La natura e l'origine dei virus. La natura virale del cancro è stata confermata La natura dei virus e il loro studio

18.10.2020 Windows Phone

Ministero dell'Istruzione Generale e Professionale

Regione di Sverdlovsk

GOU SPO "Collegio pedagogico Krasnoufimsky"

Virus e naturala loro origine

Esecutore:

Dmitrieva I.Yu.,

studente del gruppo 23

Supervisore:

O. Kaptieva,

insegnante

Scienze naturali

discipline

Krasnoufimsk

Il passaporto

Titolo del progetto: "I virus e la natura della loro origine".

Responsabile del progetto: O. V. Kaptieva

Materia accademica all'interno della quale si svolge il lavoro sul progetto

Scienze naturali.

Disciplina accademica vicina alla materia della biologia.

Tipo di progetto: creativo.

L'età degli studenti per i quali è previsto il progetto è di 16-18 anni.

Attrezzatura necessaria: libri di testo, fotografie,

computer, stampante, scanner.

introduzione

La natura dell'origine dei virus

Cosa sono le forme di vita non cellulari?

Come fa un virus a entrare in una cellula?

Metodo di propagazione del virus

Che cos'è l'AIDS?

I danni e i benefici dei virus

L'America ha approvato per la prima volta i virus come integratore alimentare

Conclusione

Bibliografia

introduzione

La diversità della vita sulla terra è difficile da descrivere. Si ritiene che ora il nostro pianeta sia abitato da oltre un milione di specie di animali, 0,5 milioni di specie di piante, fino a 10 milioni di microrganismi, e queste cifre sono sottostimate. No, e non ci sarà mai una persona che conoscerà tutte queste specie. Inoltre, sorge un'urgente necessità per il sistema della natura vivente, guidato dal quale potremmo trovare un posto in essa per l'organismo che ci interessava, sia esso un batterio che causa una nuova malattia, un nuovo coleottero o una zecca, un uccello o un pesce. La gente si è resa conto di questa esigenza nel secolo scorso.

Fu allora che il grande naturalista svedese Karl Linnaeus creò il sistema scientifico della natura vivente, che usiamo ancora oggi. L'età della tassonomia scientifica è stata segnalata dal 1758, quando fu pubblicata la decima edizione del "Sistema della natura" di Linneo. I principi di base di Linneo e i nomi delle specie che gli sono stati dati sono ancora conservati, sebbene le specie siano ora conosciute migliaia di volte di più.

Nel nostro mondo c'è un grande gruppo di esseri viventi che non hanno una struttura cellulare. Queste creature sono chiamate virus (dal latino "virus" - veleno) e non rappresentano forme di vita non cellulari. I virus non possono essere attribuiti ad animali o piante. Sono estremamente piccoli e quindi possono essere studiati solo con un microscopio elettronico.

I virus sono in grado di vivere e svilupparsi nelle cellule di altri organismi. Insediandosi all'interno delle cellule di animali e piante, i virus causano molte malattie pericolose, come la malattia del mosaico del tabacco, dei piselli e di altre colture (nelle piante). Nello studio dei procarioti e dei virus, il sistema di Linneo non è completamente applicato. Ai suoi tempi non si sapeva quasi nulla del mondo dei microrganismi.

Pertanto, le forme di virus e batteri nel sistema sono spesso indicate non da lettere latine sonore, ma da combinazioni di lettere e numeri. I virus hanno legami genetici con rappresentanti della flora e della fauna della Terra. Secondo studi recenti, oltre il 30% del genoma umano è costituito da informazioni codificate da elementi simili a virus e trasposoni. Con l'aiuto dei virus può avvenire il cosiddetto trasferimento genico orizzontale (xenologia), cioè il trasferimento di geni tra due individui non imparentati (o addirittura appartenenti a specie diverse).

Abbiamo scelto questo argomento perché crediamo che sia molto attuale nel nostro tempo. Molti scienziati hanno combattuto virus pericolosi e mortali da quando sono stati scoperti.

Dal mio punto di vista, la lotta contro i virus sarà sempre, fino a quando gli scienziati non troveranno un mezzo che distruggerà questi organismi pericolosi per la vita umana, che hanno una struttura non cellulare.

È molto difficile trattare con questi organismi, poiché tendono a modificare la composizione della loro struttura quando entrano in condizioni favorevoli.

Durante la stesura del progetto, ci siamo posti il seguente obiettivo: studiare l'essenza dell'origine dei virus, la loro struttura e il ruolo in natura.

1) selezionare le fonti di informazione necessarie;

2) elaborare queste informazioni e metterle in relazione con il problema in esame;

3) considerare le scoperte degli scienziati per studiare la struttura dei virus;

4) trovare le qualità positive e negative dei virus;

5) prepararsi a difendere il progetto.

La natura e l'origine dei virus

Le idee moderne sui virus si sono evolute gradualmente. Nel 1892. DI. Ivanovsky ha attirato l'attenzione sulla diffusa malattia del tabacco, in cui le foglie sono ricoperte da una manciata di macchie (malattia del mosaico). Dopo la scoperta dei virus da parte di Ivanovsky, furono considerati semplicemente microrganismi molto piccoli, incapaci di crescere su terreni nutritivi artificiali. Subito dopo la scoperta del virus del mosaico del tabacco, fu dimostrata la natura virale dell'afta epizootica e, pochi anni dopo, furono scoperti i batteriofagi. Così, sono stati scoperti tre principali gruppi di virus, che infettano piante, animali e batteri. Tuttavia, per molto tempo questi rami indipendenti della virologia si sono sviluppati in isolamento e i virus più complessi - i batteriofagi - sono stati a lungo considerati non materia vivente, ma qualcosa come gli enzimi. Tuttavia, alla fine degli anni '20 e all'inizio degli anni '30, divenne chiaro che i virus sono materia vivente e, all'incirca nello stesso periodo, furono assegnati loro i nomi di virus filtrabili, o ultravirus.

Tra la fine degli anni '30 e l'inizio degli anni '40, lo studio dei virus avanzò così tanto che i dubbi sulla loro natura vivente scomparvero e fu formulata una dichiarazione sui virus come organismi. La base per riconoscere i virus come organismi erano i fatti ottenuti durante il loro studio, indicando che i virus, come altri organismi (animali, piante, protozoi, funghi, batteri), sono in grado di riprodursi, hanno ereditarietà e variabilità, adattabilità alle mutevoli condizioni del loro habitat e, infine, la suscettibilità all'evoluzione biologica, fornita dalla selezione naturale o artificiale. Questa è, prima di tutto, l'interazione di due genomi: virale e cellulare.

Secondo il terzo, i virus sono derivati di strutture genetiche cellulari che sono diventate relativamente autonome, ma hanno mantenuto la loro dipendenza dalle cellule. La terza ipotesi di 20-30 anni sembrava improbabile e ricevette persino il nome ironico dell'ipotesi dei geni furiosi. Tuttavia, i fatti accumulati forniscono argomenti sempre più nuovi a favore di questa ipotesi. Insieme a questo, si è accumulato un numero significativo di fatti che indicano l'esistenza in natura su larga scala dello scambio di blocchi già pronti di informazioni genetiche, anche tra rappresentanti di diversi virus evolutivamente distanti. Come risultato di tale scambio, le proprietà ereditarie possono cambiare rapidamente e bruscamente incorporando geni estranei (prendendo in prestito una funzione genica). Nuove qualità genetiche possono anche sorgere a causa di una combinazione inaspettata di geni intrinseci e integrati (l'emergere di una nuova funzione). Infine, un semplice aumento del genoma dovuto a geni non funzionanti apre la possibilità dell'evoluzione di quest'ultimo (la formazione di nuovi geni).

Cosa sono le forme di vita non cellulari?

Morde dolorosamente e in modo offensivo

Anche se a volte non è visibile...

