući smrt oslabljenih jedinki i promovišući opstanak organizama koji su prilagođeniji datoj sredini.

Metoda razmnožavanja virusa

Virus(od lat. virus - otrov) - mikroskopska čestica koja može inficirati ćelije živih organizama.

Virology(od virus i logos - riječ, doktrina), nauka o virusima. Opća virologija proučava prirodu virusa, njihovu strukturu, reprodukciju, biohemiju i genetiku.

Način razmnožavanja virusa razlikuje se i od diobe, pupljenja, sporulacije ili spolnog procesa koji se javlja kod jednoćelijskih organizama, u stanicama višećelijskih organizama i kod ovih općenito. Reprodukcija, ili replikacija, uobičajen je izraz za reprodukciju virusa. Formiranje viriona nastaje ili samosastavljanjem (pakiranje virusne nukleinske kiseline u proteinske kapside i formiranje nukleokapsida), ili uz učešće ćelije, ili oboje (virusi sa omotačem). Naravno, suprotnost između mitotičke diobe ćelije i replikacije nije apsolutna, budući da se metode replikacije genetskog materijala u virusima koji sadrže DNK suštinski ne razlikuju, a ako se uzme u obzir da sinteza genetskog materijala u virusima koji sadrže RNK se također provodi prema tipu šablona, tada je opozicija relativna mitoza i replikacija svih virusa. I, ipak, razlike u metodama reprodukcije ćelija i virusa toliko su značajne da se cijeli živi svijet može podijeliti na viruse i neviruse.

Šta je AIDS?

U svijetu postoji mnogo virusa koji uzrokuju bolesti opasne po ljude, kao što su bjesnilo, encefalitis, poliemija, imunodeficijencija, gripa, male boginje...

Medicinska, veterinarska i poljoprivredna virologija proučava patogene viruse, njihova zarazna svojstva, razvija mjere za prevenciju, dijagnostiku i liječenje bolesti uzrokovanih njima.

Danas je SIDA (sindrom stečene imunodeficijencije) ozbiljan problem. Ovo je epidemijska ljudska bolest koja prvenstveno pogađa imunološki sistem koji štiti organizam od raznih patogenih agenasa. Infekcija ćelijskog imunološkog sistema čovjeka manifestuje se razvojem progresivnih zaraznih bolesti i malignih neoplazmi, a tijelo postaje bespomoćno pred mikrobima koji u normalnim uvjetima ne izazivaju bolest.

SIDA je prvi put službeno registrovana u Sjedinjenim Državama 1981. godine, a 1983. godine. Bilo je moguće dokazati da je uzrokovan do sada nepoznatim ljudskim virusom iz porodice retrovirusa. Uključeno u ovo

Virus sadrži samo svoj enzim - revertase. Njegovo otkriće predstavljalo je pravu revoluciju u biologiji, jer je pokazalo mogućnost prenošenja genetske informacije ne samo prema klasičnoj shemi DNK>RNA>protein, već i reverznom transkripcijom iz RNA>DNK.

Uzročnik bolesti je virus humane imunodeficijencije (HIV). HIV genom se sastoji od dva identična RNK molekula koji se sastoje od približno 10 hiljada parova baza. Štaviše, HIV izolovani od različitih pacijenata obolelih od AIDS-a razlikuju se jedni od drugih po broju baza (od 80 do 1000). HIV ima jedinstvenu varijabilnost, koja je 5 puta veća od varijabilnosti virusa gripe i 100 puta veća od varijabilnosti virusa hepatitisa B. Kontinuirana genetska i antigena varijabilnost virusa u ljudskoj populaciji dovodi do pojave novih virusa HIV-a. , što dramatično komplikuje problem nabavke vakcine i otežava provođenje posebne prevencije AIDS-a. Štaviše, ovo svojstvo HIV-a, prema nekim stručnjacima, dovodi u sumnju samu mogućnost stvaranja efikasne vakcine za zaštitu od side.

Jedna od manifestacija ljudske infekcije virusom AIDS-a je oštećenje centralnog nervnog sistema. AIDS karakteriše veoma dug period inkubacije (računa se od trenutka infekcije do pojave prvih znakova bolesti). Kod odraslih je u prosjeku 5 godina. Pretpostavlja se da HIV može opstati u tijelu doživotno. To znači da do kraja života zaražene osobe mogu zaraziti druge i, pod pravim uslovima, mogu se zaraziti AIDS-om.

Jedan od glavnih načina prenošenja HIV-a i širenja AIDS-a je seksualni kontakt, jer se uzročnik najčešće nalazi u krvi, sjemenu i vaginalnom sekretu zaraženih osoba.

Garancija sigurnosti od AIDS-a je zdrav način života, snaga braka i porodice, negativan stav prema seksualnoj perverziji i promiskuitetu, kao i neobavezni seksualni odnosi.

Ispod je šematski prikaz virusa: O - omotač virusa malih boginja; B - proteinske inkluzije. Na lijevoj strani je dijagram viriona virusa AIDS-a; P - specifični proteini virusa; gP - virusni glikoproteini; 1 - membrana "ukradena" iz ćelije domaćina; 2 - RNK molekuli u proteinskoj ljusci; 3 - proteinski molekuli koji transformišu RNK u DNK.

Šteta i koristi od virusa

Mnogi virusi su uzročnici opasnih ljudskih bolesti. Osim AIDS-a i onkogeni, koji izazivaju rak, tu spadaju virusi malih boginja, ospica, bjesnoće, dječje paralize, gripe, akutnih respiratornih bolesti: akutnih respiratornih infekcija, žute groznice, herpesa (kažu: „groznica je izbila na usnama“) pa čak i viruse koji uzrokuju rast bradavica.

Međutim, nisu sve bolesti uzrokovane virusima uspješno spriječene i liječene. Još nismo naučili kako liječiti imunodeficijenciju, a, po pravilu, ova strašna bolest dovodi do smrti nakon nekoliko godina. A potpuno neriješen problem je rak. Doktori budućnosti će morati da nauče kako da se uspešno bore protiv virusa koji izazivaju maligne tumore.

Kakvu korist mogu imati virusi? Na kraju krajeva, ovo su neprijatelji svih živih bića. Može imati koristi ako je virus neprijatelj neprijatelja, što znači da učinak virusa nije negativan u svim slučajevima. Ako napadne jednoćelijske organizme, među kojima su posebno bakterije, oni umiru. Stoga je uz pomoć takvih virusa, bakteriofaga, moguće uništiti bakterije koje uzrokuju tako opasne bolesti kao što su dizenterija, kolera i kuga.

