Интеллектуальные развлечения. Интересные иллюзии, логические игры и загадки.

Что такое вирус? Популярно и доходчиво о вирусах.

На самом деле до сих пор ведутся споры — считать вирусы жизнью или нет? Судите сами, вирус — это просто нуклеиновая кислота и белковый чехол для нее. Все. Вирус не умеет сам есть, размножаться или радоваться жизни. Для этого нужно, чтобы его нуклеиновая кислота (ДНК) попала в чужую клетку. Такая себе переносная флешка, которая сама по себе ничего не значит, и для считывания информации ей нужен компьютер.

"вне живого существа вирусы жить не могут и они превращаются в инертные кристаллы. Вот почему в науке до сих пор существует очень бурный спор по поводу вирусов: живое это всё таки или не живое, кристалл или вполне нормальное существо. Как бы то ни было однозначного ответа нет и очевиден факт, что это особая форма существования материи."

Это не лунный посадочный модуль, а интересный вирус — бактериофаг. Он чуть посложнее выглядит, но это та же оболочка из молекул белка, просто другой формы.

Подлетая (или скорее "подплывая") к грубой и неприветливой поверхности бактерии, он совершает посадку, используя опоры. Затем выдвигает бур, находящийся в длинном "теле", и пробивает оболочку клетки. По этому полому внутри буру бактериофаг "впрыскивает" свою спираль ДНК внутрь клетки.

Когда механизм считывания клетки (представьте себе слепого главного инженера на заводе) находит чужеродное ДНК — он по привычке считывает его и дает команду остальным цехам: "производим".

Клетка, по сути своей химический завод, превращается в фабрику по производству оружия — штампует копии бактериофага, используя впрыснутое ДНК, как чертежи. Причем все происходит как на настоящем заводе — например белковые оболочки бактериофага создаются отдельно, нити ДНК — отдельно. Потом ДНК упаковывают в новенькие белковые оболочки — и вот тебе готовые террористические модули. Цеха работают на износ, производя только их. В какой–то момент завод переполняется и взрывается, погибая. И в глухую темноту межклеточного пространства выходят толпы безмолвных бактериофагов, отправляющихся на захват следующих заводов.

Вот он какой. Под электронным микроскопом.

визуализация того, как как потом туда вставляется ДНК

"Литическое взаимодействие фага с бактериальной клеткой. Бактериофаг вводит в вирусную ДНК (вДНК) в цитоплазму бактериальной клетки. Клеточные РНК–полимеразы транскрибируют ДНК в мРНК, транслирующуюся на рибосомах. В результате осуществляется синтез вирусной полимеразы и других ранних вирусных белков. Вирусная полимераза участвует в образовании вДНК дочерних популяций. Часть образовавшейся вДНК используется как матрица для синтеза белков головок и хвостов. После присоединения вДНК последние образуют дочернюю популяцию фагов."

Если проще сказать — ДНК плавает в клетке. Его находит "сканер" — мобильное РНК (мРНК), которое прикрепляется к ДНК и "сканирует" его записывая в себя. А потом приказывает ферментам создавать по этим чертежам белки.

Это как слепому инженеру подсунули не тот чертеж, и завод начал производить что–то другое.

(Кстати, эта РНК — любопытная штука сама по себе. Это одновременно и носитель информации (как ДНК) и строительный материал (как белки). Белки + ДНК = организм. Есть целая концепция РНК–мира — о том, что жизнь зарождалась именно начиная с нее.)

Внутренняя Вселенная: Тайная жизнь клетки

Тут все красочно и подробно:

Внутренняя Вселенная: Тайная жизнь клетки NewenergyFD

Правда у таких фильмов всегда две неточности — они часто одушевлют вирусы или некоторые процессы, и они показывают клетку "аля космос" — пустой и просторной, когда она очень плотно упакована там очень много всего.

Горизонтальный перенос генов

Есть еще такая интереснейшая штука. Одноклеточному организму иногда необходимо меняться, эволюционировать. Меняются условия вокруг него, меняются конкуренты, меняется "ниша рынка" (например наша бактерия питалась серой, а тут освободилась целая ниша в питании углекислым газом). Делать это микроорганизмы могут разными способами, и в последнее время ученые сгибаются под огромным потоком новых данных, которые раскрывают совершенно новые горизонты и взгляды на эволюцию.