J. Swift

"Bene, lascia che la nostra bella sconosciuta rimanga un'estranea, se solo ci amasse"? disse, secondo la leggenda, l'eccezionale microbiologo L. Pasteur, non essendo riuscito a isolare l'agente eziologico della rabbia? una terribile malattia da cui non c'era salvezza nel 19° secolo. Riuscì a ottenere un vaccino e quindi a conoscere la natura di un agente infettivo e salvare molte migliaia di vite umane. Nessuno avrebbe potuto farlo a quei tempi, dal momento che l'agente eziologico della rabbia non era un microbo, come si aspettava L. Pasteur, ma un virus.

Insieme agli organismi unicellulari e pluricellulari, esistono in natura altre forme di vita. Questi sono virus che non hanno una struttura cellulare. Rappresentano una forma di transizione tra materia vivente e non vivente. I virus sono molto semplici. Ogni particella virale è costituita da RNA o DNA racchiusi in un rivestimento proteico chiamato capside, viene chiamata una particella infettiva completamente formata virione... Alcuni virus (herpes o influenza) hanno anche un involucro aggiuntivo che deriva dalla membrana plasmatica della cellula ospite. I virus possono vivere e riprodursi solo nelle cellule di altri organismi. Nell'ambiente esterno, non mostrano alcun segno di vita, molti sono sotto forma di cristalli. La dimensione dei virus varia da 20 a 300 nm.

Il virus ha una struttura interna piuttosto complessa. Il suo nucleo (nucleo) contiene una (a volte più) molecola di acido nucleico (DNA o RNA). Gli acidi nucleici dei virus più piccoli contengono 3-4 geni e i virus più grandi hanno fino a 100 geni. All'esterno, il virus è ricoperto da una "guaina" proteica che protegge l'acido nucleico dalle influenze ambientali dannose. La forma dei virus è molto varia. Per dimensione, i virus sono divisi in grandi (300-400 nm di diametro), medi (80-125 nm) e piccoli (20-30 nm). I virus di grandi dimensioni possono essere visti con un normale microscopio, quelli più piccoli sono studiati al microscopio elettronico.

Come fa un virus a entrare in una cellula?

I virus delle piante, le cui cellule, oltre alla membrana, sono protette da una forte membrana di cellulosa, possono penetrare in esse solo in punti di danno meccanico. I portatori di questi virus possono essere artropodi - insetti come afidi e zecche con un apparato di suzione. Portano virioni sulla loro proboscide. E nell'uomo, i portatori di malattie virali possono essere zanzare (febbre gialla), zanzare (encefalite giapponese) o zecche (encefalite da taiga). In precedenza, tutti i virus che si diffondevano con l'aiuto di sanguisughe venivano riuniti in un gruppo arbovirus.

Le cellule animali non avvolte protette da una singola membrana sono più vulnerabili ai virus principalmente a causa della loro capacità di fago- e pinocetosi... Catturando i nutrienti, spesso "inghiottono" e virioni. Se le cellule sono collegate tra loro, come le cellule del sistema nervoso, il virus può viaggiare attraverso questi contatti, infettando una cellula dopo l'altra. Di solito è un processo lento (è così che si verifica un'infezione, ad esempio, quando viene morso da un animale rabbioso).

Infine, molti virus sviluppano adattamenti speciali per entrare nella cellula. Le cellule che rivestono le vie aeree sono ricoperte da uno strato protettivo di muco. Ma il virus dell'influenza assottiglia il muco e penetra nella membrana (motivo per cui il primo sintomo dell'influenza è spesso il naso che cola).

Il virus dell'AIDS infetta i globuli bianchi del nostro sangue - leucociti utilizzando proteine che sporgono dalla superficie del suo guscio, "rubate" alla cellula ospite.

In questa immagine puoi vedere come i virus entrano nella cellula. A sinistra e al centro, batteriofago E. coli: quando la coda si contrae, il filamento di DNA proveniente dalla testa viene iniettato nel citoplasma della cellula batterica. Sulla destra c'è l'infezione di una cellula umana con il virus dell'AIDS. La glicoproteina dell'involucro gP 120 aderisce a una specifica proteina CD 4; gP 41 perfora la membrana della cellula ospite, a seguito della quale la capsula proteica dell'RNA entra nel citoplasma e il guscio vuoto del virione viene scartato.

Classificazione degli organismi basata sulla teoria cellulare. Caratteristiche generali dei virus e loro ruolo biologico ed ecologico sulla Terra.

Studiando il mondo organico della Terra, si è scoperto che gli organismi, in base alla loro struttura, possono essere divisi in due grandi gruppi: cellulare e non cellulare forme. La maggior parte degli organismi ha cellulare struttura, e solo gli organismi che formano il regno virus avere non cellulare struttura.

I virus sono stati scoperti da D.I. Ivanovsky nel 1892 e nel 1917. Felix Darel ha scoperto il batteriofago, un virus che infetta i batteri. I virus formano un regno precellulare o virus... Si tratta di organismi di dimensioni molto ridotte (da 20 a 200 nm (nanometri)). I virus non sono in grado di crescere e la loro attività vitale può essere svolta solo all'interno della cellula dell'organismo ospite.

Il ruolo biologico ed ecologico dei virus è quello di essere un fattore di evoluzione, causando la morte di individui indeboliti e contribuendo alla sopravvivenza di organismi più adattati a un determinato habitat.

Metodo di propagazione del virus

Virus(dal latino virus - veleno) - una particella microscopica in grado di infettare le cellule degli organismi viventi.

Virologia(da virus e logos - parola, dottrina), la scienza dei virus. La virologia generale studia la natura dei virus, la loro struttura, la riproduzione, la biochimica, la genetica.

Il modo in cui i virus si riproducono differisce anche dalla divisione, dal germogliamento, dalla sporulazione o dal processo sessuale, che avvengono negli organismi unicellulari, nelle cellule degli organismi pluricellulari e in questi ultimi in generale. La riproduzione, o replica, come comunemente si riferisce alla moltiplicazione dei virus. La formazione dei virioni avviene o per autoassemblaggio (confezionamento dell'acido nucleico virale in capsidi proteici e formazione di un nucleocapside), o con la partecipazione della cellula, o con entrambi i metodi (virus avvolti). Naturalmente, l'opposizione della divisione e della replicazione cellulare mitotica non è assoluta, poiché i metodi di replicazione del materiale genetico nei virus contenenti DNA non differiscono sostanzialmente e se teniamo conto che la sintesi del materiale genetico nei virus contenenti RNA viene effettuata anche secondo il tipo di matrice, quindi l'opposizione è relativa mitosi e replicazione di tutti i virus. E, tuttavia, le differenze nei metodi di riproduzione di cellule e virus sono così significative che deve dividere l'intero mondo vivente in virus e non virus.

Che cos'è l'AIDS?

Ci sono molti virus nel mondo che causano malattie pericolose per l'uomo, come rabbia, encefalite, poliemia, immunodeficienza, influenza, vaiolo...

La virologia medica, veterinaria e agricola studia i virus patogeni, le loro proprietà infettive, sviluppa misure per la prevenzione, la diagnosi e il trattamento delle malattie da essi causate.

Al giorno d'oggi, l'AIDS (sindrome da immunodeficienza acquisita) è un problema serio. È una malattia umana epidemica che colpisce prevalentemente il sistema immunitario, che protegge il corpo da vari agenti patogeni. L'infezione del sistema immunitario cellulare umano si manifesta con lo sviluppo di malattie infettive progressive e neoplasie maligne e il corpo diventa indifeso contro i microbi che normalmente non causano malattie.

Per la prima volta l'AIDS è stato ufficialmente registrato negli Stati Uniti nel 1981 e nel 1983. È stato possibile dimostrare che è causato da un virus umano precedentemente sconosciuto, della famiglia dei retrovirus. Questo

il virus include solo il suo enzima intrinseco - invertire... La sua scoperta è stata una vera rivoluzione in biologia, in quanto ha mostrato la possibilità di trasferire l'informazione genetica non solo secondo il classico schema DNA>RNA>proteina, ma anche mediante trascrizione inversa da RNA>DNA.

