Мелкий бес: чем вирусы отличаются от бактерий, вирионы от вирофагов, а факты от мифов

Как может быть вирус таким маленьким и таким вредным — уму непостижимо. Налицо наполеоновский комплекс коротышки. Возможно, крохи-вирусы убили динозавров, с людьми тем более справятся: мы еще глупее. Поэтому читай умные статьи о вирусах. Или эту.

Фото №1 - Мелкий бес: чем вирусы отличаются от бактерий, вирионы от вирофагов, а факты от мифов

Коронавирус, испоганивший человечеству весну и лето 2020-го года, а также всех его ближних и дальних родственников нужно знать в лицо. Хотя, строго говоря, никакого лица у них и нет. У вирусов вообще много чего нет, но, к сожалению, много чего и есть.

Биологи очень красиво называют вирусы «формой существования, находящейся на краю жизни». Потому что, по большому счету, вирусы живыми считаться, конечно, могут, но это неточно.

Что такое вирус

Чтобы понять, что такое вирус, можно представить себе, например, организм, состоящий из глаза, одной почки и кусочка кишечника, при том что больше у него ничего нет. Понятно, что такого красавца не пустили бы даже в метро, не говоря уже о ночном клубе. Вот и вирус не очень охотно допускается в мир живого, потому что у него нет основы жизни — клетки. Даже у самых крошечных бактерий есть хотя бы одна клетка. Но для вируса собственная клетка — это слишком большая роскошь, он обычно намного меньше самой ничтожной бактерии и представляет собой несколько цепочек белковых молекул — ДНК или РНК, белковую оболочку и иногда дополнительно упакован в тонкую жировую оболочку*.

Примечание Phacochoerus'a Фунтика

Чем занимается вирион?

Ничем. Именно из-за того, что вирионы не затрачивают энергии, не потребляют ее, ничем не питаются и никак не движутся, им отказывают в праве называться живыми в полном смысле этого слова. Жизни в них не больше, чем в градинах или каплях дождя, — сплошное повиновение законам химии и физики без малейшей инициативы. При этом и ученый, смотрящий на кипучую деятельность вирусов в электронный микроскоп, и фермер, мрачно наблюдающий за веселым танцем градин в его любимой кукурузе, с трудом отделываются от ощущения, что все это безобразие еще какое живое и энергичное!

Одни вирусы могут существовать только внутри живых организмов, другие — прекрасно путешествуют по миру в слюне, соке, пыльце, слезах, фекалиях и прочих временных ковчегах, которые эти организмы оставляют после себя. Есть и вирусы, способные почти бесконечно долго существовать посреди пустынь и полярных айсбергов. Огромное количество вирусов обитает в воде, прежде всего морской; в одной чайной ложке морской воды, взятой с поверхности, будет плескаться не менее миллиона вирионов. (Это не повод отныне заходить в море только в скафандре: тамошние вирусы специализируются в основном по бактериям, водорослям и вообще по планктону, а твои клетки им до лампочки.) Как и было сказано, вирус вне клеток хозяина ничего не делает, просто ждет своего часа. Этот час наступает, когда вирус оказывается рядом с подходящей ему клеткой. Обычно он покрыт разнообразными шипами, крючками и наростиками из разных типов белков, которые умеют определять близость правильной клетки и цепляться к ней. Дальше вирусы действуют по-разному: либо они пробираются внутрь клетки, либо прирастают к ней, либо просто впрыскивают свой генетический материал в клетку. Отныне эта клетка будет продуцировать копии вируса по предоставленным схемам, используя для этого свою энергию и свой строительный материал. Продуцировать — и выпускать в мир. Иногда клеткам и организму эта деятельность никак не мешает. Иногда ему даже полезна. А иногда она его убивает.

Вне клеток вирусы размножаться не умеют. Тем не менее вирусы существуют, и вполне успешно: это самая распространенная форма жизни-нежизни на Земле. Человек пока не очень хорошо изучил эту форму, мы умеем более или менее точно определять лишь около 6000 видов вирусов. Но считается, что их гораздо больше совокупного количества видов всех живых существ на Земле: и бактерий, и других животных, и растений. И нет ни одного живого существа, в котором бы эти вирусы не были расквартированы буквально повсюду. Есть даже такие, которые паразитируют на других вирусах, их называют вирусами-сателлитами и вирофагами.

Даже наши собственные геномы состоят в том числе и из всяких выродившихся вирусов, которые некогда туда проникли и теперь копируются из поколения в поколение — без цели и без смысла. По крайней мере, раньше считалось, что без цели, хотя теперь появились свидетельства, что некоторые казавшиеся пассивными вирусы и их ошметки в нашей ДНК оказывают куда большее влияние на нас и наше здоровье — например, способствуют отбору тех или иных генов при зачатии и «включению» их. Но там пока темна вода во облацех и черт ногу сломит, так что не будем углубляться.

