Вирусы и бактерии

Первыми организмами, появившимися на Земле несколько миллиардов лет назад и создавшими предпосылки для дальнейшего развития жизни, были бактерии. В современной систематике бактерии образуют домен Bacteria; отдельно выделяют архей и эукариот. Вирусы — неклеточные инфекционные агенты, обычно значительно более мелкие, чем бактерии; вопрос о том, считать ли их живыми существами, зависит от определения жизни. Но если бактерии, без всякого сомнения, считаются самостоятельными живыми организмами, то вирусы, не имеющие собственного обмена веществ, заимствуют свою жизнь у клеток растений, животных и бактерий. Вирусы являются внутриклеточными паразитами живых организмов.

Бактерии

Это одноклеточные организмы, которые не имеют ядра, окруженного собственной мембраной, то есть являются прокариотами. У многих бактерий основной геном представлен одной кольцевой хромосомой, расположенной в области нуклеоида, но известны бактерии с несколькими хромосомами; кроме того, у них могут быть плазмиды. Клетки бактерий имеют микроскопические размеры (0,0005— 0,005 мм), в них отсутствуют многие органеллы, характерные для эукариот.

Жгутиковые бактерии различаются по числу, размеру и расположению жгутиков

Форма бактерий довольно разнообразна, они бывают палочковидными (бациллы), шарообразными (кокки), извитыми (вибрионы), спиралеобразными (спирохеты). Некоторые бактериальные клетки объединяются в колонии, а некоторые из них способны к движению с помощью жгутика.

Бактерии обладают способностью к стремительному размножению. Скорость деления у бактерий очень различается. Некоторые виды в идеальных лабораторных условиях способны делиться примерно раз в 20 минут, тогда как другим требуются часы, дни или больше. Миллиарды бактерий присутствуют в воздухе, воде, почве, внутри растительных и животных организмов, бактерии живут даже в горячих источниках. Ветер и вода могут переносить бактерии на большие расстояния. Некоторые бактерии, например представители родов Bacillus и Clostridium, в неблагоприятных условиях образуют устойчивые эндоспоры. Большинство бактерий такой способностью не обладает.

Одни стрептококки вызывают процесс брожения, другие — ангину или нагноения

Бактерии играют важнейшую роль в круговороте веществ в природе, в процессах почвообразования, некоторые виды бактерий живут в пищеварительной системе животных и человека, принимая активнейшее участие в процессах пищеварения. Однако среди бактерий немало очень вредных и опасных для человека микроорганизмов, являющихся возбудителями инфекционных заболеваний, среди которых дизентерия, брюшной тиф, холера, чума, сибирская язва.

Вирусы

Вирусы представляют собой неклеточную форму жизни. Они намного мельче бактерий, поэтому их удалось обнаружить лишь в конце XIX в. Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), покрытой оболочкой, у них нет собственного обмена веществ, вне клеток других организмов они безжизненны. Однако, встретившись с восприимчивой к вирусу клеткой, вирус проникает через ее оболочку и подчиняет себе ее обмен веществ, заставляя продуцировать новые вирусные частицы. Очень скоро зараженная клетка погибает, а размножившиеся вирусы разносятся по всему организму, поражая всё новые клетки.

Так выглядит под микроскопом вирус мозаичной болезни табака

Известны многие тысячи вирусов, а заболевания у человека, животных и растений вызывают представители множества разных вирусных семейств; среди примеров — возбудители ветряной оспы, краснухи, бешенства и полиомиелита. Вирусы определенной разновидности поражают определенные организмы и органы. Не все вирусы одинаково опасны, некоторые из них заражают только животных, но безвредны для человека, и наоборот. Как все организмы, вирусы могут претерпевать мутации, в результате которых образуются новые формы, устойчивые к реакциям организма. Ярким примером является вирус гриппа: известно несколько десятков его разновидностей, появляющихся каждый год и вызывающих эпидемии.

Клетки иммунной системы человека вырабатывают антитела против вирусов и интерферон — белок, подавляющий их размножение. Некоторые вирусные заболевания можно предотвратить с помощью вакцинации. Вакцины устроены по-разному и не обязательно содержат сам вирус: они могут включать инактивированный или ослабленный возбудитель, отдельные белки, вирусный вектор или генетическую инструкцию для синтеза антигена. В результате формируется иммунная память, в которой участвуют антитела и клетки иммунной системы. Для разных вирусных инфекций возможности лечения различаются. Например, ВИЧ пока нельзя полностью удалить из организма, но современная антиретровирусная терапия эффективно подавляет размножение вируса и позволяет людям с ВИЧ жить долгой жизнью. Для ряда других вирусных заболеваний также существуют противовирусные препараты, а для некоторых основой помощи остаётся поддерживающее лечение.

Дмитрий Иосифович Ивановский (1864—1920) — русский физиолог растений и микробиолог, первооткрыватель вирусов. Занимаясь поисками возбудителя мозаичной болезни табака, он прокачивал сок из листьев больного растения через специальные фильтры, не пропускающие бактерий. Однако и этот сок заражал другие растения табака. Так было установлено существование инфекционных агентов, меньших, чем бактерии. Впоследствии их назвали вирусами (от лат. «вирус» — «яд»), но увидеть их удалось только после изобретения электронного микроскопа.