Sposobnost virusa da ubije ćeliju domaćina može se koristiti u borbi protiv pojedinačnih ćelija višećelijskih organizama, a prije svega ćelija raka. U ovom slučaju, ključ uspjeha je precizno ciljanje virusa na ćeliju koju treba ubiti, jer je sam po sebi spreman da inficira sve ćelije tijela koje su osjetljive na njega. Da bi se to postiglo, i virus i poseban protein, antitijelo, sposobno da se selektivno veže za dio površine ciljne stanice, su pričvršćeni za nanočesticu, koja djeluje kao neka vrsta transportnog sredstva. Takav "projektil" napada samo određene ćelije, uništavajući ih. Naravno, mora se voditi računa da virus može napustiti tijelo bez oštećenja zdravih stanica. U nanotehnologiji, virusi se također koriste kao "šablon" za stvaranje nanostrukturiranih sistema.

Neki virusi koji uzrokuju bolesti insekata koriste se za suzbijanje poljoprivrednih i šumskih štetočina. Međutim, mora se priznati da je šteta uzrokovana ovim najjednostavnijim oblicima života. Višestruko veća od njihove koristi.

Amerika po prvi put odobrava viruse kao aditive u hrani

Neobičnu metodu borbe protiv opasnih zaraznih bolesti poput listerioze predložili su američki naučnici. Virusi bakteriofaga koji su bezopasni za ljude raspršuju se na mesne proizvode spremne za jelo kako bi ubili smrtonosne bakterije. Metodu je odobrila Američka agencija za hranu i lijekove.

Od listerioze, uključujući kontaminiranu hranu, svake godine obolevaju hiljade ljudi u Sjedinjenim Državama, a približno 500 njih umre. Biotehnološka kompanija pronašla je rješenje. Ona je smislila "koktel" od šest virusa koji su smrtonosni za bakteriju Listeria monocytogenes. Predlaže se masovno prskanje virusa na gotove mesne proizvode: narezanu šunku, hrenovke, kobasice, kobasice, kao i razne proizvode od peradi.

Ovaj posebno pripremljen i prečišćen koktel prošao je sve potrebne testove - nema nuspojava niti vidljivih promjena u prerađenoj hrani.

Zaključak

U toku rada na projektu još više sam se uvjerio da je neophodna hitna borba protiv virusa opasnih po ljudski život. A ovo je također vrlo radno intenzivan posao, jer virusi mogu mutirati, tj. promena u njegovom sastavu. Zbog toga je vrlo teško pronaći lijek, na primjer, protiv virusa imunodeficijencije.

Danas viruse proučavaju naučnici širom svijeta. Čovječanstvo pokušava imati koristi od njih. Već smo naučili kako se pomoću bakteriofaga riješiti bakterija koje uzrokuju razne bolesti.

Možda u budućnosti borba protiv virusa neće biti tako ozbiljan problem kao što je sada.

Ne postoji niti jedan organizam u prirodi koji bi samo nanio štetu i uništio druge organizme. Uostalom, iz nekog razloga stvorila ga je priroda?

Vjerujem da sam u potpunosti otkrio temu svog eseja i riješio sve postavljene zadatke, proradivši u najvećoj mogućoj mjeri svu literaturu na ovu temu.

Takođe smatram da je ova tema veoma relevantna, zaista je potrebna kada se izučavaju prirodne nauke. Uostalom, stičemo nova saznanja o virusima, shvaćajući opasnost koju oni mogu izazvati svakom živom organizmu na našoj planeti.

Bibliografija

1. Bogdanova T. L. Biologija: zadaci i vježbe. Vodič za kandidate za univerzitete. - M.: Viša škola, 1991.

2. Knorre D. G., Myzina S. D. Biološka hemija: Udžbenik za hemiju, biol. i med specijalista. univerziteti - M.: Viša škola, 2000.

3. Lemeza N. A., Kamlyuk L. V. Biologija u pitanjima i odgovorima: Udžbenik / Ed. region M. V. Dranko. - Mn.: Potpourri LLC, 1997.

4. Mednikov B. M. Biologija: oblici i nivoi života. - M.: Obrazovanje, 1994.

5. Polyansky Yu. Opća biologija: Udžbenik. za 10-11 razred. avg. škola - M.: Obrazovanje, 1993.

6. Tupikin E.I. Opća biologija sa osnovama ekologije i zaštite životne sredine: udžbenik za početnike. prof. obrazovanje. - M.: Obrazovno-izdavački centar "Akademija", 2002.

Dijagnoza raka često zvuči kao smrtna presuda. Milioni ljudi umiru svake godine od ove strašne bolesti. U Sjedinjenim Državama, rak je ubica broj dva, na drugom mjestu iza srčanih bolesti. Svake godine oko pola miliona Amerikanaca postane žrtva toga. Međutim, rak se još uvijek može spriječiti. Prevencija je ključ za rješavanje ovog problema. Dodajte ranu dijagnozu i liječenje i dobit ćete formulu za spašavanje miliona ljudi od prerane smrti.
Preventivna medicina rođena je prije više hiljada godina u vrijeme Mojsija. Biblija kaže da je Mojsije, nadahnut od Boga, stvorio prvi zdravstveni kodeks u istoriji. Mojsije nije samo uveo karantin za zarazne bolesti, već je razvio čitav niz posebnih sanitarnih i epidemioloških mjera, uključujući uklanjanje kanalizacije. Mojsije je bio vekovima ispred svog vremena u razumevanju i lečenju bolesti.

16. vek je vek naučnog napretka i prosvetiteljstva. Tada je Pasteur otkrio da mnoge zarazne bolesti uzrokuju mikroorganizmi. Konačno, početkom ovog veka otkrivene su posebne hemikalije i antibiotici za lečenje i prevenciju infekcija. Ali najznačajniji razvoj u oblasti zdravstvene zaštite bio je razvoj preventivne medicine.

