Материал: Вирусы - Курсовая работа


Происхождение вирусов.

 

Проблема происхождения вирусов - это,  проблема независимости генетических элементов в репродуктивном и эволюционном отношении. Основные вопросы здесь касаются того, насколько длинный путь прошли вирусы в своей эволюции и в какой точке разошлись пути эволюционного развития вирусов и тех генетических элементов, которые находят в настоящее время в клетках. У организмов, размножающихся половым путем некоторые вирусы могут передаваться последующим поколениям через гаметы. Вирус, долго сохраняющийся в клетке, практически не отличим от клеточного компонента. Такую частицу мы могли бы счесть вирусом, геном в зависимости от типа воздействия, благодаря которому ее удалось обнаружить. Таким образом, проблема происхождения вирусов включает :  1) вопрос об отношении между вирусами и клеточными компонентами, 2) вопрос о происхождении клеточных компонентов и 3) вопрос о родстве между различными генами вирусов. Довольно широко распространено представление происхождении клетки от единого, общего предка - о том, что набор ее генов создавался в результате разделения одного исходного самовоспроизводящегося элемента, копии которого иногда не разделялись и благодаря мутациям приобрели различные формы и функции. Из таких групп генов должны были, затем образоваться хромосомы, так как  наличие какого-то организованного механизма, обеспечивающего равное распределение генетического материала, дает большое преимущество - помогает сохранять благоприятные комбинации генов.

Появление полового процесса в ходе дальнейшей эволюции усложнило эту схему, однако у организмов, у которых еще не было полового процесса, все гены должны были возникнуть в пределах одной клеточной линии. Согласно самой простой гипотезе, цитоплазма целиком является продуктом деятельности генов. Таким образом, все генетические компоненты клеток, относящихся к одной линии, должны иметь единое происхождение. Передача генетического компонента - гена или хромосомы - другой клетке была бы уже слиянием части генетического материала одной линии с геномом другой линии. С другой стороны, не исключена возможность и происхождения нормальной клетки от двух и более предковых групп.

Таким образом, все теории происхождения вирусов сводятся к рассмотрению различных возможностей слияния двух или большего числа генетических элементов и образования из них функционирующей генетической системы. В случае вирусов, вызывающих быстрое разрушение клетки, такое слияние может не быть очевидным, и большое значение этого процесса не было замечено ранними вирусологами, для которых вирус, размножающийся в клетке, был подобен бактерии, растущей в культуре. На самом же деле, даже клетка, зараженная вирулентным вирусом и обреченная на быструю гибель, представляет собой функциональную систему, чья конечная судьба - полная рсчлинение - это лишь побочный результат главного события, а именно генетического и биохимического восстановления вирусных и клеточных механизмов. Слияние может приводить к длительному восстановлению  клетки с вирусом, которая сохраняется в течение нескольких клеточных генераций, иногда даже при половом процессе. В случае профагов,  а возможно, и некоторых опухолеродных вирусов восстановление может стать почти постоянным. Из всех живых существ, быть может, именно для вирусов  происхождение от единого предка наименее вероятно, так как вирусы всегда удваиваются в окружении больших количеств невирусных нуклеиновых кислот, способных включаться в их геном. Способность к возвращению независимости может определяться не только мутабельностью, но длительностью совместного существования, которая может приводить ко все большей взаимозависимости между различными компонентами клетки.

Передаваемые генетические элементы, быстро разрушающие новую для них клеточную систему, должны были бы в большинстве случаев исчезать, так как они могли бы сохраниться только при доступности для них бесчисленного множества клеток - хозяев. Часто слияние могло быть долговременным. При этом остается важный вопрос, на который пока нельзя ответить : является ли такое слияние новой и необычной особенностью, ведущей в основном к образованию аномальных комплексов, не имеющих значительной эволюционной ценности, то есть больных клеток, или же это один из процессов, который играл и все еще играет существенную роль в эволюции ?

