პოლიომიელიტი, ცოფი, ჩუტყვავილა, ჰერპესი, ადამიანის შეძენილი იმუნოდეფიციტის სინდრომი ყველასთვის ცნობილია დაავადებები, რომლებიც გამოწვეულია ძალიან სპეციფიკური პათოგენებით. ორგანიზმები, რომლებიც დგანან ცოცხალ და არაცოცხალ, სავალდებულო (სავალდებულო) უჯრედულ პარაზიტებს - ვირუსებს შორის საზღვარზე. მორფოლოგია, ფიზიოლოგია და მათი არსებობა პლანეტაზე დღეს ბევრ კითხვას ბადებს.
ვირუსოლოგია: დაწყება
სცენა არის ნიკიცკის ბოტანიკური ბაღის ლაბორატორია რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიაში, სადაც ბიოლოგი დიმიტრი იოსიფოვიჩ ივანოვსკი (1864-1920) სწავლობს თამბაქოს იდუმალ მოზაიკურ დაავადებას. დაავადების გამომწვევი აგენტი მცენარეში გადის უმცირეს ბაქტერიულ ფილტრებში, არ იზრდება მკვებავ გარემოზე და არ იძლევა სიმპტომებს, როდესაც ჯანმრთელი მცენარეები დაავადებული მცენარეების ფილტრატებით ინფიცირდებიან.
მაშინ, 1892 წელს, მეცნიერმა დაასკვნა, რომ ეს არ იყო ბაქტერია. და ის პათოგენს უწოდებს ვირუსებს (ლათინური ვირუსიდან,- ᲛᲔ). დიმიტრი ივანოვსკი მთელი ცხოვრება ცდილობდა ვირუსების დანახვას, მაგრამ ვირუსების მორფოლოგია ვნახეთ XX საუკუნის 30-იან წლებში, როდესაც გამოიგონეს ელექტრონული მიკროსკოპები.
მაგრამ სწორედ ეს თარიღი ითვლება ვირუსოლოგიის მეცნიერების დასაწყისად და დიმიტრი ივანოვსკი არის მისი დამფუძნებელი.
საოცარი სამეფო
ვირუსების მორფოლოგია და ფიზიოლოგია იმდენად საოცარია, რომ ეს ორგანიზმები იზოლირებულია ვირას დამოუკიდებელ სამეფოში. სიცოცხლის ამ უმარტივეს ფორმას აქვს მიკროსკოპული ზომები (25-დან 250 ნანომეტრამდე) და წარმოადგენს ნუკლეინის მჟავას გარსში ჩასმული გენების ნაკრებით. ეს არის პარაზიტები, რომლებსაც შეუძლიათ გამრავლება მხოლოდ სხვა ცოცხალი ორგანიზმების - მცენარეების, სოკოების, ცხოველების, ბაქტერიების და სხვა ვირუსების (სატელიტური ვირუსების) უჯრედებში.
ვირუსების განმასხვავებელი ნიშნებია შემდეგი:
- შეიცავს მხოლოდ ერთი ტიპის ნუკლეინის მჟავას (რნმ ან დნმ).
- ვირუსების მორფოლოგიას აკლია ცილის სინთეზირებადი და ენერგეტიკული სისტემები.
- არ აქვთ უჯრედული სტრუქტურა.
- ვირუსული პარაზიტიზმი რეალიზებულია გენეტიკურ დონეზე.
- გადის ბაქტერიულ ფილტრებში და არ არის კულტივირებული ხელოვნურ ნიადაგზე.
პლანეტის ორგანული სამყაროს ნაწილი
ვირუსებს, როგორც სავალდებულო პარაზიტებს, აქვთ მკაფიო გენეტიკური კავშირი დედამიწის როგორც ფლორის, ასევე ფაუნის წარმომადგენლებთან. უფრო მეტიც, ბოლო კვლევების თანახმად, ადამიანის გენომის 32% შედგება ვირუსის მსგავსი ელემენტებისაგანსტრუქტურები.