Godine 1798., engleski ljekar Edward Jenner otkrio je da mliječnice često dobijaju kravlje boginje (blagi oblik malih boginja). Takođe je napomenuo da oni koji su oboljeli od ove bolesti nisu podložni boginjama, strašnoj zaraznoj bolesti čije epidemije povremeno haraju Evropom, oduzimajući hiljade života svake godine. Dr. Jenner je uzeo sadržaj pustula (pustula) goveda oboljele od kravljih boginja i nanio malu količinu na ogrebotinu na koži svog šestomjesečnog sina. To je dovelo do razvoja vakcine protiv velikih boginja i rođenja nove nauke - imunologije. Kako je vakcina unapređena i njena upotreba proširena, broj slučajeva malih boginja je značajno opao. Zahvaljujući programu masovne imunizacije koji je sprovela Svetska zdravstvena organizacija 70-ih godina našeg veka, velike boginje su poražene. Godine 1977. posljednji slučaj ove bolesti na planeti Zemlji prijavljen je u Somaliji, Afrika.

Tek prije 125 godina se počelo ozbiljno govoriti o prevenciji bolesti, a ne samo o njihovom liječenju. Tada je pažnja ljekara uglavnom bila usmjerena na zarazne bolesti, koje su odnijele najveći broj života. Zatim je došla revolucija u sanitarnim čvorovima. Zajednički napori medicinskih naučnika bili su usmjereni na životnu sredinu, uglavnom na obezbjeđivanje ekološki prihvatljive vode za piće, uklanjanje otpadnih voda, kućnog otpada i drugih nečistoća. Počela je da se sprovodi kontrola izvora kontaminacije hrane, uključujući ispitivanje mesa i pasterizaciju mleka. Ovi javnozdravstveni napori rezultirali su značajnim smanjenjem incidencije bolesti.

Prije otprilike 30 godina na prevenciju bolesti počelo se gledati na nov način. Ali sada više nismo govorili o zaraznim bolestima, već o takvim somatskim bolestima kao što su ateroskleroza srčanih sudova, moždani udar, hipertenzija, dijabetes, artritis i rak. Pokazalo se da se one mogu spriječiti poboljšanjem “osobne ekologije”. Ove takozvane “bolesti stila života” mogu se spriječiti prvenstveno individualnim, ličnim naporima. Istovremeno, aktivnosti javnih zdravstvenih vlasti - privatnih i javnih - prešle su se na širenje informacija o zdravstvenim pitanjima.

Međutim, prije nego što govorimo o prevenciji raka, trebali bismo govoriti o samoj bolesti. Rak nije pojedinačna bolest, već grupa bolesti uzrokovanih različitim uzrocima, što određuje odgovarajući pristup njihovom liječenju. Rak materice, na primjer, može se pojaviti i na grliću materice i na tijelu materice. Pojava, simptomi, liječenje i prognoza ova dva tipa karcinoma materice su različiti. Onkolozi razlikuju više od stotinu oblika raka kod ljudi.

Mnogo se naučilo o etiologiji (grani medicine koja proučava uzroke i uslove nastanka bolesti) i liječenju ove grupe složenih bolesti koje se nazivaju rak, ali značajan dio pitanja ostaje bez odgovora do danas. Srećom, ne morate imati sve odgovore da biste napravili promjene u načinu života koje povećavaju rizik od raka. Slijedeći savjete date u ovom poglavlju, možete spriječiti rak za 70-90%, a možda i više.

Koji su uzroci raka

Bilo bi sjajno kada bi postojao jednako jednostavan odgovor na ovo jednostavno pitanje. Nažalost, odgovor nije jednostavan. Rak je problem ogromne složenosti. Etiologija karcinoma povezana je sa mnogim faktorima - uzrastom, rasom, kulturom, stilom života, spoljašnjim i unutrašnjim okruženjem, genetskom predispozicijom. Iako se rak općenito smatra bolešću starijih ljudi (polovina svih slučajeva javlja se nakon 65. godine), više od 1.500 djece između 3 i 14 godina umire od raka svake godine u Sjedinjenim Državama. Svake godine više djece umire od raka nego od zaraznih bolesti. Srećom, smrtnost od raka kod djece prepolovljena je od 1950. godine. Niko nije imun na rak. U Africi crnci rijetko obolijevaju od kolorektalnog karcinoma ili raka kože, ali američki crnci imaju veću vjerovatnoću da obole od raka debelog crijeva nego bijeli Amerikanci. U stvari, u Sjedinjenim Državama crnci češće obolijevaju od raka nego bijelci. U proteklih 30 godina, incidencija raka kod crnaca porasla je za 27%, dok je kod bijelaca porasla samo za 12%. Izuzetak od ovog obrasca je rak materice. Godine 1985. bio je dvostruko češći kod bjelkinja nego kod crnkinja.

Postoji direktna veza između kulture i načina života osobe i učestalosti raka. Loša ishrana, droge, alkohol, duvan i stres su veoma važni faktori koji uzrokuju rak. U zemljama trećeg svijeta ova bolest je mnogo rjeđa nego u takozvanom zapadnom svijetu. Među adventistima sedmog dana koji žive u Kaliforniji, incidencija raka je značajno niža od stope u cijeloj državi.

Rak počinje degeneracijom jedne ćelije. O tome će se dalje raspravljati. Ono što uzrokuje prvu promjenu u datom procesu ponovnog rođenja naziva se inicijator. Međutim, prije nego što stanica postane kancerogena, u njoj se dešavaju brojne promjene. Ove sekundarne promjene nastaju pod utjecajem faktora koji se nazivaju promotori. Rak se ne razvija u nedostatku jednog od ovih faktora – pokretača i promicanja. Procesi koji prethode nastanku raka odvijaju se u ćelijskom jezgru, tačnije u genima, ovoj „glavnoj kontrolnoj oblasti“ aktivnosti ćelije. Postoji mnogo vrsta gena, a svaki od njih obavlja različitu funkciju. Geni ne samo da prenose nasledne karakteristike s generacije na generaciju, oni su takođe odgovorni za kontrolu aktivnosti unutar ćelije i za proizvodnju brojnih enzima, hormona i drugih hemikalija neophodnih za normalno funkcionisanje fizioloških procesa. Geni također kontroliraju i usmjeravaju rast i reprodukciju stanica. Geni su raspoređeni u specifičnom nizu u DNK hromozoma. Kršenje ove sekvence (translokacija) može poslužiti kao poticaj za razvoj raka. Protoonkogeni su geni koji obavljaju kontrolne funkcije u ćeliji, ali su meta za inicijatore raka. Neki od protoonkogena, kada su vezani za inicijator ili prevedeni, pretvaraju se u onkogene, koji u daljnjem kontaktu s inicijatorima ili promotorima proizvode održive stanice raka koje formiraju tumore.

