Тема 1. Предмет вирусологии

История вирусологии началась с открытия вируса табачной мозаики (ВТМ) рус. ученым Д.И. Ивановским в 1982 г. При этом сок пораженных растений табака, пропущенный через фарфоровый бактериальный фильтр, свободный от бактерий, сохранял инфекционность. Д.И. Ивановский доказал, что ВТМ не способен расти на искусственных питат. средах и может размножаться только в клетках растений.

В 1898 г. М. Бейеринк, не зная о работах Ивановского, обнаружил, что ВТМ диффундирует через агаровый гель и осаждается спиртом без потери инфекционности. Он назвал его «жидким носителем инфекционности».

После работ Д.И. Ивановского и М. Бейеринка начинается серия открытий фильтруемости возбудителей многих болезней человека, животных и растений, не видимых в обычный микроскоп. Их стали называть фильтрующимися вирусами, а затем в и р у с а м и. В 1917 г. Д.Эррель открыл бактериофаги – вирусы, способные поражать и разрушать клетки бактерий.

В 1935 г. В.М. Стенли впервые выделил вирус табачной мозаики в кристаллическом виде, благодаря чему появилась возможность изучать хим.состав чистых препаратов вируса. исследование морфологии и структуры вирсов стало возможным после изобретения электронного микроскопа (размеры вирусных частиц – от 20 до 300 нм). Совершенствование техники электронного микроскопирования и ультрацентрифугирования способствовало бурному развитию вирусологии, которое началось с конца 50-х гг. 20 века и продолжается в настоящее время.

Интерес к вирусологии объясняется прежде всего огромным значением вирусов в патологии человека, животных и растений. В настоящее время обнаружено более 500 вирусов человека и животных, в том числе возбудители таких опасных болезней, как оспа. корь, бешенство, полиомиелит, грипп и др. Сельское хоз-во терпит убытки из-за массовых вирусных инфекций животных (лейкозы птиц, ящур, чума свиней. многочисленные опухоли животных, вирусные заболеваения пчел, шелковичных червей и др.). Известно более 300 вирусныъх болезней растений, которые вызывают значительные потери урожая пшеницы, ржи, овса, картофеля, помидор, винограда и др. культур.

Вирусология вносит существенный вклад в разработку многих общебиологических проблем. Вирусы являются удобным объектом для изучения генетических функций нуклеиновых кислот, молекулярных механизмов мутационных процессов и др. вопросов.

Вирусы – это биологические объекты, геномы которых состоят из нуклеиновой кислоты одного типа (или ДНК, или РНК), репродуцируются в живых клетках, используя их синтетический аппарат. Это определение подчеркивает свойства вируса как облигатного внутриклеточного паразита. Внутриклеточный паразитизм характерен и для некоторых микроорганизмов (риккетсии, малярийный плазмодий), но в отличие от паразитов-организмов вирус паразитирует не на клеточном, а на генетическом уровне.

Вирусы существуют в двух основных формах: внеклеточной (синонимы – вирусная частица вирион) и внутриклеточной (репродуцирующийся, или вегетативный вирус). Внеклеточная форма метаболически неактивна: не питается, не дышит, не растет, не размножается. Внутриклеточный вегетативный вирус является активным агентом: подчиняет себе клетку хозяина и использует ее синтетический и энергетический аппарат для репродукции новых вирусных частиц, а затем может вызвать гибель клетки. Т.о., только ассоциируясь с клеткой, вирус приобретает некоторые свойства живой системы.

Вопрос о происхождении вирусов является дискуссионным. В настоящее время обсуждаются 3 гипотезы:

- вирусы – примитивные доклеточные формы жизни;

- вирусы возникли из патогенных бактерий в результате их крайней деградации (регрессивной эволюции) в связи с облигатным паразитизмом;

- вирусы возникли из нормальных клеточных компонентов, вышедших из-под контроля клеточных регулирующих механизмов и превратились в самостоятельные единицы.

Первая гипотеза отвергается большинством специалистов в области молекулярной биологии, поскольку строение и другие свойства вирусных нуклеиновых кислот и белков не дают оснований судить об их примитивности. Остальные гипотезы имеют много сторонников. Однако против второй гипотезы выдвигается серьезное возражение: паразитичесие формы известны для многих групп растений и животных, и ни в одной из них переход к паразитическому образу жизни не приводит к выходу организма за пределы своего класса.

Наиболее вероятна третья гипотеза. Можно предположить, что на участке ДНК хозяина произошла серия генетических изменений, превративших его в вирусную ДНК. Фрагмент клеточной ДНК перешел к самостоятельной репликации, стал функционировать как матрица для синтеза и-РНК и белков, появилась возможность сборки и выхода зрелых вирусов. Подтверждением гипотезы о возникновении вирусов из клеток путем генетических изменений является тесная связь между клетками и вирусами и высокая приспособленность последних к использованию клеточных систем. Наличие в природе умеренных (не вирулентных) вирусо также свид-ет в пользу последней гипотезы происхождения вирусов. Объяснить происхождение РНК-вирусов труднее, так как в нормальной клетке не бывает саморепликации РНК.

Вирусы можно рассматривать двояко: как болезнетворные агенты и как агенты наследственности. Как болезнетворный агент вирус вызывает вредные изменения в клетке, приводящие к нарушению ее функций или гибели. Как агент наследственности вирус может вызвать в летке устойчивые наследственные изменения, которые обычно безвредны, а нередко могут быть и полезными. Не все вирусы являются двойственными агентами; некоторые действуют только кА болезнетворные, другие – только как агенты наследственности. Какую роль играет вирус, во многих случаях зависит от клетки хозяина и условий внешней среды.

Возбудителями некоторых болезней растений являются недавно открытые свободные, одноцепочечные, небольшие (360 нуклеотидов) циклические молекулы РНК. Они лишены белковой оболочки. Это самы мелкие возбудители болезней растений получили название вироидов.

Морфологические классы вирусов.