Княжев Владислав Юрьевич

юридический факультет МГУ, 201 группа

Дата семинара: 8 апреля 2021

Тема 4. Образы мира живого. Проблема происхождение жизни Специфика ретровирусов

1. Сравнительное описание вирусов и живых организмов

Граница между живым и неживым проведена не так однозначно – потому сравнивать вирусы с «живыми организмами» особенно интересно. Безусловным признаком живого является способность производить потомство. Еще один признак живого — способность адаптироваться к окружающей среде. Живое, продолжаем, развивается в соответствии с установленными эволюционными механизмами¹. Этими признаками обладают вирусами. Однако есть среди критериев живого, выделенных учеными, и такие, под которые вирусы не подпадают. Например, строение у вирусов неклеточное, и они не способны жить автономно, то есть вне «тела» своего хозяина. Для размножения вирусы используют чужую живую клетку вместе с ее ресурсами. Но почему существо, имеющее клеточную мембрану, считается живым, а существо с вирусной оболочкой — нет? Этим вопросом в своей книге задался «Таинственный геном человека» ученый-биолог Фрэнк Райан. Он отметил, что «когда в середине ХХ века ученые пытались дать определение жизни, мы знали о вирусах еще очень мало, и биологи пришли к договоренности о том, что минимальным требованием к признанию организма живым должно являться наличие клеточной мембраны, внутри которой содержатся энзимные и биохимические средства для обмена веществ»². Может действительно показаться, что создатели этого определения приложили все усилия, чтобы исключить вирусы из понятия живого.

Клетка — это самостоятельный организм. Клетки в нашем теле находятся в тесном взаимодействии с другими клетками, но и они в принципе могут жить обособленно. Вирус, напротив, неавтономная система. Несмотря на многообразие форм вирусов, их строение более-менее одинаково: нуклеиновая кислота (ДНК или РНК) и капсид — набор белков в липидной оболочке. Вне зависимости от структуры вируса его устройство в десятки раз проще, чем устройство клетки. Кроме того, вирусы не способны производить и накапливать энергию, а также поддерживать внутреннюю среду, потому как ее просто нет. Эти три параметра и отличают живую клетку от неживого вируса³.

С другой стороны, вирусы способны самовоспроизводиться и развиваться, если под развитием понимать весь жизненный цикл вируса. Более того, вирусы меняют стадии своего жизненного цикла под влиянием среды. Они также способны передавать генетическую информацию следующим поколениям и эволюционировать⁴. А еще недавно были открыты гигантские вирусы с 1000 или более генов, что делает их гораздо более сложными организмами (с генетической точки зрения), чем некоторые бактерии⁵.

2. Как современная наука отвечает на вопрос о происхождении вирусов?

Современная наука не дает точного ответа на вопрос о том, как появились вирусы. Вместо этого разные ученые выдвигают и обосновывают гипотезы – а другие с ними соглашаются или не соглашаются. Первая гипотеза о происхождении вируса, на мой взгляд, самая слабая. Она звучит как «сценарий сбежавших генов». Суть данной теории заключается в том, что вирусы – это гены клеточных организмов, которые «выпали» из клеточного генома и переключились на «эгоистичный» режим. Такую теорию критикует, в частности, ученый-биолог Фрэнк Райан. Он отмечает, что «существуют свидетельства, указывающие на то, что бактериофаги и ретровирусы являются потомками древних линий вирусов, которые развивались (разумеется, в тесном симбиотическом союзе со своими носителями, который вирусологи называют коэволюцией) в течение многих столетий». Дело в том, что если ретровирусы действительно являются обломками хозяйского генома, большинство генов в нем и в геноме вирусов должны совпадать. Вместо этого мы видим нечто абсолютно противоположное — большинство вирусных генов встречаются исключительно в эволюционных линиях вирусов⁶.

Вторая гипотеза происхождения вирусов – теория дегенерации одноклеточных паразитов до вирусного состояния. Самый сильный аргумент в пользу этой теории — сохранившаяся общая система экспрессии генов (передачи наследственной информации от гена с образованием РНК или белков), одинаковая для всех живущих организмов. Все известные клеточные формы жизни используют один и тот же генетический код из 20 универсальных аминокислот и стоп-сигналов, закодированных в 64 кодонах (единицах генетического кода)⁷.

Происхождение вирусов из первичных генетических элементов — гипотеза доклеточного происхождения. Как ни странно, фундаментальные достижения, такие как открытие рибозимов (молекул РНК, обладающих каталитическим действием), разработка гипотезы о «мире РНК»⁸, открытие новых форм вирусов и успехи в геномике делают наименее популярную в прошлом гипотезу доклеточного происхождения все более весомой. И то, что некоторые вирусные белки не обнаруживают гомологии с белками бактерий, архей и эукариот^9, свидетельствует о сравнительно давнем обособлении этой группы. В остальном же достоверно объяснить происхождение вирусов на основании трёх закрепившихся классических гипотез пока еще не вполне удаётся.