L'agente eziologico della malattia è il virus dell'immunodeficienza umana (HIV). Il genoma dell'HIV è rappresentato da due molecole di RNA identiche di circa 10.000 paia di basi. Inoltre, l'HIV isolato da vari malati di AIDS differisce tra loro per il numero di basi (da 80 a 1000). L'HIV ha una variabilità unica che è 5 volte maggiore di quella del virus dell'influenza e 100 volte quella del virus dell'epatite B. La continua variabilità genetica e antigenica del virus nella popolazione umana porta all'emergere di nuovi virioni dell'HIV, che complica notevolmente il problema di ottenere un vaccino e rende difficile condurre una prevenzione speciale dell'AIDS. Inoltre, questa proprietà dell'HIV, secondo alcuni esperti, mette in dubbio la possibilità stessa di creare un vaccino efficace per proteggersi dall'AIDS.

Una delle manifestazioni dell'infezione umana con il virus dell'AIDS è il danno al sistema nervoso centrale. L'AIDS è caratterizzato da un periodo di incubazione molto lungo (calcolato dal momento dell'infezione fino alla comparsa dei primi segni della malattia). Negli adulti, in media 5 anni. Si presume che l'HIV possa persistere nel corpo per tutta la vita. Ciò significa che per il resto della loro vita, le persone infette possono infettare altre e, nelle giuste condizioni, possono contrarre l'AIDS.

Una delle principali vie di trasmissione dell'HIV e della diffusione dell'AIDS è il rapporto sessuale, poiché il suo agente eziologico si trova più spesso nel sangue, nello sperma e nelle secrezioni vaginali delle persone infette.

Uno stile di vita sano, forti legami coniugali e familiari, atteggiamenti negativi verso la perversione sessuale e la promiscuità e rapporti sessuali occasionali sono una garanzia di sicurezza dall'AIDS.

Di seguito è riportata una rappresentazione schematica dei virus: O - l'involucro del virus del vaiolo; B - inclusioni proteiche. A sinistra - diagramma del virione del virus dell'AIDS; P - proteine specifiche del virus; gP - glicoproteine virali; 1 - membrana "rubata" dalla cellula ospite; 2 - molecole di RNA nel rivestimento proteico; 3 - molecole proteiche che trasformano l'RNA in DNA.

I danni e i benefici dei virus

Molti virus sono la causa di pericolose malattie umane. Oltre all'AIDS e oncogeno causando il cancro, questi includono vaiolo, morbillo, rabbia, poliomielite, influenza, malattie respiratorie acute: infezioni respiratorie acute, febbre gialla, herpes (si dice: "febbre versata sulle labbra") e persino virus che causano la crescita delle verruche.

Tuttavia, non tutte le malattie causate dai virus hanno imparato a prevenire e curare con successo. Non abbiamo ancora imparato come trattare l'immunodeficienza e, di regola, questa terribile malattia porta alla morte in pochi anni. E un problema completamente irrisolto è il cancro. I medici del futuro dovranno imparare a combattere con successo i virus che causano tumori maligni.

A che servono i virus? Dopotutto, questi sono i nemici di tutti gli esseri viventi. Può essere utile se il virus è nemico del nemico, il che significa che non in tutti i casi l'effetto del virus è negativo. Se attacca organismi unicellulari, che, in particolare, includono batteri, muoiono. Pertanto, con l'aiuto di tali virus, batteriofagi, è possibile distruggere i batteri che causano malattie così pericolose come la dissenteria, il colera e la peste.

La capacità del virus di uccidere la cellula ospite può essere utilizzata nella lotta contro singole cellule di organismi multicellulari e, soprattutto, contro il cancro. In questo caso, la chiave del successo è l'esatto "targeting" del virus verso la cellula da uccidere, poiché da solo è pronto a infettare tutte le cellule del corpo che gli sono sensibili. Per questo, sia il virus che una speciale proteina, un anticorpo in grado di legarsi selettivamente a una superficie cellulare bersaglio, sono attaccati a una nanoparticella, che agisce come una sorta di veicolo. Un tale "proiettile" attacca solo determinate cellule, distruggendole. Naturalmente, occorre prestare attenzione per garantire che il virus possa lasciare il corpo senza danneggiare le cellule sane. Nella nanotecnologia, i virus vengono utilizzati anche come "modello" per creare sistemi nanostrutturati.

Alcuni virus che causano malattie da insetti vengono utilizzati per controllare i parassiti in agricoltura e silvicoltura. Tuttavia, va riconosciuto che il danno causato da queste forme di vita più semplici. Molte volte i loro benefici.

L'America ha approvato per la prima volta i virus come integratore alimentare

Un metodo insolito per trattare malattie infettive pericolose, come la listeriosi, è stato proposto da scienziati americani. Virus: batteriofagi sicuri per l'uomo verranno spruzzati su prodotti a base di carne pronti per il consumo per uccidere i batteri mortali. Approvato dalla FDA.

La listeriosi, anche attraverso il cibo contaminato, colpisce migliaia di persone negli Stati Uniti ogni anno e circa 500 muoiono. Un'azienda biotecnologica ha trovato una via d'uscita. Ha inventato un cocktail di sei virus mortali per il batterio Listeria monocytogenes. I virus sono stati proposti per essere spruzzati in massa su prodotti a base di carne pronti: prosciutto affettato, hot dog, salsicce, salsicce e vari prodotti a base di pollame.

Questo frullato appositamente preparato e raffinato ha superato tutti i test necessari: nessun effetto collaterale e nessun cambiamento visibile negli alimenti trasformati.

Conclusione

Nel corso del lavoro sul progetto, mi sono convinto ancora di più che è necessaria una lotta acuta contro i virus pericolosi per la vita umana. E anche questo è un lavoro molto laborioso, poiché i virus possono mutare, ad es. cambiamento nella composizione. Ecco perché è molto difficile trovare una cura, ad esempio, contro il virus dell'immunodeficienza.

Al giorno d'oggi, i virus sono studiati da scienziati di tutto il mondo. L'umanità sta cercando di trarne beneficio. Abbiamo già imparato a sbarazzarci dei batteri che causano varie malattie con l'aiuto dei batteriofagi.

Forse, in futuro, la lotta ai virus non sarà un problema così serio come lo è ora.

Non esiste un solo organismo in natura che possa solo danneggiare e distruggere altri organismi. Dopotutto, per qualcosa è stato creato dalla natura?

Credo di aver svelato completamente l'argomento del mio saggio e risolto tutti i compiti assegnati a me stesso, avendo lavorato il più possibile su tutta la letteratura su questo argomento.

Penso anche che questo argomento sia molto rilevante, è davvero necessario nello studio delle scienze naturali. Dopotutto, acquisiamo nuove conoscenze sui virus, ci rendiamo conto di tutto il pericolo che possono causare a ogni organismo vivente sul nostro pianeta.

Bibliografia

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Una diagnosi di cancro spesso suona come una condanna a morte. Milioni di persone muoiono ogni anno a causa di questa terribile malattia. Il cancro è il killer numero due negli Stati Uniti, secondo solo alle malattie cardiovascolari. Circa mezzo milione di americani vengono uccisi ogni anno. Tuttavia, il cancro può ancora essere prevenuto. La prevenzione è la chiave per risolvere questo problema. Aggiungi la diagnosi e il trattamento precoci e avrai la formula per salvare milioni di persone dalla morte prematura.
La medicina preventiva è nata migliaia di anni fa sotto Mosè. La Bibbia dice che fu Mosè, ispirato da Dio, a creare il primo codice sanitario. Moses non solo introdusse la quarantena per le malattie infettive, ma sviluppò tutta una serie di misure sanitarie ed epidemiologiche speciali, inclusa la rimozione delle acque reflue. Mosè era secoli avanti rispetto ai suoi tempi nella comprensione e nel trattamento delle malattie.

