Воздействие стрессоров

ТЕМПЕРАТУРА

Низкие и даже экстремально низкие температуры обеспечивают целостность вирионов. Повышение температуры нарушает строение вирусного капсида и структуру генома. Даже небольшое нагревание в первую очередь изменяет геном, а более высокие температуры разрушают капсид.

ВОДА

Дефицит влаги, отрицательно сказывается на персистенции вирусов (сохранение неизмененного состояния). Обезвоживание в ходе испарения ведет к необратимому связыванию вирусного капсида частицей почвы. В ходе высыхания капсид разрывается и происходит высвобождение интактного вирусного генома. Избыток влаги при наводнениях, обильных дождях или поливе способствует отделению вирусов от частиц почвы и их вертикальной миграции к водоносному слою. Таким образом, глубина проникновения зависит от попадающего на поверхность почвы количества воды и способа ее внесения. Постоянное промачивание значительно ускоряет вертикальную миграцию.

ОБЛУЧЕНИЕ

Вирусы устойчивы к прямому воздействию видимого света. В присутствии красителей (метиленовый синий, нейтральный синий, профлавин и др.) и кислорода происходит окислительное разрушение структуры вирусного генома. Этот процесс зависит от температуры и рН. Красители попадают на почву с отходами пищевой и косметической промышленности и таким образом могут воздействовать на популяции вирусов как антропогенные стрессоры. К ним чувствительны все вирусы животных. Ультрафиолетовое излучение инактивирует вирусы в диапазоне длин волн 240— 280 нм. УФ-чувствительность уменьшается по мере возрастания содержания нуклеиновой кислоты вириона.

Ионизирующее излучение приводит к полному распаду генома. Доза облучения, инактивирующая вирусы, различна для разных их видов. Мелкие голые вирусы отличаются наибольшей стабильностью. В целом вирусы значительно более устойчивы, чем бактерии и грибы.

ВЕТЕР

Под воздействием ветра на водных поверхностях и в процессе очистки стоков образуются аэрозоли, в которых на поверхности раздела воздух — вода концентрация вирусов повышается в 10—100 раз. В составе аэрозолей вирусы могут в зависимости от силы и направления ветра переноситься на дальние расстояния до 25 км.

ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Голые вирусы стабильны в относительно широком диапазоне рН. Устойчивы они и к органическим растворителям, тогда как одетые внешней оболочкой вирусы гриппа в этих условиях быстро инактивируются. То есть, голые вирусы, наиболее часто встречающиеся в почве, обладают широкой амплитудой физической толерантности к природным факторам среды. Иначе относятся они к антропогенным (например, высоким концентрациям солей, ионизирующему излучению) стрессорам.

Широкое распространение, простота морфологической структуры, а также способность реагировать на антропогенные стрессоры говорят о возможности использования различных групп вирусов для биоиндикации. Вирусы функционируют как чувствительные индикаторы, пригодные для прямой биоиндикации. Представляя собой структуры, способные инфицировать клетки, они дают возможность проводить биоиндикацию на макромолекулярном и клеточном организационных уровнях.

Временное и пространственное распределение вирусов в биотопе может служить решающим показателем эффективности мер, предпринятых для формирования среды. В определенных системах вирус — хозяин можно установить связь между изменением параметров состояния и выходных параметров стрессора.

СИСТЕМА БАКТЕРИИ — ФАГИ

Всего описано около 350 вирусов протистов, большинства из которых инфицирует бактерии (бактериофаги). Наряду с вирулентными фагами, вызывающими лизис (распад) клеток, особый интерес для биоиндикации представляют умеренные фаги, литическое (растворяющее) действие которых временно не проявляется.

Лизогения заключается в соединении генома фага с геномом клетки-хозяина. При этом фаг превращается в профаг, а бактерия — в лизогенную, и ее свойства изменяются.

При воздействии ряда мутагенных и канцерогенных стрессоров, например ионизирующего излучения, перекисей, ароматических и алифатических углеводородов и красителей, может произойти превращение умеренных фагов в вирулентные. Учитывая высокую степень вероятности, с которой может быть индуцирован лизис, культуры лизогенных бактерий пригодны для ранней индикации.

СИСТЕМА ВИРУС — КЛЕТКА

Размножение вирусов в клеточных культурах сопровождается цитопатогенными эффектами. Антропогенные стрессоры (например, ионизирующее излучение, химические соединения), разрушая геном вируса, могут вызвать у него потерю инфекционности при сохранении способности накапливаться на клеточных рецепторах. Подобный эффект можно обнаружить по явлениям интерференции вирусов. Под интерференцией понимают подавление репродукции без участия иммунологических систем защиты клетки-хозяина.

Принцип подобного теста заключается в том, что на чувствительную клеточную культуру воздействуют вирусами, подвергшимися влиянию стрессора, а затем в случае отсутствия цитопатогенного эффекта инфицируют ее необработанной контрольной популяцией. Возникающий эффект вирусной интерференции имеет количественный характер. Обусловленные стрессорами реакции вирусов можно учесть и по времени возникновения дефектных мутантов. Дефектными мутантами называют неполные вирусные частицы, утратившие инфекционность и имеющие другие генетические дефекты. Их появление также может регистрироваться количественно.

СИСТЕМА ВИРУС — ПОСТЕЙШИЕ

Клетки простейших в естественных условиях обитают всюду, где встречается сырость. Их чувствительность к стрессорам внешней среды неодинакова. Хорологические изменения наземных инфузорий можно использовать для биоиндикации антропогенных воздействий на структуру почвы. Вирусы способны проникать в инфузорий и жгутиковых встраиваться и существовать в них на протяжении многих лет.

Способность вирусов встраиваться в простейших зависит от клеточных рецепторов и контролируется обменом веществ. При адаптации простейшего к стрессорам среды изменяется липидный состав клеточных мембран. Такой стресс приводит к изменению вирусной адсорбции (поглощение). Токсичные химические соединения, тормозят синтез РНК или, воздействуя на фагоцитоз, подавляют обмен веществ. Следствием этого, является: ухудшение встраиваемости вируса.

Система инфузории — вирус пригодна для биоиндикации стрессоров внешней среды; это простейшее — постоянный хозяин энтеровирусов — встречается всюду, где длительное время присутствуют энтеровирусы, и как система вирус — хозяин обладает высокой чувствительностью к факторам среды.