Պոլիոմիելիտը, կատաղությունը, ջրծաղիկը, հերպեսը, մարդու ձեռքբերովի իմունային անբավարարության համախտանիշը բոլորին հայտնի են հիվանդություններ, որոնք առաջանում են շատ կոնկրետ պաթոգեններով: Օրգանիզմներ, որոնք կանգնած են կենդանի և ոչ կենդանի, պարտադիր (պարտադիր) բջջային մակաբույծների՝ վիրուսների սահմանին։ Մորֆոլոգիան, ֆիզիոլոգիան և դրանց գոյությունը մոլորակի վրա այսօր շատ հարցեր են առաջացնում:
Վիրուսաբանություն. Սկսում ենք
Տեսարանը Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի Նիկիցկիի բուսաբանական այգու լաբորատորիան է, որտեղ կենսաբան Դմիտրի Իոսիֆովիչ Իվանովսկին (1864-1920) ուսումնասիրում է ծխախոտի խորհրդավոր խճանկարային հիվանդությունը։ Բույսի հիվանդության հարուցիչը անցնում է ամենափոքր բակտերիալ ֆիլտրերով, չի աճում սննդարար միջավայրի վրա և ախտանիշներ չի տալիս, երբ առողջ բույսերը վարակվում են հիվանդ բույսերի ֆիլտրատներով:
Հենց այդ ժամանակ՝ 1892 թվականին, գիտնականը եզրակացրեց, որ դա բակտերիա չէ: Եվ նա պաթոգեն վիրուսներ է անվանում (լատիներեն վիրուսից,- Ես): Դմիտրի Իվանովսկին ամբողջ կյանքում փորձել է վիրուսներ տեսնել, բայց վիրուսների մորֆոլոգիան մենք տեսանք 20-րդ դարի 30-ական թվականներին, երբ հայտնագործվեցին էլեկտրոնային մանրադիտակները։
Բայց հենց այս ամսաթիվը համարվում է վիրուսաբանության գիտության սկիզբը, և Դմիտրի Իվանովսկին դրա հիմնադիրն է։
Զարմանալի Թագավորություն
Վիրուսների մորֆոլոգիան և ֆիզիոլոգիան այնքան զարմանալի են, որ այս օրգանիզմները մեկուսացված են Վիրայի անկախ թագավորությունում: Կյանքի այս ամենապարզ ձևն ունի մանրադիտակային չափսեր (25-ից մինչև 250 նանոմետր) և իրենից ներկայացնում է նուկլեինաթթու՝ գեների մի շարք պատյանով: Սրանք մակաբույծներ են, որոնք կարող են բազմանալ միայն այլ կենդանի օրգանիզմների՝ բույսերի, սնկերի, կենդանիների, բակտերիաների և նույնիսկ այլ վիրուսների (արբանյակային վիրուսների) բջիջներում։
Վիրուսների տարբերակիչ հատկանիշները հետևյալն են.
- Պարունակում է միայն մեկ տեսակի նուկլեինաթթու (ՌՆԹ կամ ԴՆԹ):
- Վիրուսների մորֆոլոգիայում բացակայում են սպիտակուցների սինթեզման և էներգիայի համակարգերը:
- Չունեն բջջային կառուցվածք։
- Վիրուսային մակաբուծությունը իրականացվում է գենետիկ մակարդակով.
- Անցնում են բակտերիալ զտիչներով և չեն մշակվում արհեստական միջավայրի վրա:
Մոլորակի օրգանական աշխարհի մի մասը
Վիրուսները, որպես պարտադիր մակաբույծներ, ունեն հստակ գենետիկական կապ Երկրի ինչպես բուսական, այնպես էլ ֆաունայի ներկայացուցիչների հետ: Ավելին, վերջին ուսումնասիրությունների համաձայն՝ մարդու գենոմի 32%-ը բաղկացած է վիրուսի նման տարրերիցկառույցներ։
Մինչ օրս նկարագրված է ավելի քան 6000 վիրուս, սակայն գնահատվում է, որ դրանք ավելի քան հարյուր միլիոն են: Սա մոլորակի վրա ամենաբազմաթիվ կենսաբանական ձևն է, և այն ներկայացված է բոլոր էկոհամակարգերում (ամենատարածված (ամենատարածված) տարածում):
Մոլորակի վրա նրանց հայտնվելն այսօր պարզ չէ։ Հայտնի է մի բան՝ երբ հայտնվեցին բջջային կյանքի առաջին ձևերը, վիրուսներն արդեն կային։
Ողջ և ոչ կենդանի
Այս զարմանալի օրգանիզմներն ունեն իրենց գոյության երկու ձև, որոնք էապես տարբերվում են միմյանցից։