დღემდე აღწერილია 6000-ზე მეტი ვირუსი, მაგრამ ვარაუდობენ, რომ ას მილიონზე მეტია. ეს არის ყველაზე მრავალრიცხოვანი ბიოლოგიური ფორმა პლანეტაზე და წარმოდგენილია ყველა ეკოსისტემაში (ყოვლისმომცველი (ყოვლისმომცველი) გავრცელება).
მათი გამოჩენა პლანეტაზე დღეს გაურკვეველია. ერთი რამ ცნობილია - როდესაც უჯრედული სიცოცხლის პირველი ფორმები გამოჩნდა, ვირუსები უკვე არსებობდნენ.
ცოცხალი და არა ცოცხალი
ამ საოცარ ორგანიზმებს აქვთ არსებობის ორი ფორმა, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება ერთმანეთისგან.
უჯრედის გარეთ, მათი არსებობის ფორმა არის ვირიონი. როდესაც ის შედის უჯრედში, მისი გარსი იშლება და ვირუსის ნუკლეინის მჟავები შედის მასპინძლის გენეტიკურ მასალაში. სწორედ მაშინ ვსაუბრობთ ვირუსულ ინფექციაზე. ვირუსის გენომი ინტეგრირდება მასპინძელი უჯრედის გენომის ბუნებრივ რეპლიკაციის მექანიზმებში და იწყებს რეაქციების ჯაჭვს, ახორციელებს მის პარაზიტულ არსებობას.
ვირიონი არსებითად ცხოვრების უსულო ნაწილია. უჯრედში ვირუსის გენომი კი მისი ცოცხალი კომპონენტია, რადგან სწორედ იქ მრავლდება ვირუსები.
ვირუსების მორფოლოგია და ულტრასტრუქტურა
ამ კონტექსტში, ჩვენ ვსაუბრობთ ვირიონზე - უჯრედგარე ფორმაზე.
ვირიონების ზომა იზომება ნანომეტრებში - 10-9 მეტრი. გრიპის ვირუსები საშუალო ზომისაა - 80-120 ნანომეტრი, ხოლო ჩუტყვავილას ვირუსი გიგანტია, რომლის ზომებია 400 ნანომეტრი.
ვირუსების სტრუქტურა და მორფოლოგია ასტრონავტების მსგავსია. კაფსიდის შიგნით (პროტეინის საფარი, ზოგჯერცხიმებისა და ნახშირწყლების შემცველი), როგორც "კოსმოსური კოსტუმი", არის ყველაზე ღირებული ნაწილი - ნუკლეინის მჟავები, ვირუსის გენომი. უფრო მეტიც, ეს "კოსმონავტი" ასევე წარმოდგენილია მინიმალური რაოდენობით - მხოლოდ უშუალოდ მემკვიდრეობითი მასალა და მინიმალური ფერმენტები მისი რეპლიკაციისთვის (კოპირებისთვის).
გარეგნულად, "კოსტიუმი" შეიძლება იყოს ღეროს ფორმის, სფერული, ტყვიის ფორმის, რთული იკოსაედრის სახით, ან სულაც არ იყოს რეგულარული ფორმის. ეს დამოკიდებულია კაფსიდში სპეციფიკური ცილების არსებობაზე, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ვირუსის უჯრედში შეღწევაზე.
როგორ ხვდება პათოგენი მასპინძლის ორგანიზმში
შეღწევადობის მრავალი გზა არსებობს, მაგრამ ყველაზე გავრცელებული არის საჰაერო ხომალდი. ათასობით პატარა ნაწილაკი კოსმოსში ისვრის არა მხოლოდ ხველების ან ცემინებისას, არამედ უბრალოდ სუნთქვისას.
