Формы жизни
Выделяют две основные формы жизни: клеточные и неклеточные (рис. 4.9). Подавляющее большинство организмов относится к клеточным формам жизни, к неклеточным — вирусы и вироиды.
Рис. 4.9. Формы жизни
Вирусы
Вирусы (от лат. virus — яд) не проявляют признаков жизни вне других организмов и являются внутриклеточными облигатными паразитами. Они поражают любые организмы. Вирусы — это самые мелкие организмы Земли: их молекулы видны только под электронным микроскопом. Вирусы бактерий имеют специальное
название: бактериофаги или просто фаги. Изучением вирусов занимается вирусология.
Вирусы были открыты в XIX в. Д. И. Ивановским: он обнаружил и описал вирус табачной мозаики. Этот вирус поражает табак, вызывая разрушение хлорофилла, из-за чего некоторые участки органов становятся более светлыми по сравнению со здоровыми. Внешне такой орган (чаще всего лист) действительно напоминает
мозаику: темные участки чередуются со светлыми.
Строение вирусов. Вирус — это генетический элемент, покрытый защитной белковой оболочкой. Отдельные вирусные частицы (вирионы) представляют собой симметричные тела, состоящие из повторяющихся элементов (рис. 4.10). Вирионы могут иметь форму палочек или икосаэдра (правильный многогранник), реже — иная форма.
Вирус состоит из трех основных частей: головки, хвоста и фибрилл. Головка содержит генетический материал — ДНК (ДНК-содержащие вирусы) или РНК (РНК-содержащие вирусы). ДНК может быть двухцепочечной или одноцепочечной, кольцевой или линейной; РНК — одно- или двухцепочечной. Генетический материал вируса окружен капсидом — белковой оболочкой, выполняющей защитную функцию. Эта оболочка состоит из многократно повторяющихся полипептидных цепочек одного или нескольких белков. Снаружи от белковой оболочки может образовываться еще одна оболочка — внешняя. Хвост также образован из молекул белка. Он обеспечивает проникновение ДНК или РНК вируса внутрь клетки хозяина. От хвоста отходят фибриллы — белковые нити, необходимые для прикрепления вируса к клетке хозяина.
Размножение вирусов. Сначала вирус прикрепляется к клетке хозяина, затем его генетический материал проникает внутрь клетки хозяина. Если вирус содержит ДНК, то она встраивается в ДНК клетки хозяина. Далее происходит образование
иРНК вируса, синтез его белков и образование новых вирусных частиц, т. е. клетка хозяина начинает работать на вирус.
РНК-содержащие вирусы ведут себя немного по-другому. Если РНК вируса состоит из двух цепей, то на одной из них синтезируется иРНК, затем происходит синтез белков вируса и т. д.
Некоторые вирусы в качестве генетического материала содержат одноцепочечную РНК. Эта цепь может быть матричной (так называемая (+)-цепь) или кодирующей ((–)-цепь). Вирус с (+)-цепью сразу образует иРНК, а на вирусе с (–)-цепью сначала образуется (+)-цепь РНК, а уже на ней — иРНК. В любом случае в итоге синтезируется иРНК вируса, которая направляется в рибосомы клетки хозяина, где синтезируются вирусные белки.
У ретровирусов, также относящихся к РНК-содержащим (например, вирус иммунодефицита человека, ВИЧ), с помощью фермента обратной транскриптазы на РНК синтезируется сначала одна цепь ДНК, а затем и вторая. После этого ДНК вируса встраивается в ДНК клетки хозяина.
Вирусы используют клетки хозяина двумя способами:
- после того как ресурсы клетки хозяина выработаны, она погибает, и в окружающую среду выходят новые вирионы. Весь цикл может занимать несколько минут;
- выход новых вирионов происходит постепенно, клетка хозяина продолжает жить и даже делиться, производя новые вирусные частицы.
Вирусы вызывают различные заболевания человека: грипп, СПИД, гепатит, полиомиелит, оспу, корь, бешенство (водобоязнь), герпес, геморрагическую лихорадку, многие онкологические (раковые) заболевания.
Вироиды
Вироиды[1] были открыты во второй половине XX в. Они состоят только из молекулы РНК и не имеют белковых или иных оболочек. Их РНК одноцепочечная, кольцевая, длиной всего 300—400 нуклеотидов. По размеру вироиды гораздо меньше вирусов, это самые маленькие структуры на нашей планете, способные к размножению (этот процесс происходит только в клетке хозяина). В основном вироиды поражают растения (например, картофель, цитрусовые, пальмы), при этом проникнуть внутрь клетки они могут только при ее повреждении.
[1] Название «вироид» указывает, что эта частица вызывает заболевания, чьи симптомы похожи на вирусные болезни. Однако сама частица вирусом не является и отличается от него по строению.