Il XVI secolo è il secolo del progresso scientifico e dell'illuminazione. Fu allora che Pasteur scoprì che molte malattie infettive sono causate da microrganismi. Infine, all'inizio di questo secolo, furono scoperti prodotti chimici e antibiotici speciali per curare e prevenire le infezioni. Ma lo sviluppo più significativo nel campo dell'assistenza sanitaria è stato lo sviluppo della medicina preventiva.

Nel 1798, il medico inglese Edward Jenner scoprì che il vaiolo bovino (una forma lieve di vaiolo) era comune nelle lattaie. Notò anche che coloro che soffrivano di questa malattia non erano suscettibili al vaiolo, una terribile malattia infettiva, le cui epidemie si diffondevano periodicamente in tutta Europa, uccidendo migliaia di persone ogni anno. Il dottor Jenner ha preso il contenuto delle pustole (pustole) dal bestiame vaccinato e ne ha iniettato una piccola quantità in un graffio sulla pelle di suo figlio di sei mesi. Ciò ha portato allo sviluppo di un vaccino contro il vaiolo e alla nascita di una nuova scienza: l'immunologia. Quando il vaccino è stato migliorato e il suo uso è stato ampliato, il numero di casi di vaiolo è diminuito notevolmente. Il vaiolo è stato debellato grazie al programma di immunizzazione di massa realizzato dall'Organizzazione Mondiale della Sanità negli anni '70 di questo secolo. Nel 1977, la Somalia, in Africa, ha registrato l'ultimo caso di malattia sul pianeta Terra.

Solo 125 anni fa, le persone hanno iniziato a parlare seriamente della prevenzione delle malattie, e non solo del loro trattamento. A quel tempo, l'attenzione dei medici era principalmente rivolta alle malattie infettive, che mietevano il maggior numero di vite. Poi è arrivata la rivoluzione dei servizi igienico-sanitari. Gli sforzi concertati degli scienziati medici erano mirati all'ambiente, principalmente a fornire alla popolazione acqua potabile ecologicamente pulita, rimuovendo le acque reflue, i rifiuti domestici e altri liquami. Iniziarono a essere monitorate le fonti di contaminazione degli alimenti, compresa l'ispezione della carne e la pastorizzazione del latte. Questi sforzi per la salute pubblica hanno ridotto significativamente l'incidenza.

Circa 30 anni fa, hanno iniziato a guardare alla prevenzione delle malattie in un modo nuovo. Ma ora non si trattava più di malattie infettive, ma di malattie somatiche come l'aterosclerosi dei vasi cardiaci, l'ictus, l'ipertensione, il diabete, l'artrite e il cancro. Si è scoperto che possono essere prevenuti migliorando l'"ecologia personale". Queste cosiddette "malattie dello stile di vita" possono essere prevenute principalmente attraverso sforzi individuali e personali. Allo stesso tempo, le attività delle autorità sanitarie pubbliche - sia private che pubbliche - si sono spostate sull'area della diffusione delle informazioni su questioni sanitarie.

Tuttavia, prima di parlare di prevenzione del cancro, va detto della malattia stessa. Il cancro non è una singola malattia, ma piuttosto un gruppo di malattie causate da varie cause, che determina l'approccio appropriato al loro trattamento. Il cancro dell'utero, ad esempio, può verificarsi sia nella regione cervicale che nel corpo dell'utero. L'insorgenza, i sintomi, il trattamento e la prognosi di questi due tipi di cancro uterino sono diversi. Gli oncologi distinguono oltre un centinaio di forme di cancro nell'uomo.

Si è appreso molto sull'eziologia (una branca della medicina che studia le cause e le condizioni delle malattie) e sul trattamento di questo gruppo di malattie complesse chiamate cancro, ma una parte significativa delle domande rimane fino ad oggi senza risposta. Fortunatamente, non è necessario conoscere tutte le risposte per apportare modifiche allo stile di vita che aumentano il rischio di cancro. Seguendo i consigli in questo capitolo, puoi prevenire il cancro del 70-90%, forse di più.

Quali sono le cause del cancro

Sarebbe fantastico se ci fosse una risposta altrettanto semplice a questa semplice domanda. Purtroppo la risposta non è facile. Il cancro è un problema di enorme complessità. L'eziologia del cancro è associata a molti fattori: età, razza, cultura, stile di vita, ambiente esterno e interno, predisposizione genetica. Sebbene il cancro sia generalmente considerato una malattia degli anziani (la metà di tutti i casi si verifica dopo i 65 anni), più di 1.500 bambini di età compresa tra 3 e 14 anni muoiono di cancro ogni anno negli Stati Uniti. Ogni anno muoiono più bambini di cancro che di malattie infettive. Fortunatamente, le morti per cancro nei bambini sono state dimezzate dal 1950. Nessuno ha l'immunità contro il cancro. In Africa, i neri raramente si ammalano di cancro del retto o della pelle, mentre i neri americani hanno il cancro del retto più spesso dei bianchi americani. In effetti, negli Stati Uniti, i neri hanno maggiori probabilità di sviluppare il cancro rispetto ai bianchi. Negli ultimi 30 anni, l'incidenza del cancro tra i neri è aumentata del 27%, mentre tra i bianchi è aumentata solo del 12%. Un'eccezione a questo modello è il cancro del corpo dell'utero. Nel 1985, era due volte più comune tra le donne bianche che tra le donne nere.

Esiste una relazione diretta tra cultura e stile di vita di una persona e l'incidenza del cancro. Dieta malsana, droghe, alcol, tabacco e stress sono fattori molto importanti nel cancro. Nei paesi del terzo mondo, questa malattia è molto meno comune che nel cosiddetto mondo occidentale. Tra gli avventisti del settimo giorno che vivono in California, l'incidenza del cancro è notevolmente inferiore rispetto allo stato nel suo insieme.

Il cancro inizia con la rinascita di una singola cellula. Questo sarà discusso ulteriormente. Ciò che provoca il primo cambiamento in un dato processo di rinascita è chiamato iniziatore. Tuttavia, prima che una cellula diventi cancerosa, in essa avvengono una serie di cambiamenti. Questi cambiamenti secondari sono guidati da fattori chiamati promotori. Il cancro non si sviluppa in assenza di uno di questi fattori: l'iniziatore e il facilitatore. I processi che precedono l'insorgenza del cancro avvengono nel nucleo cellulare e, più specificamente, nei geni, questo "principale sito di controllo" dell'attività cellulare. Esistono molte varietà di geni e ognuno ha una funzione diversa. I geni non solo trasmettono i tratti ereditari di generazione in generazione, ma sono anche responsabili del controllo delle attività all'interno della cellula e della produzione di numerosi enzimi, ormoni e altre sostanze chimiche necessarie per il normale corso dei processi fisiologici. I geni controllano e dirigono anche la crescita e la riproduzione cellulare. I geni sono allineati in una sequenza specifica nel DNA dei cromosomi. La violazione di questa sequenza (traslocazione) e può servire da impulso per l'emergere del cancro. I protooncogeni sono geni che svolgono funzioni di controllo nella cellula, ma sono il bersaglio degli iniziatori del cancro. Alcuni dei protooncogeni, legandosi a un iniziatore o venendo tradotti, si trasformano in oncogeni, che a ulteriore contatto con iniziatori o promotori producono cellule cancerose vitali che formano tumori.