Faktori okoline koji mogu poslužiti kao inicijatori ili promotori raka uključuju agense zračenja (ultraljubičaste zrake, toplotno zračenje i rendgenske zrake), hemijske karcinogene (duvanski dim, alkoholna pića, industrijske hemikalije) i stres. Promjene gena uzrokovane inicijatorima su obično ireverzibilne i prolazne. Isti agenti koji djeluju kao inicijatori mogu poslužiti i kao promoteri. Promoteri djeluju tokom dužeg vremenskog perioda (ponekad godinama). Njihovi efekti se mogu spriječiti. Primjeri promotera su masti u ishrani, fenobarbital, hormoni, aflatoksini, saharin, azbest, ugljovodonici i sintetički estrogeni. Dokazano je da je stres jedan od važnih faktora koji uzrokuju rak. Svaka iritacija - emocionalna ili fizička - utiče na unutrašnje okruženje tela. Imuni sistem je potisnut. Dodajte tome pojačano oslobađanje hormona, hlorovodonične kiseline, supstanci kao što je adrenalin - i dobićete povoljno okruženje za nekontrolisanu reprodukciju ćelija.

Dokazana je i uloga virusa u nastanku raka. Prije više od 20 godina, na konferenciji hirurga, čuo sam izjavu nobelovca Wendella Stanleya. Po njegovom mišljenju, sve vrste raka su na neki način povezane s virusima. Stenli je bio prvi koji je izolovao takav virus (1935). Bio je kolega Francisa Duran-Reynalsa sa Univerziteta Yale, koji je bio jedan od prvih koji je iznio teoriju o virusnoj prirodi tumora raka. Lanac dokaza koji povezuje rak sa virusima datira još od kraja prošlog stoljeća. Godine 1892. ruski mikrobiolog D.I.Ivanovski je prvi otkrio virus mozaika listova duhana. Godine 1911. P. Rous je otkrio virus koji uzrokuje sarkom kod pilića i prenosi se na druge ptice. Godine 1936. Bittner je otkrio virus koji uzrokuje tumore dojke kod miševa i dokazao da se prenosi preko mišjeg mlijeka. Kasnije je naučnik ustanovio vezu između virusnog agensa i genetskih promena koje dovode do razvoja raka. Istraživač Dubelko bio je prvi koji je uzgajao kulturu ćelija raka, posebno kulturu mišjeg polioma virusa. Sarah Stewart je 1957. godine otkrila novi virus raka i uzgajala ga, koji je uzrokovao rak kada se ubrizgao u zdrave životinje.

U 50-im godinama, L. Gross je napravio neobično zapažanje. Miševi mlađi od 16 dana kojima je ubrizgao virus raka razvili su leukemiju. Stariji miševi iste rase kojima je ubrizgan isti virus razvili su rak pljuvačne žlijezde.
Trenutno postoji više od 50 virusa (i RNK i DNK) za koje se zna da uzrokuju rak kod životinja.

Razmjeri širenja virusnih infekcija u životinjskom svijetu su zadivljujući. Utvrđeno je da više od 40% krava u uzgoju mlijeka ima BDV (na osnovu testiranja u pojedinačnim stadima). Određeni virusi uzrokuju rak kod riba. Prije nekoliko godina, jedna zapadna zemlja bila je prisiljena zatvoriti svoje mrijestilišta zbog izbijanja raka u mrijestionicama. Ja sam vegetarijanac i vjerujem da su životinjski proizvodi, uključujući jaja, mlijeko, perad, ribu i meso, faktor rizika, iako u ovom trenutku još nije dokazano da se bilo koji virus raka može prenijeti sa životinja na ljude. Međutim, ovi dokazi mogli bi se uskoro pojaviti. Neki istraživači su prijavili pronalaženje antitijela na određene retroviruse koji uzrokuju rak kod životinja u krvi pacijenata oboljelih od raka. 1970. godine otkriveno je da neki virusi luče neobične enzime koji mogu pretvoriti RNK u DNK. Ovaj enzim se naziva reverzna transkriptaza. Virusi koji luče sličan enzim grupisani su u porodicu koja se naziva retrovirusi. Retrovirusi uzrokuju mnoge bolesti kod životinja, uključujući rak. Vjeruje se da uzrokuju neke bolesti kod ljudi, ali ostaje nedokazano da RNK virusi raka mogu napasti ljudske stanice i uzrokovati bolest.

Genetske promjene uzrokovane inicijatorom mogu dovesti do mutacije. Neki mutirani geni postaju onkogeni. Srećom, potrebne su dvije ili više ćelija da mutiraju prije nego što se rak razvije. Tijelo se obično nosi s jednom mutacijom koristeći zaštitne sile, a reprodukcija abnormalnih stanica prestaje. Povoljan faktor je to što mutacije, uglavnom, uzrokuju smrt ćelije, a ne njenu degeneraciju u ćeliju raka.

Pogledajmo Burkittov limfom (afrički limfom), rak koji može biti iniciran Epstein-Barr virusom (EBV), koji je također povezan s nazofaringealnim karcinomom i mogućim drugim vrstama raka kod ljudi. Poznato je i da virus EB izaziva infektivnu mononukleozu. EB virus može promijeniti gen rasta u jezgri ćelije bez izazivanja raka. Drugi susret s ovim virusom ili bilo kojim drugim inicijatorom ili promotorom može uzrokovati drugu mutaciju i moguću dislokaciju u normalnom rasporedu gena. Abnormalna ćelija je sada predisponirana da se sama reprodukuje i formira tumore, ali to se još uvek ne dešava bez učešća jednog ili više promotora. Kao što je navedeno, mogući promotori raka uključuju toksine iz hrane, malariju, lijekove, pa čak i uobičajene hormone.

Sličan mehanizam djeluje kod nekih vrsta primarnog karcinoma jetre. Ovdje virusi mogu biti i pokretači i promotori. Toksini također mogu biti pokretači ili promotori. Nedavno su naučnici otkrili da fenobarbital, široko korišćeni sedativ, može biti promotor raka jetre.

Osim toga, takozvana predispozicija igra važnu ulogu u nastanku raka. Predispozicija znači da je osoba u stanju da uoči bolest. To je u velikoj mjeri determinirano njegovim imunološkim sistemom. Ako osoba ima jak imuni sistem, onda hemijski karcinogeni, virusi, pa čak i umjereno zračenje možda neće dovesti do kancerogenih promjena.

Zajedničko za sve vrste raka je abnormalna i nekontrolisana reprodukcija ćelija. Ljudsko tijelo se sastoji od otprilike 100 triliona ćelija, od kojih većina reagira reprodukcijom kada je nadražena ili oštećena. Milijarde ćelija umiru svaki dan i nove moraju zauzeti njihovo mjesto. Pogledajmo vrlo brzo strukturu ćelije.