ორგანიზმში ვირიონების შეღწევის კიდევ ერთი გზა არის გადამდები (პირდაპირი ფიზიკური კონტაქტი). ეს მეთოდი თანდაყოლილია პათოგენების საკმაოდ მცირე ჯგუფში, ასე გადადის ჰერპესი, ვენერიული ინფექციები, შიდსი.
ინფექციის მეთოდი ვექტორის მეშვეობით, რომელიც შეიძლება იყოს ორგანიზმების სხვადასხვა ჯგუფი, საკმაოდ რთულია. ვექტორი, რომელმაც შეიძინა პათოგენი ინფექციის რეზერვუარიდან, ხდება ვირუსების რეპლიკაციის ადგილი ან განვითარების ეტაპებზე პროგრესირება. ცოფის ვირუსი სწორედ ასეთი გამომწვევი აგენტია.
რა ხდება მასპინძლის ორგანიზმში
კაფსიდის გარეგანი ცილების დახმარებით ვირუსი უჯრედის მემბრანას ემაგრება და ენდოციტოზის მეშვეობით აღწევს. Ისინი არიანშედიან ლიზოსომებში, სადაც ფერმენტების მოქმედებით ათავისუფლებენ „კოსმოსურ კოსტიუმს“. და პათოგენის ნუკლეინის მჟავები შედიან ბირთვში ან რჩება ციტოპლაზმაში.
პათოგენის ნუკლეინის მჟავები ჩაშენებულია მასპინძლის ნუკლეინის მჟავების ჯაჭვებში და იწყება მემკვიდრეობითი ინფორმაციის რეპლიკაციის (კოპირების) რეაქცია. როდესაც უჯრედში ვირუსული ნაწილაკების საკმარისი რაოდენობა გროვდება, ვირიონები იყენებენ მასპინძლის ენერგიასა და პლასტიკურ მექანიზმებსა და რესურსებს.
ბოლო ეტაპი არის ვირიონების გამოყოფა უჯრედიდან. ზოგიერთი ვირუსი იწვევს უჯრედების სრულ განადგურებას და უჯრედშორის სივრცეში შეღწევას, ზოგი კი მასში ეგზოციტოზის ან კვირტის გამოჩენის გზით შედის.
პათოგენის სტრატეგიები
ვირუსსა და მასპინძელ უჯრედს შორის ურთიერთქმედება შეიძლება განვითარდეს რამდენიმე სცენარის მიხედვით. რომლის მთავარი მახასიათებელია პარაზიტის ავტონომიის ხარისხი.
სტრუქტურა ვირუსების მორფოლოგია იწვევს პათოგენის სრულ დამოკიდებულებას უჯრედის ენერგიასა და ცილის სინთეზის პოტენციალს, ერთადერთი პირობაა, რომ მან გაიმეოროს თავისი ნუკლეინის მჟავები საკუთარი გრაფიკის მიხედვით. ასეთ ურთიერთქმედებას პროდუქტიული ეწოდება (ვირუსისთვის ეს ბუნებრივია, უჯრედისთვის კი არა). უჯრედის მარაგის ამოწურვის შემდეგ ვირუსი იწვევს მის სიკვდილს.
სხვა ტიპის ურთიერთქმედება არის კონსენსუალური. ამ შემთხვევაში, ვირუსის გენომი, ინტეგრირებული მასპინძლის გენომში, კოვალენტურად იმეორებს უჯრედის საკუთარ ნუკლეინის მჟავებს. შემდეგ კი სცენარის განვითარება შეიძლება ორი მიმართულებით წავიდეს. ვირუსი იქცევა მშვიდად და არ ვლინდება. ახალგაზრდა ვირიონები ტოვებენუჯრედი მხოლოდ გარკვეულ პირობებში. ან გამომწვევის გენები მუდმივად მუშაობენ, წარმოქმნიან ახალგაზრდა თაობის დიდ რაოდენობას, მაგრამ უჯრედი არ კვდება, არამედ ისინი ტოვებენ მას ეგზოციტოზის გზით.