Новые гены могут появится в результате качественных мутаций. Сейчас уже понятно, что мутации — это не всегда случайные разрушительные ошибки, некоторые мутации клетка может вызывать сама. Есть фермент, который по команде разрушает определенные вариативные участки генома (т.е. участки в которых возможны небольшие полезные вариации, но которые не переделают клетку в непонятно что). Специальная "служба ремонта" в клетке добросовестно пытается восстановить поврежденный участок. Она вырезает поврежденный кусок нити ДНК, захватывая чуть больше, чем надо. А потом пытается творчески его "реставрировать". Получается не всегда точно, возникают вариации.

Именно так работает ваша имунная система. Бесконечные количества вариаций невыгдно сразу хранить в геноме — выгодно вырабатывать их под определенную угрозу.

Но мы отвлеклись.

Бывает и другой способ — "горизонтальный перенос генов". Микроорганизм плавает в "бульоне", где много всякого полезного и не очень. И вдруг ему встречается одиноко плавающий кусочек чужого ДНК! Такое бывает. Микроорганизм может попробовать встроить этот кусочек в свой геном. Если он окажется полезным, микроорганизм прокачает новые свойства (например иммунитет или способность перерабатывать другой химический элемент). Если в результате организм не только выживет, но и окажется успешным, то его потомки унаследуют этот халявный кусочек ДНК, он останется в них навсегда. Оказывается, таким вовсю занимались, например, прокариоты — примитивные микроорганизмы без ядра.

При чем же здесь вирусы? При том что вирусы принимают активнейшее участие в горизонтальном переносе ДНК, и даже встраивают свое ДНК в хозяина. При этом хозяин может приобретать, а может и не приобретать новые качества. В ДНК человека (и вообще млекопитающих) таких приобретенных генов довольно большая часть (в ДНК вообще полно всякой ерунды, дублирований, мусора, оставшихся от прошлых организмов, который не нужен теперь, "пустых участков" которые ничего не кодируют и т.д. Если задаться вопросом — сколько процентов от генома человека и есть человек, мы получим какой–то мизерный процент от длиннющей беспорядочно перемешанного кода с множеством неиспользуемых участков).

кстати, из–за этого горизонтального переноса, эволюционное древо вполне может ветвиться не стройно и красиво, а как–то так:

Один из примеров горизонтального переноса генов демонстрируют наездники. Ну знаете, такие насекомые, которые слету бросаются на гусеницу, вкалывают ей в спину шпагу–яйцеклад. После чего личинки наездника живут внутри жертвы и вкусно питаются ею изнутри.

Так вот оказывается, в геноме наездника есть "прирученный" вирус. Геном вируса встроился в геном наездника, и образует "особые вирусоподобные частицы", которые впрыскиваются вместе с яйцами в тело жертвы. Они помогают личинкам бороться с иммунной системой "хозяина".

Ну и опустимся еще глубже.

Существует эдакий мимивирус. Выглядит он так:

Заражает он амеб, но нас интересует не эта пушистая прелесть, а другой вирус (вариофаг "Спутник"), который в этой пушистой прелести живет. Дело в том, что вариофаг "Спутник" — гиперпаразит. Т.е. паразит, паразитирующий на паразите. Вирус, заражающий вирус.

Когда мимивирус проникает в амебу, встраивает ДНК, чтобы строить свои копии, "Спутник" паразитирует на нем. Так как он не может самостоятельно даже использовать свою ДНК в клетке, он пользуется подготовленной благодатной почвой мимивируса, перехватывает производство, и клетка начинает штамповать именно его копии.

Такой себе аферист, перехватывающий грузовик долларов у грабителей банка. Это достойно фильма. Кстати, из–за этой аферы, производство мимишек снижается (на 70: и сильно снижает смертность ничего не подозревающих тупых амеб, внутри которых развивается этот лихой сюжет.

Максим Маяковский

Dmitry   12.03.2014