Mikroskopske veličine, ćelije dolaze u neograničenom izboru oblika i tipova. Svaki od njih ima školjku u kojoj je zatvorena njegova supstanca. Školjka se sastoji od dva sloja fosfolipida. Fosfolipidi su masti i masne supstance (lipidi) vezane za kompleksnu so fosforne kiseline. Da bi pravilno funkcionirala, svaka živa stanica mora biti u stalnom kretanju, poput amebe. Za ovaj pokret važan je pravilan sastav fosfolipida. Previše holesterola i zasićenih ili prezasićenih masti učvršćuju membranu i ometaju kretanje ćelija. Dakle, količina i kvalitet masti u našoj ishrani ima određeni uticaj na aktivnost ćelije. Previše holesterola i određenih vrsta masti u ishrani dovode do stvaranja defektnih ćelijskih membrana.

Unutar ćelije nalazi se protoplazma i enzimi koji omogućavaju ćeliji da obavlja svoje specifične funkcije. Neke ćelije u našem telu proizvode insulin, druge proizvode albumin i globulin, a treće proizvode antitela i druga sredstva hemijske odbrane. Sve ćelije proizvode energiju. I njima samima je potrebna energija. Sve ove aktivnosti kontroliraju se iz ćelijskog jezgra.

Stranica 1 od 2

Moderne ideje o virusima razvijale su se postepeno. Nakon otkrića virusa od strane D.I. Ivanovskog (1892), smatrani su jednostavno za vrlo male mikroorganizme, koji ne mogu rasti na umjetnim hranjivim podlogama. Ubrzo nakon otkrića virusa mozaika duhana, dokazana je virusna priroda slinavke i šapa, a nekoliko godina kasnije otkriveni su bakteriofagi. Tako su otkrivene tri glavne grupe virusa, koji inficiraju biljke, životinje i bakterije.

Međutim, dugo su se ove nezavisne grane virologije razvijale izolirano, a najsloženiji virusi - bakteriofagi - dugo su se smatrali ne živim materijama, već nečim poput enzima. Međutim, krajem 20-ih i početkom 30-ih godina postalo je jasno da su virusi živa materija, a otprilike u isto vrijeme su im dodijeljena imena filtriranih virusa ili ultravirusa. To se odrazilo u jednoj od prvih monografija o njima. Kasnije su prefiksi nestali, a trenutno korištena oznaka - virusi - ukorijenila se pod kojom su se spojili biljni i životinjski virusi i bakteriofagi - bakterijski virusi.

Koncept virusa kao organizama dostigao je svoj vrhunac ranih 1960-ih, kada je uveden koncept „viriona“ kao virusne jedinke. Međutim, u tim istim godinama, koje su obilježili prvi uspjesi u molekularnoj biologiji virusa, počinje i propadanje koncepta virusa kao organizama, a ti kontradiktorni procesi (trijumf i pad) odraženi su na 1. međunarodnom simpoziju. Već tada, istovremeno sa uvođenjem koncepta „viriona“, pokazane su, s jedne strane, razlike u njihovoj strukturi od strukture ćelija, pa je uveden čak i pojam „arhitektura“ viriona. S druge strane, sažete su činjenice koje su upućivale na potpuno drugačiji tip reprodukcije iz ćelija, koji se neko vrijeme nazivao disjunktivnom reprodukcijom, naglašavajući nejedinstvo - vremensko i teritorijalno - sinteze genetskog materijala (RNA, DNK) i virusnog. proteini. U izvještaju na pomenutom simpozijumu formulisan je i glavni kriterijum za razlikovanje virusa od drugih organizama: genetski materijal virusa je jedna od dve vrste nukleinskih kiselina (RNA ili DNK), dok organizmi imaju obe vrste nukleinskih kiselina.

Kasnije se pokazalo da ovaj kriterij nije apsolutan, budući da, prvo, virusi koji sadrže DNK sintetiziraju RNK za glasnike (ili šablone) tokom reprodukcije, i drugo, retrovirusi koji sadrže RNK sintetiziraju DNK tokom reprodukcije, a osim toga, veliki RNK koji sadrži virusi (male boginje, herpes) također mogu sadržavati male količine RNK u virionima, a male količine DNK (još vjerovatno ćelijske) se nalaze u virionima virusa gripe. Glavni i apsolutni kriterij koji razlikuje viruse od svih drugih oblika života je odsustvo njihovih vlastitih sistema za sintezu proteina (ribosomalnih sistema).

Podaci prikupljeni do danas također nam omogućavaju da dođemo do zaključka da virusi nisu organizmi, čak ni oni najmanji, jer bilo koji, čak i minimalni organizmi kao što su mikoplazme, rikecije ili klamidija imaju svoje vlastite sisteme za sintezu proteina.

Način razmnožavanja virusa razlikuje se i od diobe, pupljenja, sporulacije ili spolnog procesa koji se javlja kod jednoćelijskih organizama, u stanicama višećelijskih organizama i kod ovih općenito. Reprodukcija, ili replikacija, kako se obično naziva reprodukcija virusa, odvija se disjunktivno (potonji termin se sada češće podrazumijeva nego koristi). Formiranje viriona se događa ili samosastavljanjem (pakiranje virusne nukleinske kiseline u proteinski kapsid i tako formira nukleokapsid), ili uz sudjelovanje ćelije (neki fagi mikoplazme koji sadrže lipide), ili obje metode (virusi sa omotačem) . Naravno, suprotnost između mitotičke diobe ćelije i replikacije nije apsolutna, budući da se metode replikacije genetskog materijala ćelije i virusa koji sadrže DNK suštinski ne razlikuju, a ako uzmemo u obzir da je sinteza genetskog materijala u Virusi koji sadrže RNA se također odvijaju prema tipu šablona, tada je to relativni kontrast između mitoze i replikacije svih virusa. I, ipak, razlike u metodama reprodukcije ćelija i virusa su toliko značajne da ima smisla podijeliti cijeli živi svijet na viruse i neviruse.

Mnogi drugi koncepti koji su “atributi” organizama nisu primjenjivi na viruse. Prije svega, takvi fundamentalni koncepti kao što su "pojedinac", "populacija", "vrsta".