Вирус может быть и регрессировавшим паразитом, и фрагментом клеточного генома, ставшим инфекционным, в зависимости от того, какую фазу его эволюционной истории мы наблюдаем. В различное время он может быть и тем и другим. Подобно тому, как изучение структуры и размножения вирусов, в конце концов, всегда приводит нас к клетке как системе, в которой имеют место проявления жизни, так и проблема происхождения вирусов возвращает нас к вопросу о происхождении клеток как восстановленного целого.

Вирус - это, по существу, часть клетки. Мы считаем вирусами те компоненты клетки, которые достаточно независимы для того, чтобы передаваться другим клеткам, и сравниваем их с другими клеточными компонентами, более прочно связанными со всей системой. И именно эти свойства вирусов делают их бесценными для биологов, предоставляя им уникальную возможность наблюдать именно те кирпичики, из которых построено все живое.   

 Методы изучения  вирусов

 

О присутствии вируса в организме, как при  заболевании, так и при экспериментальном заражении хозяина судят по появлению тех или иных патологических  симптомов. Всякий раз, когда возникает подозрение о присутствии вируса в  изучаемом объекте, приходится подбирать определенный комплекс условий - подходящий организм и  соответствующий способ заражения, - при котором вирус вызывает в  зараженном организме  распознаваемые изменения. Так вирусологам приходится затрачивать большие  усилия на разработку методов  получения экспериментальных инфекций.

Как известно, для доказательства того, что данное заболевание действительно вызывается  определенным микроорганизмом, необходимо  выполнить так называемые  постулаты Коха: 1) показать, что данный микроорганизм регулярно обнаруживается в больном организме; 2) получить культуру этого микроорганизма на искусственной питательной среде;  3) воспроизвести данное заболевание заражением  экспериментального животного выделенной культурой и ;4) повторно выделить данный микроорганизм, но теперь уже из организма искусственно зараженного хозяина. Те же постулаты mutatis mutandis справедливы и для диагностики вирусных заболеваний. В этом случае, согласно Риверсу, постулаты формируются следующим образом: 1) выделение вируса из организма больного, 2) культивирование вируса в организме или в клетках экспериментального животного, 3)  доказательство фильтруемости  инфекционного агента (чтобы исключить патогенные агенты большего размера, например бактерии), 4) воспроизведение подобного заболевания у другого представителя, данного или родственного вида и, наконец, 5) повторное выделение того же вируса.

Культивирование и идентификация вирусов - основные вирусологические методы, используемые в практической вирусологии при диагностике вирусных заболеваний. Материал, в котором  подозревается наличие вируса, например, кусочек ткани или биологическую жидкость, при необходимости измельчают с тем, чтобы при  контролируемых условиях перевести его в суспензированное состояние.

Большие фрагменты клеток, а  также возможные загрязняющие материал микроорганизмы удаляют при помощи центрифугирования и фильтрования. Такую очищенную суспензию вводят  подходящему хозяину, либо добавляют к суспензии клеток, либо  наносят на монослой соответствующих клеток. В результате в слое чувствительных клеток, или клетки животных, растущие на поверхности стекла, могут появиться локальные поражения,  так называемые бляшки, которые характерны для данного вируса. Бляшки образуются в результате заражения расположенных в данной области клеток, размножения в них вируса и их полного или частичного разрушения. Если размножение вируса не ведет к образованию визуально выявляемых разрывных бляшек, вирус может быть обнаружен и охарактеризован по изменениям, вызываемым им в  культуре клеток, или по  повреждению слоя клеток либо при помощи других тестов.

Если исследуемый материал не наносят на слой культивируемых клеток, а вводят в организм хозяина, то цель эксперимента - выявление общих реакций  организма, свидетельствующих о развитии инфекции: появление симптомов заболевания, гибель животного или  какие-либо иные специфические реакции, например  образование антител.

Если ни заражение культуры клеток, ни введение  материала в организм хозяина не ведут к  появлению каких-либо  симптомов вирусной инфекции, вирусологи прибегают к так называемым «слепым пассажам», т.е. к  повторным переносам исследуемого материала, что часто приводит к  повышению болезнетворности вируса.

Изучение вирусов помогло выявить их химический состав.