I fattori ambientali che possono fungere da iniziatori o promotori del cancro includono agenti di radiazione (raggi ultravioletti, radiazioni termiche e raggi X), agenti cancerogeni chimici (fumo di tabacco, bevande alcoliche, prodotti chimici industriali) e stress. I cambiamenti genetici causati dagli iniziatori sono solitamente irreversibili e transitori. Gli stessi agenti che fungono da iniziatori possono anche fungere da promotori. I promotori operano per un lungo periodo di tempo (a volte anni). Possono essere prevenuti. Esempi di promotori sono grasso commestibile, fenobarbital, ormoni, aflatossine, saccarina, amianto, idrocarburi, agenti estrogenici sintetici. Lo stress ha dimostrato di essere uno dei fattori importanti nel causare il cancro. Qualsiasi irritazione - emotiva o fisica - colpisce l'ambiente interno del corpo. Il sistema immunitario è soppresso. Aggiungi a questo l'aumento della secrezione di ormoni, acido cloridrico, sostanze come l'adrenalina - e ottieni un ambiente favorevole per la riproduzione cellulare incontrollata.

È stato anche dimostrato il ruolo dei virus nel cancro. Più di 20 anni fa, a una conferenza di chirurghi, ho sentito una dichiarazione del premio Nobel Wendell Stanley. Secondo lui, tutti i tipi di cancro sono in qualche modo associati ai virus. Stanley fu il primo a isolare un tale virus (1935). Era un collega di Francis Durand-Reynals della Yale University, che fu uno dei primi a proporre la teoria della natura virale dei tumori cancerosi. La catena di prove che collega il cancro ai virus risale alla fine del secolo scorso. Nel 1892, il microbiologo russo D.I. Ivanovsky fu il primo a scoprire il virus della malattia del mosaico delle foglie di tabacco. Nel 1911, P. Rouse scoprì un virus che causa il sarcoma nei polli e si trasmette ad altri uccelli. Nel 1936, Bittner scoprì un virus che causa tumori mammari nei topi e dimostrò che si trasmetteva attraverso il latte di topo. Successivamente, lo scienziato ha stabilito un legame tra l'agente virale e i cambiamenti genetici che portano allo sviluppo del cancro. Il ricercatore Dubelko è stato il primo a coltivare una coltura di cellule cancerose, in particolare una coltura del virus del polioma di topo. Sarah Stewart ha scoperto un nuovo virus del cancro nel 1957 e ha allevato una coltura che causava il cancro se iniettata in animali sani.

Negli anni '50 L. Gross fece un'osservazione insolita. I topi di età inferiore ai 16 giorni, a cui ha iniettato il virus del cancro, hanno sviluppato la leucemia. I topi più anziani della stessa razza a cui è stato iniettato lo stesso virus hanno sviluppato il cancro delle ghiandole salivari.
Attualmente, è noto che più di 50 virus (sia varietà di RNA che di DNA) causano il cancro negli animali.

La diffusione delle infezioni virali nel regno animale è sorprendente. È stato riscontrato che oltre il 40% delle vacche da latte ha il virus del dinfoma bovino (in base a test individuali sulla mandria). Alcuni virus causano il cancro nei pesci. Diversi anni fa, uno stato occidentale è stato costretto a chiudere i suoi vivai ittici a causa di un'epidemia di cancro nelle vasche di allevamento. Sono vegetariano e sono convinto che i prodotti animali, tra cui uova, latte, pollame, pesce e carne, siano un fattore di rischio, anche se non è stato ancora dimostrato che qualsiasi virus canceroso possa essere trasmesso dagli animali all'uomo. Tuttavia, questa prova potrebbe presto emergere. Alcuni ricercatori hanno riportato anticorpi contro alcuni retrovirus che causano il cancro negli animali nel sangue di un paziente affetto da cancro. Nel 1970 si scoprì che alcuni virus secernono enzimi insoliti in grado di convertire l'RNA in DNA. Questo enzima è chiamato trascrittasi inversa. I virus che secernono un enzima simile sono stati raggruppati in una famiglia chiamata retrovirus. I retrovirus causano molte malattie negli animali, compreso il cancro. Si ritiene che causino alcune malattie negli esseri umani, ma non è stato dimostrato che i virus del cancro contenenti RNA possano invadere le cellule umane, portando alla malattia.

I cambiamenti genetici causati dall'iniziatore possono portare alla mutazione. Alcuni geni mutati diventano oncogeni. Fortunatamente, sono necessarie due o più cellule per mutare prima che si sviluppi il cancro. Con una singola mutazione, il corpo di solito fa fronte alle forze protettive e la riproduzione delle cellule anormali si interrompe. È anche un fattore favorevole che le mutazioni, per la maggior parte, causino la morte cellulare e non la sua degenerazione in una cellula cancerosa.

Diamo un'occhiata al linfoma di Burkitt (linfoma africano), un cancro in cui il virus di Epstein-Barr (EB) può essere l'iniziatore, che è anche correlato al carcinoma nasofaringeo e forse ad altri tumori nell'uomo. Il virus EB è anche noto per causare la mononucleosi infettiva. Il virus EB può modificare il gene della crescita nel nucleo cellulare senza provocare il cancro. Un incontro ripetuto con questo virus o con qualche altro iniziatore o promotore può causare una seconda mutazione e una possibile dislocazione nella normale disposizione dei geni. Ora la cellula anormale è incline a riprodursi e a formare tumori, ma ciò non accade ancora senza il coinvolgimento di uno o più promotori. Come sottolineato, possibili promotori del cancro sono le tossine alimentari, la malaria, i farmaci e persino gli ormoni convenzionali.

Un meccanismo simile funziona in alcuni tipi di cancro al fegato primario. Qui i virus possono essere sia iniziatori che promotori. Le tossine possono anche essere iniziatori o promotori. Gli scienziati hanno recentemente scoperto che il fenobarbital, un sedativo ampiamente utilizzato, potrebbe essere un promotore del cancro al fegato.

Inoltre, la cosiddetta predisposizione svolge un ruolo importante nello sviluppo del cancro. Una predisposizione significa che una persona è in grado di percepire la malattia. Questo è in gran parte determinato dal suo sistema immunitario. Se una persona ha una forte immunità, gli agenti cancerogeni chimici, i virus e persino le radiazioni moderate potrebbero non portare a cambiamenti cancerosi.

Comune a tutti i tipi di cancro è la riproduzione cellulare patologica e incontrollata. Il corpo umano è composto da circa 100 trilioni di cellule, la maggior parte delle quali risponde riproducendosi a irritazioni o danni. Miliardi di cellule muoiono ogni giorno - nuove devono prendere il loro posto. Diamo uno sguardo molto veloce alla struttura della cellula.

Di dimensioni microscopiche, le cellule hanno una varietà illimitata di forme e tipi. Ognuno di loro ha un guscio in cui è racchiusa la sua sostanza. Il guscio è costituito da due strati di fosfolipidi. I fosfolipidi sono grassi e sostanze grasse (lipidi) legati a un sale complesso di acido fosforico. Per il normale funzionamento, ogni cellula vivente deve essere in uno stato di costante movimento, come un'ameba. La corretta composizione dei fosfolipidi è essenziale per questo movimento. Troppo colesterolo, grassi saturi o sovrasaturi rende la membrana rigida e interferisce con il movimento cellulare. Quindi la quantità e la qualità dei grassi nella nostra dieta ha un preciso effetto sull'attività cellulare. Troppo colesterolo, alcuni tipi di grassi nella dieta portano alla formazione di membrane cellulari difettose.

All'interno della cellula si trovano il protoplasma e gli enzimi che consentono alla cellula di svolgere le sue funzioni specifiche. Alcune cellule del nostro corpo producono insulina, altre - albumina e globulina, e altre ancora producono anticorpi e altri mezzi di protezione chimica. Tutte le cellule producono energia. Anche loro stessi hanno bisogno di energia. Tutta questa attività è controllata dal nucleo cellulare.

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Le idee moderne sui virus si sono evolute gradualmente. Dopo la scoperta dei virus da parte di D.I. Ivanovsky (1892), furono considerati semplicemente microrganismi molto piccoli, incapaci di crescere su terreni nutritivi artificiali. Subito dopo la scoperta del virus del mosaico del tabacco, fu dimostrata la natura virale dell'afta epizootica e, pochi anni dopo, furono scoperti i batteriofagi. Così, sono stati scoperti tre principali gruppi di virus che infettano piante, animali e batteri.