Uobičajeno je da se koncept „virion“ tumači kao virusna jedinka, iako je virion samo određena faza života virusa, i to upravo faza u kojoj virus ne ispoljava vitalnu aktivnost. Stoga je čak predloženo da se ova faza postojanja virusa nazove virospora. U međuvremenu, postoji nekoliko grupa virusa kod kojih je genom ne samo fragmentiran (to se dešava i u eukariotskim ćelijama čiji je genom diskretan i postoji kao zbir hromozoma), već su i njegovi različiti fragmenti odvojeni i locirani u različite čestice. Virus ispoljava infektivna svojstva samo kada primi potpuni skup nesličnih čestica, čiji je broj kod biljnih virusa 2 - 4, a kod nekih virusa insekata i do 28. Šta je virusna jedinka u ovim slučajevima, kada je čak i koncept od “virion” se ne može primijeniti?

Prelazeći na analizu aktivnog života virusa, koji se u potpunosti svodi na njegovu reprodukciju, nalazimo da mjesto viriona koji je prodro u ćeliju zauzima ili njegova gola nukleinska kiselina (npr. kod polio virusa ), ili nukleoproteinskim kompleksom (na primjer, u virusu gripe), ili složenijim subvirionskim strukturama (na primjer, u reovirusu). Tada dolazi do sinteze kćernih molekula virusnog genoma. Kod mnogih virusa koji sadrže DNK, ovaj proces nije samo sličan sintezi hromozoma stanične DNK, već je u velikoj mjeri, a ponekad i gotovo u potpunosti, osiguran ćelijskim enzimima. Štoviše, to se događa ne samo pri formiranju jednostavnih i malih virusa (papovavirusi, parvovirusi), već i tijekom sinteze složenih virusa s velikim genomom (herpes virusi, iridovirusi), u kojima se određeni dio sinteze DNK katalizira sopstvenih enzima. Replikacijski intermedijeri koji nastaju u ovom slučaju teško se mogu okarakterizirati kao virusne jedinke: to su matrice na kojima se sintetiziraju brojne kopije genoma kćeri virusa. Za viruse sa jednolančanim RNA genomom, oni su ili informativno besmisleni, tj. ne kodiraju odgovarajuće proteine specifične za virus (virusi sa pozitivnim polaritetom genoma), ili, naprotiv, sadrže gene za virusne proteine, jer virion RNK nema svojstva kodiranja.

Uz produktivni ciklus, neki virusi koji sadrže DNK (umjereni fagi, papovavirusi, virus hepatitisa B itd.) mogu ući u integrativnu interakciju sa ćelijskim genomom, kovalentno se integrirajući u njega i pretvarajući se u grupu ćelijskih gena koji se prenose na ćelije potomke (kod eukariota) prema Mendeljejevljevim zakonima. U ovom stanju, integrirani virusni genom, koji se naziva provirusom, zapravo je grupa ćelijskih gena. Ako se u provirusu dogodi mutacija koja onemogućuje „odsjecanje” virusnog genoma iz staničnog genoma, takav defektni provirus može zauvijek postati sastavni dio genoma. Mnogi podaci nam omogućavaju da zaključimo da genomi pro- i eukariota sadrže integrirane gene ili genome ranije nezavisnih virusa.

Postoji velika grupa retrovirusa koji sadrže RNK u kojima se komplementarna DNK sintetizira na matrici njihovog genoma. Ona je u obliku dvolančane DNK integrisana (kovalentno umetnuta) u ćelijski genom i u tom obliku predstavlja matriks za sintezu ćerki molekula virionske RNK i mRNA za sintezu virusnih proteina. U oba slučaja (integrabilni DNK virusi, retrovirusi), provirus formiran na ove načine postaje grupa ćelijskih gena.

Ove činjenice i primjeri jasno ilustriraju poentu da koncept pojedinca nije primjenjiv na viruse.

Koncept populacije jednako je neprimjenjiv i na viruse, jer unutarćelijska faza reprodukcije, a još više procesi integracije potpuno obesmišljavaju interpretaciju virusa koji se razmnožava kao populacije. Ovome treba dodati podatke o neispravnim interferirajućim česticama koje “prate” gotovo svaku virusnu infekciju. Ove čestice su virioni sa nekompletnim genomom, tako da nisu sposobne za reprodukciju. Međutim, oni igraju važnu biološku ulogu osiguravajući postojanost virusa u zaraženim organizmima ili u kulturama tkiva. Dakle, virusna “populacija” najčešće predstavlja zbir kompletnih viriona i defektnih formacija, odnosno praktično mrtvog materijala. Ovakvu "populaciju", koju čine žive i mrtve jedinke, nemoguće je ni zamisliti u svijetu organizama. U nekim slučajevima, zbir defektnih čestica sa defektima u različitim dijelovima genoma može osigurati razvoj virusne infekcije (fenomen višestruke reaktivacije).

Naravno, ako nema jedinki, nema populacije, teško je uvesti pojam vrste. Ovaj zaključak će biti dodatno potkrijepljen razmatranjima o porijeklu i evoluciji virusa. I, ipak, ovi koncepti su našli primjenu u virologiji. Riječ je o različitim stvarno postojećim populacijama virusa na nivou kako zaraženih organizama tako i populacija domaćina virusa, a moderna međunarodno priznata klasifikacija virusa bazira se na identifikaciji vrsta, rodova, pa čak i familija i korištenju binomske nomenklature, što je prihvaćeno i za sve ostale predstavnike organskog svijeta . I to nisu čista zabava, već teorijski utemeljeni i praktično korisni metodološki pristupi. Kasnije ćemo se vratiti na objašnjenje ovih paradoksa.

Ako virusi nisu organizmi, šta su onda? Da bi se odgovorilo na ovo pitanje, potrebno je ocrtati raspon bioloških struktura koje se mogu označiti kao virusi. To je lako kada govorimo o običnim, opštepriznatim virusima, na primjer, virusima velikih boginja ili MS2 fagu, uprkos činjenici da prvi od njih ima genom - DNK molekulske težine do 240 10 6, a drugo - RNK molekulske težine oko 1,2 x 10 6. Razlike između ovih virusa vjerovatno nisu ništa manje značajne nego, recimo, između E. coli i slona, ili barem bilo koje ćelije ove životinje. Međutim, svijet virusa je još bogatiji ako ih ne ograničimo na općepriznate zarazne viruse.