Фото №2 - Мелкий бес: чем вирусы отличаются от бактерий, вирионы от вирофагов, а факты от мифов

Откуда они взялись

Существует два типа гипотез о происхождении вирусов (на самом деле гипотез больше, но все они тяготеют к тому или иному типу).

● Версия 1

Вирусы сбежали из клеток. То есть раньше они были частью каких-то клеток, откуда их либо выкинули за ненужностью, либо они были клетками-паразитами, выяснившими в процессе эволюции, что быть такими громоздкими и сложными вовсе не обязательно, куда эффективнее избавиться от всего лишнего и размножаться лишь самой своей сутью — геномом.

● Версия 2

Вирусы зародились точно так же, как и клетки. После того как в первичном бульоне возникли первые репликаторы — молекулы, умеющие копировать самих себя, — там шла жесткая конкуренция за свободные блоки для самопроизводства. Некоторые репликаторы брали мощностью и сложностью — так появились клетки. А другие так и остались в более простом варианте, решив, что ни к чему возиться и отращивать себе всякие ядра и митохонд­рии, лучше затормозить на более примитивном уровне и паразитировать на этих богатеях-гигантах.

В любом случае в эволюционном смысле роль вирусов оказалось огромной. Видимо, именно они миллиарды лет занимались горизонтальным переносом генов от одних организмов к другим, бесконечно усложняя и делая все разнообразнее мир органической жизни, что способствовало появлению все новых и новых видов бактерий, грибов, ну и других вирусов тоже. Эти организмы были вынуждены становиться все более защищенными, высокоорганизованными и многофункциональными. В общем, если бы не вирусы, нас бы тут, наверное, не было.

Хотя, как мы понимаем, сослагательного наклонения не терпит не только история, но и микробиология.

Фото №3 - Мелкий бес: чем вирусы отличаются от бактерий, вирионы от вирофагов, а факты от мифов

Как организмы с вирусами борются

Надо сказать, что миллиард лет сосуществования не заставил клеточные организмы смотреть на вирусы с любовью и всепрощением. Этим организмам категорически не нравится, когда кто-то поселяется в них без приглашения, тратит с таким трудом добытые энергию и белки на репродукцию себя, любимого, портит и часто уничтожает клетки или заставляет их бунтовать против хозяина. Поэтому любое живое существо на нашей планете на данный момент является неприступной крепостью, полицейским государством, апофеозом военщины и химической фабрикой. Все, что может помочь в немедленном распознавании и уничтожении агрессора, горячо приветствуется и идет в дело. Вирусы в наших телах уничтожаются чаще всего двумя способами.

● Гуморальный иммунитет

Гуморальный иммунитет работает, когда организм уже сталкивался с данным вирусом, или память о его преступлениях записана в нашем геноме, или мы всосали ее с молоком матери, или нам ее вкололи большим шприцем. Факт, что в нашей крови циркулируют белки-анти­тела, нацеленные, как служебные собаки, этот вирус распознавать, вынюхивать и атаковать. Антитела отлично вооружены против того вируса, с которым работают, они повисают на нем, цепляют его крючьями, утяжеляют, замедляют, разрушают его оболочку и в конечном счете убивают. 

● Клеточный иммунитет

Другой не менее важной линией обороны является клеточный иммунитет. Здесь вступают в дело иммунные клетки, именуемые Т-лимфоцитами. Работают они примерно так. Представь себе патруль из Т-лимфоцитов, который ходит по городской улице, внимательно читая списки жильцов на подъездах. Если патрульные видят, что в этом списке имеется кто-то, кого они считают вражеским агентом, то просто расстреливают и сжигают и этот дом, и соседние с ним — вместе со всеми жильцами. Варварство? Ну да, микробиология, она такая. Т-лимфоциты по оболочке клетки определяют ее инфицированность и при помощи ферментов, таких как интерферон, разрушают и клетки нашего тела, и засевший в них вирус. Помнишь, сколько носовых платков ты извел во время последнего насмор­ка? Так вот, это текли трупы клеток твоих слизистых, истребленных за то, что они посмели дать приют вирусам насморка. Впрочем, клеткам слизистых к этому не привыкать, у них судьба такая: они первыми встречают большинство врагов и проверяются иммунной полицией особенно тщательно и регулярно. И, конечно, для нас такое поведение иммунитета сплошь и рядом является еще большей проблемой, чем сам вирус: такие болезни, как тот же насморк или гепатит, опасны не злобностью вируса, а той яростью, с которой наше тело будет истреб­лять клетки поврежденных органов. Так что сильный иммунитет — это не всегда хорошо. Сейчас историки медицины считают, что разразившаяся в начале XX века эпидемия «испанки» уносила жизни прежде всего подростков и юношей именно потому, что те давали самый энергичный иммунный ответ новому вирусу — и умирали в процессе этой борьбы от лихорадки и внутренних кровотечений, в то время как их бабушки и дедушки, слегка покашляв, выздоравливали, даже не догадываясь, что болели.