Tuttavia, per molto tempo questi rami indipendenti della virologia si sono sviluppati in isolamento e i virus più complessi - i batteriofagi - sono stati a lungo considerati non materia vivente, ma qualcosa come gli enzimi. Tuttavia, alla fine degli anni '20 e all'inizio degli anni '30, divenne chiaro che i virus sono materia vivente e, all'incirca nello stesso periodo, furono assegnati loro i nomi di virus filtrabili, o ultravirus. Ciò si rifletteva in una delle prime monografie su di loro. Successivamente, i prefissi scomparvero e la designazione ora utilizzata - virus, sotto la quale virus di piante, animali e batteriofagi - furono combinati virus batterici.

Il concetto di virus come organismi raggiunse il suo apice all'inizio degli anni '60, quando fu introdotto il concetto di virione come individuo virale. Tuttavia, negli stessi anni, segnati dai primi successi della biologia molecolare dei virus, iniziò il declino del concetto di virus come organismi e questi processi contraddittori (trionfo e declino) si rifletterono al 1° Simposio Internazionale. Già allora, contemporaneamente all'introduzione del concetto di "virione", da un lato, furono mostrate le differenze tra la loro struttura e la struttura delle cellule, e fu persino introdotto il termine "architettura" dei virioni. D'altra parte si sono generalizzati fatti che indicavano un tipo completamente diverso di riproduzione dalle cellule, che per qualche tempo è stata chiamata riproduzione disgiuntiva, sottolineando la disunità - temporale e territoriale - della sintesi del materiale genetico (RNA, DNA) e delle proteine virali. . La relazione al suddetto simposio ha anche formulato il criterio principale per distinguere i virus dagli altri organismi: il materiale genetico dei virus è uno dei due tipi di acidi nucleici (RNA o DNA), mentre gli organismi hanno entrambi i tipi di acidi nucleici.

Questo criterio in seguito si è rivelato non assoluto, poiché, in primo luogo, i virus contenenti DNA durante la riproduzione sintetizzano RNA informativi (o matrice) e, in secondo luogo, i retrovirus contenenti RNA sintetizzano il DNA durante la riproduzione e, inoltre, virus contenenti grandi RNA (vaiolo, herpes) possono anche contenere piccole quantità di RNA nei virioni, e piccole quantità di DNA (ancora, probabilmente, cellulare) si trovano nei virioni dei virus dell'influenza. Il criterio principale e assoluto che distingue i virus da tutte le altre forme di vita è l'assenza dei propri sistemi di sintesi proteica (sistemi ribosomiali).

I dati accumulati fino ad oggi ci consentono anche di concludere che i virus non sono organismi, anche i più piccoli, poiché tutti gli organismi, anche minimi come il micoplasma, la rickettsia o la clamidia, hanno i propri sistemi di sintesi proteica.

Il modo in cui i virus si riproducono differisce anche dalla divisione, dal germogliamento, dalla sporulazione o dal processo sessuale, che avvengono negli organismi unicellulari, nelle cellule degli organismi pluricellulari e in questi ultimi in generale. La riproduzione, o replicazione, come di solito significa la moltiplicazione dei virus, avviene in modo disgiuntivo (quest'ultimo termine è ora più spesso implicito che usato). La formazione di virioni avviene o per autoassemblaggio (impaccando l'acido nucleico virale in un capside proteico e formando così un nucleocapside), o con la partecipazione della cellula (alcuni fagi contenenti lipidi di micoplasmi), o entrambi (virus avvolti) . Naturalmente, l'opposizione tra divisione e replicazione cellulare mitotica non è assoluta, poiché i metodi di replicazione del materiale genetico di una cellula e dei virus contenenti DNA non differiscono sostanzialmente, e se teniamo conto che la sintesi del materiale genetico in Anche i virus contenenti RNA vengono eseguiti secondo il tipo di matrice, quindi è relativa mitosi contrastante e replicazione di tutti i virus. E, tuttavia, le differenze nei metodi di riproduzione di cellule e virus sono così significative che ha senso dividere l'intero mondo vivente in virus e non virus.

Anche molti altri concetti che sono "attributi" di organismi non sono applicabili ai virus. Innanzitutto concetti fondamentali come "individuo", "popolazione", "specie".

È consuetudine interpretare il concetto di "virione" come un individuo virale, sebbene il virione sia solo una certa fase della vita del virus e proprio quella fase in cui il virus non manifesta attività. Pertanto, è stato persino proposto di chiamare virospore questa fase dell'esistenza del virus. Nel frattempo, ci sono diversi gruppi di virus in cui il genoma non è solo frammentario (questo è anche il caso delle cellule eucariotiche, il cui genoma è discreto ed esiste come somma di cromosomi), ma anche i suoi diversi frammenti sono dissociati e sono localizzati in particelle diverse. Il virus mostra proprietà infettive solo quando entra un insieme completo di particelle dissimili, il cui numero nei virus delle piante è 2 - 4 e in alcuni virus degli insetti fino a 28. Che cos'è un individuo virale in questi casi, quando anche il concetto di "virion" non può essere applicato?

Passando all'analisi dell'attività vitale attiva del virus, che è interamente ridotta alla sua riproduzione, troviamo che il posto del virione che è penetrato nella cellula è occupato o dal suo acido nucleico nudo (per esempio, nel virus della poliomielite), o da un complesso nucleoproteico (ad esempio, nel virus dell'influenza), o da strutture subvirioniche più complesse (ad esempio, nel reovirus). Quindi avviene la sintesi delle molecole figlie del genoma virale. In molti virus contenenti DNA, questo processo non è solo simile alla sintesi del DNA cellulare dei cromosomi, ma è anche fornito in larga misura, e talvolta quasi interamente, da enzimi cellulari. Inoltre, ciò avviene non solo durante la formazione di virus semplici e piccoli (papovavirus, parvovirus), ma anche durante la sintesi di virus complessi con un grande genoma (virus dell'herpes, iridovirus), in cui è catalizzata una certa percentuale della sintesi del DNA dai propri enzimi. Gli intermedi replicativi risultanti difficilmente possono essere caratterizzati come individui virali: si tratta di modelli su cui vengono sintetizzate numerose copie dei genomi figli del virus. Nei virus con un genoma sotto forma di RNA a filamento singolo, o sono privi di significato informativo, cioè non codificano le corrispondenti proteine specifiche del virus (virus con una polarità del genoma positiva) o, al contrario, contengono geni per le proteine virali, poiché l'RNA del virione non ha proprietà di codifica.

Insieme al ciclo produttivo, alcuni virus contenenti DNA (fagi temperati, papovavirus, virus dell'epatite B, ecc.) possono entrare in interazione integrativa con il genoma cellulare, integrandosi covalentemente in esso e trasformandosi in un gruppo di geni cellulari che vengono trasmessi alle cellule della prole (tra gli eucarioti) secondo le leggi di Mendeleev. In questo stato, il genoma virale integrato, denominato provirus, è in realtà un gruppo di geni cellulari. Se si verifica una mutazione nel provirus, che rende impossibile "tagliare" il genoma virale da quello cellulare, un provirus così difettoso può diventare per sempre parte integrante del genoma. Molti dati ci consentono di concludere che i genomi di pro ed eucarioti contengono geni integrati o genomi di virus indipendenti in passato.

Esiste un ampio gruppo di retrovirus contenenti RNA in cui il DNA complementare viene sintetizzato sul modello del loro genoma. Sotto forma di DNA a doppia elica è integrato (inserito covalentemente) nel genoma cellulare e in questa forma è una matrice per la sintesi di molecole figlie di RNA virione e mRNA per la sintesi di proteine virali. In entrambi i casi (virus contenenti DNA integrabili, retrovirus), il provirus formato da tali percorsi diventa un gruppo di geni cellulari.