Broj virusa, naravno, uključuje i defektne viruse. Mnogi onkogeni retrovirusi su defektni, jer njihovo stjecanje gena koji kodiraju onkogene često je praćeno podjelama drugih gena. U prisustvu punopravnih pomoćnih virusa, obično bliskih biološki defektnim, defektni virus se može ili replicirati (ako nema defekt u genu polimeraze) ili koristiti proteine pomoćnog virusa (ako ima defekte u geni unutrašnjih proteina ili proteina ovojnice). Moguće je koristiti proteine iz biološki udaljenih virusa: ako se retrovirus s defektom u proteinima ovojnice razmnožava u prisutnosti virusa vezikularnog stomatitisa, tada će virioni imati vanjsku ljusku potonjeg. Međutim, za to nije ni potrebno da jedan od virusa bude neispravan: tijekom mješovite infekcije s mnogo virusa nastaju virioni čiji je genom zatvoren u ljuske drugog virusa.

Plazmidi, ili, kako su ih ranije nazivali, epizomi, ekstrahromozomski faktori naslijeđa, "bliži" satelitima. To su relativno male, obično s molekulskom težinom manjom od 107, kružne, rjeđe linearne, DNK molekule koje se često nalaze u bakterijskim stanicama. Oni obavljaju različite funkcije prema genima koje nose: toksine koji ubijaju insekte; geni koji uzrokuju rast tumora u biljkama; enzimi koji uništavaju ili modificiraju antibiotike; faktor plodnosti – zapravo izaziva seksualni proces kod bakterija – razmjena gena između hromozoma dvije bakterije. U kvascu su otkrivene ćelije ubice (dvolančana RNA) na kojima su "kodirani" toksini koji ubijaju ćelije kvasca koje ne nose ćelije ubice. Plazmidi imaju dvije glavne razlike od virusa, uključujući one defektne i satelite: njihovi geni ne kodiraju sintezu proteina u koje su upakovane nukleinske kiseline, a njihovu replikaciju osigurava stanica. Plazmidi se obično nalaze slobodni u citoplazmi, ali se mogu integrirati u genom ćelije nosača, a potonja se iz njih može osloboditi. Ne postoje oštre granice između plazmida i običnih virusa. Dakle, neki plazmidi su jasno derivati faga, jer su izgubili većinu svojih gena i zadržali samo neke od njih. Brojni virusi, na primjer, goveđi papiloma virus, mogu dugo opstati u obliku plazmida - golih molekula DNK. Herpes virusi mogu perzistirati u obliku plazmida s potpunim ili djelomično izbrisanim genomom. Razvojem genetskog inženjeringa postalo je moguće umjetno dobiti plazmide iz virusne DNK, ubaciti strane gene u plazmide, pa čak i umjetno konstruirati plazmide od fragmenata stanične DNK.

Virusi su usko povezani sa viroidima, uzročnicima zaraznih bolesti biljaka. Nemaju značajne razlike u odnosu na obične virusne bolesti, ali su uzrokovane posebnim strukturama - malim (molekularne težine 120.000 - 160.000) kružnim supersmotanim RNA molekulima. U svemu ostalom, to su tipične virusne bolesti sa određenim manifestacijama, infektivnošću mehaničkim prijenosom i proliferacijom viroida u inficiranim stanicama.

Konačno, bolesti životinja (ovce, koze) i ljudi (kuru bolest, Creutzfeldt-Jakobova bolest), izražene u razvoju spongiformnih encefalopatija, slične su virusnim infekcijama. Pretpostavlja se da su ove bolesti rezultat nekontrolisanih gena koji kodiraju proteine, koji su i njihovi proizvodi i njihovi derenresori, te uzrok karakterističnih lezija nervnih ćelija.

Mogućnost degenerativne evolucije je više puta utvrđena i dokazana, a možda najupečatljiviji primjer toga je porijeklo nekih ćelijskih organela eukariota od simbiotskih bakterija. Trenutno, na osnovu proučavanja homologije nukleinskih kiselina, može se smatrati utvrđenim da hloroplasti protozoa i biljaka potiču od predaka današnjih plavo-zelenih bakterija, a mitohondrije od predaka ljubičastih bakterija. Diskutira se i mogućnost porijekla centriola iz prokariotskih simbiona. Stoga se takva mogućnost ne može isključiti za porijeklo virusa, posebno onih velikih, složenih i autonomnih kao što je virus malih boginja.

Ipak, svijet virusa je previše raznolik da bi se prepoznala mogućnost tako duboke degenerativne evolucije za većinu njegovih predstavnika, od virusa velikih boginja, herpesa i iridovirusa do adenosatelita, od reovirusa do satelita virusa nekroze duhana ili delta virusa koji sadrži RNK. - satelit virusa hepatitisa B, da ne spominjemo takve autonomne genetske strukture kao što su plazmidi ili viroidi. Raznolikost genetskog materijala u virusima jedan je od argumenata u prilog porijeklu virusa iz predćelijskih oblika. Zaista, genetski materijal virusa „iscrpljuje“ sve njegove moguće oblike: jednolančanu i dvolančanu RNK i DNK, njihove linearne, kružne i fragmentarne tipove. Priroda je, takoreći, isprobala sve moguće varijante genetskog materijala na virusima prije nego što je konačno odabrala njegove kanonske forme - dvolančanu DNK kao čuvara genetske informacije i jednolančanu RNK kao njen prenosilac. Pa ipak, raznolikost genetskog materijala u virusima vjerojatnije će ukazivati na polifiletsko porijeklo virusa nego na očuvanje predćelijskih oblika, čiji je genom evoluirao na malo vjerojatnom putu od RNK do DNK, od jednolančanih oblika do dvostrukih. -nasukane itd.

Treća hipoteza od 20 do 30 godina činila se malo vjerovatnom i čak je dobila ironično ime hipoteze o ludim genima. Međutim, nagomilane činjenice daju sve više novih argumenata u prilog ovoj hipotezi. O velikom broju ovih činjenica biće reči u posebnom delu knjige. Ovdje napominjemo da upravo ova hipoteza lako objašnjava ne samo sasvim očito polifiletsko porijeklo virusa, već i zajedništvo tako raznolikih struktura kao što su punopravni i defektni virusi, sateliti i plazmidi, pa čak i prioni. Ovaj koncept također podrazumijeva da formiranje virusa nije bilo jednokratan događaj, već se dešavalo mnogo puta i nastavlja se događati u današnje vrijeme. Već u dalekim vremenima, kada su se počeli stvarati ćelijski oblici, uz i zajedno s njima, sačuvali su se i razvijali nestanični oblici, predstavljeni virusima - autonomne, ali o stanici zavisne genetske strukture. Trenutno postojeći virusi su proizvodi evolucije, kako njihovih najstarijih predaka, tako i nedavno nastalih autonomnih genetskih struktura. Vjerovatno je da su fagi s repom primjer prvog, dok su R-plazmidi primjer drugog.