Насколько они паразиты и вредители

Конечно, на примитивном уровне возникает соблазн сразу отнести вирусы к однозначным вредителям. Однако в реальности, как всегда, все сложнее и запутаннее, и вражда Монтекки с Капулетти — это детский сад по сравнению со сложной многоуровневой системой борьбы и сотрудничества в микробиологии. Например, в нашем организме, прежде всего в слизистых и кишечнике, живут наши безусловные друзья — вирусы-бактериофаги. Они и не думают поражать наши клетки, так как не специализируются на гомо сапиенс, им подавай клетки всяких сальмонелл, кишечных палочек и стафилококков. Как только кто-то из перечисленных попадает в цепкие лапы вирусов-бактериофагов, начинается избиение младенцев. Поэтому одни люди едят сырые яйца и целуются с бомжами и при этом прекрасно себя чувствуют, а другие попадают в реанимацию после не слишком хорошо приготовленного крем-брюле.

Дело тут не только в «природном иммунитете», но и в том, насколько много правильных вирусов-бакте­рио­фагов решило в нас поселиться. Поэтому уже сейчас в продвинутых исследовательских клиниках людей с индивидуальной непереносимостью антибиотиков лечат от бактериальных инфекций вирусами.

Кроме того, существуют вирусы, которые паразитируют на опасных вирусах и при этом легко находятся Т-лимфоцитами, в отличие от хорошо замаскированных опасных хозяев. Уже лет десять идут опыты по борьбе с некоторыми видами опухолей при помощи модифицированного вируса герпеса, который перенацелили прицепляться именно к клеткам опухолей, после чего эти клетки уничтожались самим организмом. Об успехах таких экспериментов, например в Королевской больнице Марсден (Великобритания), рапортовал медицинский журнал Clinical Cancer Research.

Фото №4 - Мелкий бес: чем вирусы отличаются от бактерий, вирионы от вирофагов, а факты от мифов

Как человек вирусы приручал

Человек умел побеждать вирусы даже тогда, когда понятия не имел о их существовании (вирусы официально обнаружили лишь в самом конце XIX века). С глубокой древности известно, что есть болезни, которыми человек болеет всего лишь один раз. Вот холерой или ангиной можно болеть хоть по нескольку раз в год, пережившие одну чуму вполне могут протянуть ноги от второй, а у оспы, кори или какой-нибудь свинки есть только один шанс свести человека в могилу, после чего он окружается волшебным щитом и навеки от этих болезней защищен. (Сейчас мы знаем, что это не всегда работает именно так, но тогда с медстатистикой дела обстояли похуже.)

Фото №5 - Мелкий бес: чем вирусы отличаются от бактерий, вирионы от вирофагов, а факты от мифов

Конечно, тогда не догадывались, что у нас есть иммунитет; что этот иммунитет прежде всего заточен именно под вирусы, а не под бактерии; что бактерии для Т-лимфоцитов с компанией куда менее простой объект для запоминания и истребления и что сплошь и рядом мы болеем не от самих бактерий, а от выделяемых ими токсинов.

Но зато в самых древних головах легко возникала мысль, что хорошо бы по-быстрому переболеть самой легкой версией очередной «красной смерти», чтобы избавиться от нее навсегда.

Ничего не зная о реальном механизме заболевания, врачи Древней Индии и Древнего Китая, средневековые арабы и турки, европейцы времен Возрождения экспериментировали с вакцинацией и вариоляцией, втирали в разрезы оспенный гной, взятый у выживших, ели кашу, посыпанную струпьями, снятыми с умерших, впрыскивали детям пробы, взятые из оспинок на коровьем вымени, — и в конечном счете добились успеха: та же оспа в Европе была побеждена раньше, чем определение, что такое вирус, появилось в медицинских журналах.

Поэтому особенно интересно то обстоятельство, что, умея предупреждать многие вирусные заболевания, мы до сих пор почти не научились их лечить. Чаще всего лечение так или иначе сводится к формуле «поможем организму как можно успешнее выявлять и уничтожать заразу, и желательно, чтобы организм еще в процессе этой борьбы не навредил себе слишком сильно». Но непосредственно препаратов или технологий, позволяющих пройтись по всем пораженным клеткам и убить гнездящийся в них вирус, у человечества пока еще нет.