Questi fatti ed esempi illustrano chiaramente la posizione dell'inapplicabilità del concetto di individuo ai virus.

Il concetto di popolazione è altrettanto inapplicabile ai virus, poiché lo stadio di riproduzione intracellulare, e ancor più i processi di integrazione privano completamente il significato dell'interpretazione di un virus che si riproduce come popolazione. A questo vanno aggiunti i dati sulle particelle interferenti difettose che “accompagnano” quasi tutte le infezioni virali. Queste particelle sono virioni con un genoma incompleto, quindi non sono in grado di riprodursi. Tuttavia, svolgono un importante ruolo biologico nel garantire la persistenza dei virus negli organismi infetti o nelle colture di tessuti. Pertanto, la "popolazione" virale è molto spesso la somma di virioni a tutti gli effetti e formazioni difettose, cioè materiale effettivamente morto. Tali "popolazioni", costituite da individui vivi e morti, non possono nemmeno essere immaginate nel mondo degli organismi. In alcuni casi, la somma di particelle difettose con difetti in diverse parti del genoma può portare allo sviluppo di un'infezione virale (fenomeno della riattivazione multipla).

Naturalmente, se non ci sono individui, né popolazione, è difficile introdurre il concetto di specie. Questa conclusione sarà ulteriormente supportata da considerazioni sull'origine e l'evoluzione dei virus. E, tuttavia, questi concetti hanno trovato applicazione in virologia. Si tratta di diverse popolazioni di virus realmente esistenti a livello sia di organismi infetti sia di popolazioni di virus ospiti, e la moderna classificazione dei virus, riconosciuta a livello internazionale, si basa sull'isolamento di specie, generi e persino famiglie e sull'uso della nomenclatura binomiale, che è accettato per tutti gli altri rappresentanti del mondo biologico... E questo non è puro divertimento, ma approcci metodologici teoricamente fondati e praticamente utili. Torneremo più avanti sulla spiegazione di questi paradossi.

Se i virus non sono organismi, cosa sono? Per rispondere a questa domanda, è necessario delineare la gamma di strutture biologiche che possono essere designate come virus. Questo è facile quando parliamo di virus comuni e generalmente riconosciuti, ad esempio virus del vaiolo o il fago MS2, nonostante il primo di essi abbia un genoma - DNA con un peso molecolare fino a 240 10 6, e il secondo - RNA con un peso molecolare che pesa circa 1.2 · 10 6. Le differenze tra questi virus non sono probabilmente meno significative di, diciamo, tra E. coli e un elefante, o, almeno, qualsiasi cellula di questo animale. Tuttavia, il mondo dei virus è ancora più ricco se non li limiti ai virus infettivi generalmente riconosciuti.

I virus difettosi dovrebbero senza dubbio essere classificati come virus. Molti retrovirus oncogeni sono difettosi, poiché la loro acquisizione di geni che codificano per gli oncogeni è spesso accompagnata da divisioni di altri geni. In presenza di virus helper a tutti gli effetti, solitamente vicini a quelli biologicamente difettosi, il virus difettoso può replicarsi (se non ha un difetto nel gene della polimerasi), o utilizzare le proteine del virus helper (se ha difetti nei geni delle proteine interne o dell'involucro). Forse l'uso di proteine di virus biologicamente distanti: se un retrovirus difettoso nelle proteine dell'involucro viene propagato in presenza di un virus della stomatite vescicolare, allora i virioni avranno un guscio esterno di quest'ultimo. Tuttavia, questo non richiede nemmeno che uno dei virus sia difettoso: con un'infezione mista, molti virus formano virioni, il cui genoma è racchiuso nelle buste di un altro virus.

I plasmidi, o, come venivano chiamati un tempo, gli episomi, i fattori extracromosomici dell'ereditarietà, "si avvicinano" ai satelliti. Questi sono relativamente piccoli, solitamente con un peso molecolare inferiore a 107, molecole di DNA circolari, meno spesso lineari, che si trovano spesso nelle cellule batteriche. Svolgono funzioni diverse a seconda dei geni su di essi: tossine che uccidono gli insetti; geni che causano la crescita del tumore nelle piante; enzimi che distruggono o modificano gli antibiotici; fattore di fertilità - che effettivamente induce il processo sessuale nei batteri - lo scambio di geni tra i cromosomi di due batteri. Il lievito ha killer (RNA a doppio filamento), che sono tossine "codificate" che uccidono le cellule di lievito che non trasportano killer. I plasmidi hanno due differenze principali dai virus, compresi quelli difettosi, e dai satelliti: i loro geni non codificano la sintesi delle proteine in cui sono impacchettati gli acidi nucleici e la loro replicazione è fornita dalla cellula. I plasmidi si trovano solitamente in forma libera nel citoplasma, ma possono essere integrati nel genoma della cellula ospite, e quest'ultima può esserne liberata. Non ci sono confini netti tra plasmidi e virus comuni. Pertanto, alcuni plasmidi sono chiaramente derivati dei fagi, avendo perso la maggior parte dei loro geni e conservandone solo alcuni. Un certo numero di virus, ad esempio il papillomavirus bovino, può persistere a lungo sotto forma di plasmidi - molecole di DNA nude. I virus dell'herpes possono persistere sotto forma di plasmidi con un genoma completo o parzialmente cancellato. Con lo sviluppo dell'ingegneria genetica, è diventato possibile ottenere artificialmente plasmidi dal DNA virale, inserire geni estranei nei plasmidi e persino costruire artificialmente plasmidi da frammenti di DNA cellulare.

I virus sono adiacenti ai virus - gli agenti causali delle malattie infettive delle piante. Non differiscono in modo significativo dalle normali malattie virali, ma sono causate da strutture peculiari: piccole molecole di RNA superavvolte circolari (peso molecolare 120.000 - 160.000). In tutti gli altri aspetti, si tratta di malattie virali tipiche con determinate manifestazioni, infettività durante la trasmissione meccanica e moltiplicazione dei viroidi nelle cellule infette.

Infine, le malattie degli animali (pecora, capra) e dell'uomo (malattia di Kuru, malattia di Creutzfeldt-Jakob) sono simili alle infezioni virali, che si esprimono nello sviluppo delle encefalopatie spongiformi. Si presume che queste malattie siano il risultato del fuori controllo dei geni che codificano per le proteine, che sono sia i loro prodotti che i loro derenrestors, e la causa di lesioni caratteristiche delle cellule nervose.

La possibilità di un'evoluzione degenerativa è stata ripetutamente stabilita e dimostrata, e forse l'esempio più eclatante è l'origine di alcuni organelli di cellule eucariotiche da batteri simbionti. Allo stato attuale, sulla base dello studio dell'omologia degli acidi nucleici, si può ritenere stabilito che i cloroplasti di protozoi e piante provengano dagli antenati degli odierni batteri blu-verdi e i mitocondri dagli antenati dei batteri viola. Viene anche discussa la possibilità dell'origine dei centrioli da simbionti procarioti. Pertanto, tale possibilità non è esclusa per l'origine dei virus, in particolare di quelli grandi, complessi e autonomi come il virus del vaiolo.

Eppure il mondo dei virus è troppo vario per riconoscere la possibilità di un'evoluzione degenerativa così profonda per la maggior parte dei suoi rappresentanti, dal vaiolo, herpes e iridovirus agli adenosatelliti, dai reovirus ai satelliti del virus della necrosi del tabacco o delta virus contenente RNA - un satellite del virus dell'epatite B. per non parlare di strutture genetiche autonome come plasmidi o viroidi. La varietà del materiale genetico nei virus è uno degli argomenti a favore dell'origine dei virus da forme precellulari. Infatti, il materiale genetico dei virus “esaurisce” tutte le sue possibili forme: RNA e DNA a singolo e doppio filamento, i loro tipi lineari, circolari e frammentari. La natura, per così dire, ha provato tutte le possibili varianti del materiale genetico sui virus prima di optare infine per le sue forme canoniche: DNA a doppio filamento come custode dell'informazione genetica e RNA a filamento singolo come trasmettitore. Eppure, la diversità del materiale genetico nei virus indica piuttosto l'origine polifiletica dei virus, piuttosto che la conservazione di forme precellulari ancestrali, il cui genoma si è evoluto lungo l'improbabile percorso dall'RNA al DNA, dalle forme a singolo filamento a quelle a doppio filamento. incagliato, ecc.

