Экзотические вирусы
Вирусы постоянно бросают вызов нашему пониманию живого. Они находятся на грани живой и неживой природы и способны продолжать свое дело даже после полного отсутствия обмена веществ. Вирусы не обладают самостоятельным механизмом воспроизводства. Но сегодня вряд ли кто-то может утверждать, что вирусы менее развиты, чем мы. С каждым открытием о вирусах мы понимаем, что есть еще очень много такого, что предстоит узнать. В этой главе речь пойдет о необычных, экзотических и редких видах вирусов.
«В живой клетке он [вирус] ведет себя как живое существо, а вне клетки мертв как камень. Из чего очевидно, что нельзя провести четкой границы между живым и мертвым» (У. Стэнли)
Я не соня, я — болею
Летаргический энцефалит Экономо — одна из самых загадочных болезней, эпидемии которой случались в первой половине прошлого века. Уровень заболеваемости в настоящее время не известен. Считается, что могут встречаться единичные случаи. Но уверенности в том, что заболевание не вернется, никто дать не может, так как полноценно оно изучено не было. Причина его до сих пор точно не установлена, предполагают, что ею выступает вирус, содержащийся в слюне и слизистой оболочке носоглотки. При чихании или кашле зараженного человека он попадает в здоровый организм, где быстро проникает в головной мозг, накапливается и вновь поступает в кровь.
Заболевание может протекать в острой и хронической форме. Летаргический энцефалит начинается с острой формы, и в первые дни его легко принять за грипп или другие ОРВИ. К типичнейшим признакам болезни относятся расстройства сна и глазодвигательные нарушения. У больных отмечается повышенная сонливость, в течение дня они спят непрерывно или многократно засыпают. Их можно разбудить, войти в словесный контакт, покормить, но в покое они вновь быстро засыпают. Подобное состояние может продолжаться несколько месяцев.
Реже наблюдается изменение ритма сна: сонливость днем и бессонница ночью. Сонливость может сопровождаться гиперкинезами — непроизвольными движениями, внезапно возникающими в одной мышце или целой группе мышц, например, продолжительной икотой. Хроническая стадия может приводить к снижению интеллектуальных функций, развитию паркинсонизма. Несмотря на то, что случаи заболевания редки, оно нуждается в дальнейшем детальном изучении.
Вирусемногокомпонентен, но ученый компетентен
Вы точно не страдаете летаргическим энцефалитом, если без ошибок произнесли эту скороговорку, и значит, пора познакомиться с другой группой необычных вирусов.
Многокомпонентные вирусы достаточно распространены у растений и грибов, а у животных их обнаружили недавно. Биологи американского Армейского медицинского научно-исследовательского института инфекционных заболеваний (USAMRIID) в США описали многокомпонентный вирус, состоящий из 5 сегментов. Найденный у комаров, он может быть отнесен к обширной и пока неисследованной группе многокомпонентных вирусов Jingmenvirus.
Вирусы выделили из шести комаров, пойманных в Центральной и Южной Америке. Многокомпонентные вирусы не используют обычный метод передачи, который применяют другие вирусы, заражающие животных. Вместо того чтобы содержаться в одной вирусной частице, их генетический материал распределяется среди нескольких частиц. Например, вирус желтой лихорадки весь свой генетический материал упаковывает в одну частицу. Поэтому одной такой частицы достаточно, чтобы заразить клетку. Но для того, чтобы многокомпонентный вирус вызвал инфекцию, клетка должна заразиться, по крайней мере, одной частицей каждого типа. Исследование является частью глобальных усилий по мониторингу и подготовке к вспышкам неизвестных вирусных заболеваний.
Семейства гигантов в мире малюток
В конце XX — начале XXI в. вирусологам сопутствовали крупные успехи. Ученые узнали о существовании четырех семейств гигантских вирусов. В 2003-м был обнаружен мимивирус — первый крупный вирус размером около 0,7 микрон. Позже был открыт еще один гигант — мегавирус чилийский, который был в 10-20 раз крупнее других вирусов и содержал самый крупный геном. Жан-Мишель Клавери, микробиолог из Университета Экс-Марсель во Франции и его коллеги обнаружили гигантский вирус Pandoravirus salinus в устье реки Тункуен в Чили и Pandoravirus dulcis в пресноводном пруду возле Мельбурна в Австралии. Оба они являются паразитами амеб.