Именно над созданием таких препаратов пыхтят и корпят во всех этих уханьских и каролинских лабораториях. Вакцины, конечно, тоже цель, но препарат, позволяющий излечить клетки от того или иного вируса, — это эротическая мечта всех вирусологов мира, потому что список болезней, вызываемых вирусами, огромен и постоянно расширяется.

В свое время было настоящей революцией объявить, что некоторые виды рака вызываются вирусами, а сейчас мы знаем, сколь велика их роль, например, в развитии саркомы Капоши, рака шейки матки, лимфомы Ходжкина, некоторых видов карцином. Злую роль вирусов в возникновении рассеянного склероза признали лишь в последние годы. Сейчас вирусами начали объяснять все, вплоть до депрессии и психиатрических заболеваний.

И, конечно, главная эпидемиологическая угроза для человечества таится в шипах и крючках вирусов. И хотя мы все-таки уже можем истребить любую супербактерию, вирусы нам пока не по зубам.

Ну и, конечно, про то, почему ковидло — это не повидло

Говоря о SARS-CoV-2, даже врачи-инфекционисты обычно демонстрируют недоумение. «Новый», «непредсказуемый», «непонятный» — самые частые эпитеты, которыми его награждают.

Но кое-что мы о нем все-таки знаем.

● Он относится к группе коронавирусов, с которыми человек относительно знаком. Мы болеем примерно семью болезнями, вызываемыми коронавирусами, в основном это разные виды вирусных пневмоний.

● Это совсем новенькая мутация. До сих пор похожие коронавирусы находили только внутри летучих мышей. Мутировал он естественным образом или же ему помогли мутировать в лаборатории, из которой он улизнул в легких кого-то из сотрудников, — вопрос на данный момент спорный и не такой уж важный. Летучие мыши вообще являются отличным плавильным котлом для новых мутаций вирусов. Эти стайные животные вытворяют чудеса с температурой своего тела, пребывая то в холодной гибернации, то в активной горячей фазе, то врубают свой иммунитет на полную катушку, то чуть ли не отключают его. Так что вирусы внутри их тел проходят жестокие тесты на выживаемость — побеждают сильнейшие и препротивнейшие. Появление новой разновидности вируса — это всегда лишь вопрос времени (хотя есть вероятность, что без активного участия исследователей мы еще лет сто могли бы обойтись без таких пандемий).

● Он передается воздушно-капельным путем и быстро погибает. Это хорошая новость.

● Он не так заразен, как корь, но куда вирулентнее большинства ОРВИ.

● Чем выше вирусная нагрузка, тем выше шанс заболеть тяжело. Это работает не со всеми вирусами, но с SARS-CoV-2 дело обстоит именно так. Этим объясняется такая высокая смертность врачей и, например, священников в Италии: патеры, соборуя и исповедуя больных, получали ударную дозу вируса.

● Курильщики, видимо, все-таки лучше защищены от вируса. Это показывает и начальная статистика Уханьского центра по борьбе с эпидемией, и статистика больницы Сальпетриер и Института Пастера во Франции. Возможно, никотин является одним из агентов, мешающих вирусу проникать в клетки.

● Болезнь протекает чрезвычайно по-разному у разных групп людей: одни вообще не могут заразиться, другие заражаются, но переносят инфекцию бессимп­томно, третьи болеют долго, несколько недель, но довольно легко, без одышки и высокой температуры, четвертые получают мощнейшую пневмонию и в придачу к ней весь спектр проблем, вызванных массовым поражением сосудов, — от инсультов до инфарк­тов и тромбов. Так как тяжелее всего переносят инфекцию люди пожилые и ослабленные, можно утверждать, что, в отличие от многих других вирусных болезней, здесь основную разрушительную работу проводит сам вирус, хотя и иммунный ответ организма нередко бывает чудовищным, что приводит к быстрой гибели больного.

● Уничтожить его мы не сможем. Во всяком случае, пока не произойдет перехода современной медицинской науки на новый виток познания и умения. Но массовый иммунитет и вакцины — вещи вполне реальные и ожидаемые. В конце концов, если уж древние китайцы сумели справиться с оспой…


Фото: Getty Images (8); Shutterstock (3) / Fotodom.ru

Комментарии

2
под именем
  • Все комментарии
  • Согласен, замечательная статья. Но вот заглавие как всегда некорректное. Меня очень часто спрашивают чем отличается вирусная инфекция от бактериальной. И в статье об этом ничего, не смотря на заглавие. Вопрос частый, надо написать так же доступно и грамотно.
  • Крутая и очень грамотная статья, инфекционисты одобряют)