Glavno načelo evolucijske teorije Charlesa Darwina je prepoznavanje borbe za postojanje i prirodne selekcije kao pokretačkih snaga evolucijskog procesa. Otkrića G. Mendela i kasniji razvoj genetike dopunili su osnovne odredbe evolucijske teorije doktrinom o nasljednoj varijabilnosti, koja ima slučajnu, stohastičku prirodu, posebno o mutacijama i rekombinacijama, koje su "materijal" za prirodnu selekciju. . Naknadni razvoj molekularne genetike materijalizovao je koncept gena i hemijsku osnovu mutacija i rekombinacija, uključujući tačkaste mutacije, insercije, delecije, preuređenje itd. Međutim, s pravom je napomenuto da je molekularna genetika samo dobro objasnila procese mikroevolucije uglavnom unutar svijeta i slabo objašnjeni procesi makroevolucije - - formiranje velikih taksonomskih grupa koje su osnova progresivne evolucije.

Da bi se objasnila molekularna osnova ovih procesa, kao i stvarna stopa evolucije, predložena je teorija umnožavanja gena i genoma. Ovaj koncept odgovara uočenim činjenicama i dobro objašnjava evoluciju organskog svijeta na Zemlji, posebno pojavu kralježnjaka (hordata) i njihovu daljnju evoluciju od primitivnih amorfnih životinja do ljudi. Stoga je koncept brzo stekao prihvaćanje među biolozima koji proučavaju molekularne osnove evolucije.

Uz to, nakupio se značajan broj činjenica koje ukazuju na postojanje u prirodi velike razmjene gotovih blokova genetskih informacija, uključujući među predstavnicima različitih, evolucijski udaljenih virusa. Kao rezultat takve razmjene, nasljedna svojstva mogu se brzo i naglo promijeniti integracijom stranih gena (pozajmljivanje funkcije gena). Nove genetske kvalitete mogu nastati i zbog neočekivane kombinacije vlastitih i integriranih gena (pojava nove funkcije). Konačno, jednostavno povećanje genoma zbog nefunkcionalnih gena otvara mogućnost evolucije potonjih (formiranje novih gena).

Posebnu ulogu u osiguravanju ovih procesa imaju virusi - autonomne genetske strukture, uključujući i konvencionalne viruse i plazmide. Ova ideja je izražena općenito, a zatim detaljnije razvijena [Zhdanov V.M., Tikhonenko T.I., 1974].

Virology- nauka koja proučava morfologiju, fiziologiju, genetiku, ekologiju i evoluciju virusa

Riječ "virus" značila je otrov. Ovaj termin je koristio i L. Pasteur da označi zarazni princip. Trenutno virus znači sitnih replicirajućih mikroorganizama, nalazi se svuda gde ima živih ćelija.

Otkriće virusa pripada ruskom naučniku Dmitriju Iosifoviču Ivanovskom, koji je 1892. objavio rad o proučavanju bolesti mozaika duvana. D.I. Ivanovsky je pokazao da je uzročnik ove bolesti vrlo male veličine i da se ne zadržava na bakterijskim filterima, koji su nepremostiva prepreka za najmanje bakterije. Osim toga, uzročnik bolesti mozaika duvana nije u mogućnosti da se uzgaja na veštačkim hranljivim podlogama. D.I. Ivanovsky je otkrio biljne viruse.

Godine 1898. Leffler i Frosch su pokazali da je slinavka i šap, široko rasprostranjena bolest goveda, uzrokovana agensom koji je također prošao kroz bakterijske filtere. Ova godina se smatra godinom otkrića životinjskih virusa.

Godine 1901. Reed i Carroll su pokazali da se agensi koji se mogu filtrirati mogu izolovati iz leševa ljudi koji su umrli od žute groznice. Ova godina se smatra godinom otkrića ljudskih virusa.

D'Herrel i Twort su 1917-1918 otkrili viruse u bakterijama, nazivajući ih "bakteriofagi" Kasnije su virusi izolovani iz insekata, gljivica i protozoa.

Virusi su i dalje jedan od glavnih uzročnika zaraznih i nezaraznih bolesti ljudi. Oko 1000 različitih bolesti su virusne prirode. Virusi i ljudske bolesti koje izazivaju predmet su proučavanja medicinske virologije.

Općenito je prihvaćeno da virusi potiču iz izolacija (autonomizacija) pojedinačnih genetskih elemenata ćelije, koji je, osim toga, dobio sposobnost da se prenosi sa organizma na organizam. U normalnoj ćeliji dolazi do kretanja nekoliko tipova genetskih struktura, na primjer, matriksa ili informacija, RNK (mRNA), transpozona, introna i plazmida. Takvi mobilni elementi su možda bili prethodnici, ili prethodnici virusa.

Prioni- fundamentalno nova klasa patogena, otkrivena i klasifikovana relativno nedavno, uprkos činjenici da su neke bolesti uzrokovane ovim patogenima poznate već oko jedan vek. Termin “prion” formiran je kao anagram engleskih riječi “proteinaceous infectious (particles)”. Prioni se definiraju kao "mala proteinska infektivna čestica koja je otporna na inaktivirajuće utjecaje koji modificiraju nukleinske kiseline", drugim riječima, prioni su obični proteini tijela, koji se iz nekog razloga (koji su još uvijek nepoznati) počinju ponašati "pogrešno".

Otkriće priona usko je povezano sa istorijom otkrića i formiranja doktrine o spore infekcije, kada je 1954. godine B. Sigurdsson (Švedska) predstavio rezultate svog dugogodišnjeg istraživanja masovnih bolesti među ovcama dovedenim 1933. iz Njemačke na ostrvo. Island za razvoj uzgoja karakula. Uprkos očiglednim kliničkim razlikama i nejednakoj lokalizaciji oštećenja organa i tkiva, švedski naučnik je uspeo da otkrije fundamentalne sličnosti među bolestima koje je proučavao, a koje se u svom modernom obliku mogu sažeti u obliku četiri glavna znaka koji razlikuju spore infekcije. :

neuobičajeno dug (mjeseci ili godine) period inkubacije;
sporo progresivna priroda kursa;
neobičnost oštećenja organa i tkiva;

neminovnost smrti.