სიძნელეები ტაქსონომიაში
ვირუსების კლასიფიკაცია და მორფოლოგია განსხვავებულია სხვადასხვა წყაროში. ამავდროულად, მათი კლასიფიკაციისთვის გამოიყენება შემდეგი მახასიათებლები:
- ნუკლეინის მჟავას ტიპი (რნმ-ის შემცველი და დნმ-ის შემცველი) და მისი რეპლიკაციის მეთოდი. ვირუსების ყველაზე გავრცელებული კლასიფიკაცია შემოთავაზებული ამერიკელი ვირუსოლოგის დევიდ ბალტიმორის მიერ 1971 წელს.
- ვირუსის მორფოლოგია და სტრუქტურა (ერთჯაჭვიანი, ორჯაჭვიანი, წრფივი, წრიული, ფრაგმენტული, არაფრაგმენტირებული).
- ზომები, სიმეტრიის ტიპი, კაფსომერების რაოდენობა.
- სუპერკაფსიდის (გარე გარსი) არსებობა.
- ანტიგენური თვისებები.
- გენეტიკური ურთიერთქმედების ტიპი.
- პოტენციური მასპინძლების წრე.
- ლოკალიზაცია მასპინძელ უჯრედში - ბირთვში ან ციტოპლაზმაში.
ეს არის ვირუსების ძირითადი კრიტერიუმის და მორფოლოგიის არჩევანი, რომელიც განსაზღვრავს მიკრობიოლოგიაში ვირუსების კლასიფიკაციის სხვადასხვა მიდგომას. ეს არც ისე ადვილია. სირთულე იმაში მდგომარეობს, რომ ვირუსის მორფოლოგიისა და სტრუქტურის შესწავლას მხოლოდ მაშინ ვიწყებთ, როცა ისინი პათოლოგიურ პროცესებს იწვევს.
რჩეული და არც ისე კარგი
მასპინძლის არჩევანის მიხედვით, ეს პათოგენები უკიდურესად მრავალფეროვანია მათი უპირატესობებით. ზოგიერთი თავს ესხმის მხოლოდ ერთ ბიოლოგიურ სახეობას – მათ ძალიან მკაცრი „რეგისტრაცია“აქვთ. მაგალითად, ჭამეკატების, თოლიების, ღორების გრიპის ვირუსები, რომლებიც სრულიად უსაფრთხოა სხვა ცხოველებისთვის. ზოგჯერ სპეციალიზაცია გასაკვირია - ბაქტერიოფაგი P-17 ვირუსი აინფიცირებს მხოლოდ E. coli-ს ერთი ჯიშის მამაკაცებს.
სხვა ვირუსები სულ სხვანაირად იქცევიან. მაგალითად, ტყვიის ფორმის ვირუსები, რომელთა მორფოლოგია ტყვიის მსგავსია, იწვევენ სრულიად განსხვავებულ დაავადებებს და, ამავე დროს, მათი მასპინძლების დიაპაზონი უკიდურესად ფართოა. ასეთ ვირუსებს მიეკუთვნება ცოფის ვირუსი, რომელიც აინფიცირებს ყველა ძუძუმწოვარს, ან მსხვილფეხა რქოსანი ბუშტუკოვანი სტომატიტის ვირუსი (სხვათა შორის, მწერებით გადამდები).
არის სხვა ნიუანსი. კუდის მქონე ვირუსები (ვირიონები) ძირითადად თავს ესხმიან ბაქტერიულ უჯრედებს, ძაფისებრი ან სპირალური ვირუსები მცენარეების პარაზიტებია, ხოლო ცხოველურ უჯრედებში რთული კაფსიდისა და მრავალმხრივი ვირიონის ფორმის მქონე ვირუსები უფრო მეტად პარაზიტდებიან.