Բջջից դուրս նրանց գոյության ձևը վիրուսն է: Երբ այն մտնում է բջիջ, նրա թաղանթները լուծվում են, և վիրուսի նուկլեինաթթուները մտնում են հյուրընկալողի գենետիկ նյութի մեջ։ Հենց այդ ժամանակ մենք խոսում ենք վիրուսային վարակի մասին: Վիրուսի գենոմը ինտեգրվում է հյուրընկալող բջիջի գենոմի բնական վերարտադրման մեխանիզմներին և սկսում ռեակցիաների շղթա՝ իրականացնելով իր մակաբույծ գոյությունը։
Վիրիոնը, ըստ էության, կյանքի անշունչ մասն է: Իսկ բջջի վիրուսի գենոմը նրա կենդանի բաղադրիչն է, քանի որ այնտեղ է, որ վիրուսները բազմանում են։
Վիրուսների մորֆոլոգիա և ուլտրակառուցվածք
Այս համատեքստում մենք խոսում ենք վիրուսի մասին՝ արտաբջջային ձևի մասին։
Վիրիոնների չափը չափվում է նանոմետրերով՝ 10-9 մետր: Գրիպի վիրուսները միջին չափի են՝ 80-120 նանոմետր, իսկ ջրծաղիկի վիրուսը հսկա է՝ 400 նանոմետր չափերով։
Վիրուսների կառուցվածքը և մորֆոլոգիան նման է տիեզերագնացներին: Կապսիդի ներսում (սպիտակուցային ծածկույթ, երբեմնճարպեր և ածխաջրեր պարունակող), ինչպես «տիեզերական կոստյումում», ամենաարժեքավոր մասն է՝ նուկլեինաթթուները, վիրուսի գենոմը։ Ավելին, այս «տիեզերագնացը» նույնպես ներկայացված է նվազագույն քանակությամբ՝ միայն ուղղակիորեն ժառանգական նյութով և դրա վերարտադրման (պատճենման) նվազագույն ֆերմենտներով։
Արտաքին «կոստյումը» կարող է լինել ձողաձև, գնդաձև, փամփուշտաձև, բարդ իկոսաեդրոնի տեսքով կամ ընդհանրապես ոչ կանոնավոր ձևով։ Դա կախված է կապսիդում հատուկ սպիտակուցների առկայությունից, որոնք պատասխանատու են վիրուսի բջիջ ներթափանցման համար:
Ինչպես է հարուցիչը մտնում ընդունող մարմին
Ներթափանցման բազմաթիվ եղանակներ կան, բայց ամենատարածվածը օդակաթիլային է: Բազմաթիվ մանր մասնիկներ տիեզերք են նետվում ոչ միայն հազալիս կամ փռշտալիս, այլ պարզապես շնչելիս։
Վիրիոնների օրգանիզմ ներթափանցելու մեկ այլ միջոց վարակիչ է (ուղղակի ֆիզիկական շփում): Այս մեթոդը բնորոշ է հարուցիչների բավականին փոքր խմբին, այսպես են փոխանցվում հերպեսը, վեներական վարակները, ՁԻԱՀ-ը։
Վեկտորի միջոցով վարակվելու մեթոդը, որը կարող է լինել տարբեր խմբերի օրգանիզմներ, բավականին բարդ է։ Վեկտորը, որը ախտածին է ձեռք բերել վարակի ջրամբարից, դառնում է վիրուսների բազմացման կամ զարգացման փուլերում առաջընթացի վայր: Կատաղության վիրուսը հենց այդպիսի հարուցիչ է։
Ինչ է տեղի ունենում տանտիրոջ մարմնում
Կապսիդի արտաքին սպիտակուցների օգնությամբ վիրուսը կպչում է բջջային թաղանթին և ներթափանցում էնդոցիտոզով։ Նրանք ենմտնում են լիզոսոմներ, որտեղ ֆերմենտների ազդեցության տակ նրանք ազատվում են «տիեզերական կոստյումից»։ Իսկ հարուցիչի նուկլեինաթթուները մտնում են միջուկ կամ մնում ցիտոպլազմում։
Ախտածնի նուկլեինաթթուները ներկառուցվում են հյուրընկալողի նուկլեինաթթուների շղթաներում, և սկսվում է ժառանգական տեղեկատվության կրկնօրինակման (պատճենման) ռեակցիան: Երբ բջջում բավական քանակությամբ վիրուսային մասնիկներ են կուտակվում, վիրուսները օգտագործում են հյուրընկալողի էներգիան և պլաստիկ մեխանիզմները և ռեսուրսները:
Վերջին փուլը բջիջից վիրուսների ազատումն է: Որոշ վիրուսներ հանգեցնում են բջիջների ամբողջական ոչնչացման և մտնում միջբջջային տարածություն, մյուսները մտնում են այն էկզոցիտոզով կամ բողբոջումով։
Պաթոգենի ռազմավարություններ
Վիրուսի և ընդունող բջիջի փոխազդեցությունը կարող է զարգանալ ըստ մի քանի սցենարների: Որի հիմնական հատկանիշը մակաբույծի ինքնավարության աստիճանն է։