2013 год стал знаковым в истории изучения гигантских вирусов. Удачливой французской научной группой под руководством уже знакомого нам Жана-Мишеля Клавери были открыты не только пандоравирусы, но и вирус, по сей день считающийся самым крупным, — сибирский питовирус. Его выделили из образца вечной мерзлоты возрастом более 30 тысяч лет при помощи культивирования в клетках амебы. Внешне он похож на пандоравирусы, но существенно крупнее — длина может достигать 1,5 мкм, что на данный момент является абсолютным рекордом в вирусном мире. В 2015 году был описан третий представитель — Pandoravirus inopinatum. В 2018 году ученые сообщили об открытии еще трех «собратьев» и предложили выделить пандоравирусы в собственное семейство.
Форма недавно открытых вирусов, похожая на греческие кувшины, напомнила ученым миф о ящике Пандоры, в честь которой и назвали пандоравирусы. Их можно разглядеть через обычный оптический микроскоп. Техника исследований на сегодняшний день не представляет угрозы для людей или животных, но вполне возможно, что глубоко под землей скрываются вирусы, которые могут стать опасными. Однако до сих пор ученым пока не удалось обнаружить ни одного гигантского вируса, который мог бы представлять угрозу для человека. Изучение гигантских вирусов обещает перевернуть представления биологов о происхождении вирусов.
Вирус воришка генов
Высокая частота мутаций, быстрый жизненный цикл и огромная плодовитость приводят к тому, что вирусы могут адаптироваться практически к любым мыслимым условиям среды за относительно короткое время.
Вирус WO, инфицирующий бактерии, можно считать одним из самых необычных генетических воров в истории. Для существования вирусу необходима бактерия вольбахия, которая обитает в клетках насекомых, пауков и других животных. Чтобы проникнуть в новые бактериальные клетки вольбахии и размножаться, вирусу необходимо сначала прорваться сквозь мощную защиту клеток насекомого или паука, а сделать это непросто. Сара и Сет Борденштейн, миробиологи из Вандербильского университета в Нэшвилле, обнаружили у вируса несколько генов, аналогичных генам животного, в том числе и ген латротоксина — яда, который использует паук черная вдова. Благодаря ему вирус убивает клетку насекомого или паука, протыкая ее мембрану, что делает ген весьма эффективным оружием. У вируса WO был обнаружен целый набор «ворованных» генов, которые помогают ему эффективно бороться с иммунной системой клеток сложного организма.
Изворотливый моряк
Известно, что в каждой капле морской воды на небольшой глубине содержится около 10 млн вирусов. А недавно калифорнийские ученые нашли в глубинах океана загадочный вирус, поражающий бактерии, обитающие на морском шельфе и питающиеся метановыми отложениями. Его назвали вирус-автолик — в честь одного из персонажей античной мифологии Автолика, который был вором и которого невозможно было поймать из-за его хитроумия и волшебных способностей, дарованных богами.
Вирусы-автолики действительно долго ускользали от внимания биологов, во многом из-за погрешностей и несовершенства исследовательских методов. Проведенные исследования показали, что эти вирусы способны влиять на 40% бактерий, живущих на нашей планете, и, возможно, изменять величину углеродного следа.
К таинственным вирусам исследователи относят вирус бесплодия, который, по их мнению, может служить причиной невозможности зачатия. Любопытно, что, обнаружив этот вирус более четверти века назад, ученые до сих пор практически не продвинулись в его изучении.
Вирус, получивший название «выживший», способен не разрушаться даже в кислоте, доведенной до кипения. Он благополучно существует в термальных курортных источниках с кислотным содержанием, температура которых составляет около 80 градусов Цельсия.
Многие хорошо изученные микроорганизмы когда-то казались ученым таинственными и экзотическими. Сегодня вирусологи считают загадочными и необычными бурбоский вирус, вирус мистического паралича и человеческий эндогенный ретровирус, представляющие опасность. Но их обнаружение и изучение привело к активному обсуждению и исследованию роли вирусов в эволюции всех организмов, в частности в эволюции человека. Продолжается открытие и исследование новых вирусов, которые не перестают поражать своим разнообразием.
Достижения молекулярной биологии, вирусологии, генетики, биохимии и биоинформатики показали, что значение вирусов не ограничивается только тем, что они вызывают инфекционные заболевания. Достижения общей вирусологии дали мощный толчок развитию ее прикладных направлений. Вирусология превратилась в обширную область знаний, важную для биологии, медицины и сельского хозяйства. А это значит, что впереди много интересных открытий!