La terza ipotesi per 20 - 30 anni sembrava improbabile e riceveva persino il nome ironico dell'ipotesi dei geni infuriati. Tuttavia, i fatti accumulati forniscono argomenti sempre più nuovi a favore di questa ipotesi. Alcuni di questi fatti saranno discussi in una parte speciale del libro. Qui, notiamo che è questa ipotesi che spiega facilmente non solo l'origine polifiletica abbastanza ovvia dei virus, ma anche la comunanza di strutture così diverse come virus, satelliti e plasmidi completi e difettosi e persino prioni. Da questo concetto consegue anche che la formazione dei virus non è stata un evento occasionale, ma si è verificata molte volte e continua a verificarsi attualmente. Già in tempi lontani, quando iniziarono a formarsi forme cellulari, insieme e con esse forme non cellulari, rappresentate da virus, furono preservate e sviluppate strutture genetiche autonome, ma dipendenti dalle cellule. I virus attualmente esistenti sono il prodotto dell'evoluzione, sia dei loro antenati più antichi, sia di strutture genetiche autonome emergenti di recente. Probabilmente, i fagi muniti di coda sono un esempio dei primi, mentre i plasmidi R sono un esempio dei secondi.

La disposizione principale della teoria evoluzionista di Charles Darwin è il riconoscimento della lotta per l'esistenza e della selezione naturale come forze trainanti del processo evolutivo. Le scoperte di G. Mendel e il successivo sviluppo della genetica hanno integrato le principali disposizioni della teoria evoluzionistica con la dottrina della variabilità ereditaria, che ha un carattere casuale e stocastico, in particolare, sulle mutazioni e ricombinazioni, che sono "materiali" per selezione. Il successivo sviluppo della genetica molecolare ha materializzato il concetto di gene e le basi chimiche di mutazioni e ricombinazioni, comprese mutazioni puntiformi, inserzioni, delezioni, riarrangiamenti, ecc. Tuttavia, è stato giustamente osservato che la genetica molecolare spiegava bene solo i processi di microevoluzione principalmente all'interno del mondo e mal spiegati i processi di macroevoluzione - - la formazione di grandi gruppi tassonomici, che sono alla base della progressiva evoluzione.

Per spiegare le basi molecolari di questi processi, così come i reali tassi di evoluzione, è stata proposta la teoria della duplicazione genica e genomica. Questo concetto corrisponde ai fatti osservati e spiega bene l'evoluzione del mondo organico sulla Terra, in particolare, l'aspetto dei vertebrati (cordati) e la loro ulteriore evoluzione dai primitivi senza cranio agli umani. Pertanto, questo concetto ha rapidamente guadagnato l'accettazione tra i biologi che studiano le basi molecolari dell'evoluzione.

Insieme a questo, si è accumulato un numero significativo di fatti che indicano l'esistenza in natura su larga scala dello scambio di blocchi già pronti di informazioni genetiche, anche tra rappresentanti di diversi virus evolutivamente distanti. Come risultato di tale scambio, le proprietà ereditarie possono cambiare rapidamente e bruscamente incorporando geni estranei (prendendo in prestito una funzione genica). Nuove qualità genetiche possono anche sorgere a causa di una combinazione inaspettata di geni intrinseci e integrati (l'emergere di una nuova funzione). Infine, un semplice aumento del genoma dovuto a geni non funzionanti apre la possibilità dell'evoluzione di quest'ultimo (la formazione di nuovi geni).

Un ruolo speciale nel garantire questi processi appartiene ai virus: strutture genetiche autonome, inclusi sia i virus convenzionali che i plasmidi. Questa idea è stata espressa in termini generali e poi sviluppata in modo più dettagliato [Zhdanov VM, Tikhonenko TI, 1974].

Virologia- una scienza che studia la morfologia, la fisiologia, la genetica, l'ecologia e l'evoluzione dei virus

La parola "virus" significava veleno. Questo termine è stato usato da L. Pasteur per indicare un principio infettivo. Attualmente, il virus significa minuscoli microrganismi replicanti situato ovunque ci siano cellule viventi.

La scoperta dei virus appartiene allo scienziato russo Dmitry Iosifovich Ivanovsky, che nel 1892 pubblicò un lavoro sullo studio della malattia del mosaico del tabacco. DI Ivanovsky ha dimostrato che l'agente eziologico di questa malattia è molto piccolo e non rimane sui filtri batterici, che sono un ostacolo insormontabile per i batteri più piccoli. Inoltre, l'agente eziologico della malattia del mosaico del tabacco non può essere coltivato su terreni nutritivi artificiali. DI Ivanovsky ha scoperto i virus delle piante.

Nel 1898, Leffler e Frosch hanno dimostrato che una malattia diffusa nei bovini, l'afta epizootica, è causata da un agente che passa anche attraverso i filtri batterici. Quest'anno è considerato l'anno della scoperta dei virus animali.

Nel 1901, Reed e Carroll dimostrarono che gli agenti filtranti potevano essere isolati dai cadaveri di persone morte di febbre gialla. Quest'anno è considerato l'anno della scoperta dei virus umani.

D "Errell e Twort nel 1917-1918. Scoperti virus nei batteri, chiamandoli "Batteriofagi". Successivamente, i virus sono stati isolati da insetti, funghi, protozoi.

I virus sono ancora uno dei principali agenti causali delle malattie infettive e non infettive nell'uomo. Circa 1000 diverse malattie sono di natura virale. I virus e le malattie umane che causano sono oggetto di studio in virologia medica.

È generalmente accettato che i virus abbiano avuto origine da isolamento (autonomizzazione) dei singoli elementi genetici della cellula, che ha ricevuto, inoltre, la capacità di essere trasmessa da un organismo all'altro. In una cellula normale, si muovono diversi tipi di strutture genetiche, ad esempio matrice o informativa, RNA (mRNA), trasposoni, introni e plasmidi. Tali elementi mobili potrebbero essere stati i predecessori, o progenitori, dei virus.

prioni- una classe di patogeni fondamentalmente nuova, scoperta e classificata in tempi relativamente recenti, nonostante alcune malattie causate da questi patogeni siano note da circa un secolo. Il termine "prione" si forma come anagramma delle parole inglesi "proteinaceo infettivo (particelle)". I prioni sono definiti come "una piccola particella infettiva proteica resistente agli influssi inattivanti che modificano gli acidi nucleici", in altre parole, i prioni sono proteine ordinarie del corpo, che per qualche ragione (che sono ancora sconosciute) iniziano a comportarsi "scorrettamente".

La scoperta dei prioni è strettamente legata alla storia della scoperta e della formazione della teoria del infezioni lente, quando nel 1954 B. Sigurdsson (Svezia) presentò i risultati dei suoi studi a lungo termine sulle malattie di massa tra le pecore portate nel 1933 dalla Germania a circa. Islanda per lo sviluppo dell'allevamento di karakul. Nonostante le evidenti differenze cliniche e l'ineguale localizzazione del danno a organi e tessuti, lo scienziato svedese è riuscito a rilevare una fondamentale somiglianza tra le malattie da lui studiate, che nella sua forma moderna può essere riassunta sotto forma di quattro caratteristiche principali che contraddistinguono le infezioni lente :

un periodo di incubazione insolitamente lungo (mesi e anni);
natura lentamente progressiva del corso;
danno insolito a organi e tessuti;

l'inevitabilità di un esito fatale.