Կառուցվածք Վիրուսների մորֆոլոգիան հանգեցնում է բջջի էներգիայի և սպիտակուցի սինթեզման ներուժից հարուցչի ամբողջական կախվածությանը, միակ պայմանն այն է, որ նա կրկնօրինակի իր նուկլեինաթթուները՝ համաձայն իր գրաֆիկի։ Նման փոխազդեցությունը կոչվում է արդյունավետ (բնական է վիրուսի համար, բայց ոչ բջջի համար)։ Սպառելով բջիջի պաշարը՝ վիրուսը հանգեցնում է նրա մահվան։
Փոխգործակցության մեկ այլ տեսակ համաձայնեցված է: Այս դեպքում վիրուսի գենոմը, ինտեգրված հյուրընկալող գենոմի մեջ, կովալենտորեն կրկնօրինակվում է բջջի սեփական նուկլեինաթթուների հետ: Եվ հետո սցենարի զարգացումը կարող է գնալ երկու ուղղությամբ. Վիրուսն իրեն հանգիստ է պահում և չի արտահայտվում։ Երիտասարդ վիրիոնները հեռանում ենբջիջը միայն որոշակի պայմաններում: Կամ հարուցիչի գեները անընդհատ աշխատում են՝ առաջացնելով մեծ թվով երիտասարդ սերունդ, բայց բջիջը չի մեռնում, այլ այն թողնում է էկզոցիտոզով։
Տաքսոնոմիայի դժվարություններ
Վիրուսների դասակարգումն ու ձևաբանությունը տարբեր աղբյուրներում տարբեր են: Միևնույն ժամանակ դրանք դասակարգելու համար օգտագործվում են հետևյալ հատկանիշները՝
- Նուկլեինաթթվի տեսակը (ՌՆԹ պարունակող և ԴՆԹ պարունակող) և դրա բազմացման եղանակը. Վիրուսների ամենատարածված դասակարգումն առաջարկվել է ամերիկացի վիրուսաբան Դեյվիդ Բալթիմորի կողմից 1971 թվականին:
- Վիրուսի մորֆոլոգիա և կառուցվածք (միաշղթա, երկշղթա, գծային, շրջանաձև, մասնատված, ոչ մասնատված):
- Չափեր, համաչափության տեսակ, կապսոմերների քանակը։
- Սուպերկապսիդի (արտաքին թաղանթ) առկայություն.
- Հակագենային հատկություններ.
- Գենետիկական փոխազդեցության տեսակը.
- Պոտենցիալ տանտերերի շրջանակ։
- Տեղայնացում ընդունող բջիջում՝ միջուկում կամ ցիտոպլազմայում։
Հենց վիրուսների հիմնական չափանիշի և մորֆոլոգիայի ընտրությունն է որոշում մանրէաբանության մեջ վիրուսների դասակարգման տարբեր մոտեցումներ: Դա այնքան էլ հեշտ չէ: Դժվարությունը կայանում է նրանում, որ մենք սկսում ենք ուսումնասիրել վիրուսի մորֆոլոգիան և կառուցվածքը միայն այն ժամանակ, երբ դրանք հանգեցնում են պաթոլոգիական պրոցեսների։
Ընտրյալ և ոչ այնքան լավ
Ըստ հյուրընկալողի ընտրության՝ այս պաթոգենները չափազանց բազմազան են իրենց նախասիրություններով: Ոմանք հարձակվում են միայն մեկ կենսաբանական տեսակի վրա՝ նրանք շատ խիստ «գրանցում» ունեն։ Օրինակ՝ ուտելկատուների, ճայերի, խոզերի գրիպի վիրուսները, որոնք լիովին անվտանգ են այլ կենդանիների համար։ Երբեմն մասնագիտացումը զարմանալի է. բակտերիոֆագ P-17 վիրուսը վարակում է միայն E. coli-ի մեկ սորտի տղամարդկանց:
Մյուս վիրուսներն իրենց բոլորովին այլ կերպ են պահում: Օրինակ՝ փամփուշտի տեսքով վիրուսները, որոնց մորֆոլոգիան նման է փամփուշտի, առաջացնում են բոլորովին այլ հիվանդություններ և, միևնույն ժամանակ, նրանց հյուրընկալողների շրջանակը չափազանց լայն է։ Նման վիրուսներից են կատաղության վիրուսը, որը վարակում է բոլոր կաթնասուններին, կամ եղջերավոր վեզիկուլյար ստոմատիտի վիրուսը (ի դեպ, փոխանցվում է միջատների միջոցով):
Կան այլ նրբերանգներ. Պոչով վիրուսները (վիրիոնները) հիմնականում հարձակվում են բակտերիաների բջիջների վրա, թելիկները կամ պարուրաձևերը բույսերի մակաբույծներ են, իսկ կենդանական բջիջներում բարդ կապսիդով և բազմակողմ վիրուսային ձևով վիրուսները ավելի հավանական է, որ մակաբուծության ենթարկվեն:
