شلل الأطفال ، وداء الكلب ، والجدري ، والهربس ، ومتلازمة نقص المناعة البشرية المكتسب معروفة للجميع الأمراض التي تسببها مسببات الأمراض المحددة للغاية. الكائنات الحية التي تقف على الحدود بين الكائنات الحية وغير الحية ، تلزم (إلزامية) الطفيليات الخلوية - الفيروسات. يثير علم التشكل وعلم وظائف الأعضاء ووجودهم ذاته على هذا الكوكب العديد من الأسئلة اليوم.
علم الفيروسات: البدء
المشهد هو مختبر حديقة نيكيتسكي النباتية في الأكاديمية الروسية للعلوم ، حيث يدرس عالم الأحياء دميتري يوسيفوفيتش إيفانوفسكي (1864-1920) مرض الفسيفساء الغامض للتبغ. العامل المسبب للمرض في النبات يمر عبر أصغر المرشحات البكتيرية ، ولا ينمو على وسط المغذيات ولا يعطي أعراض عند إصابة النباتات السليمة بفلترات من النباتات المريضة.
في ذلك الوقت ، في عام 1892 ، خلص العالم إلى أنها ليست بكتيريا. ويسمي الفيروسات الممرضة (من الفيروس اللاتيني ،- أنا). حاول ديمتري إيفانوفسكي طوال حياته أن يرى الفيروسات ، لكننا رأينا مورفولوجيا الفيروسات في الثلاثينيات من القرن العشرين ، عندما تم اختراع المجاهر الإلكترونية.
لكن هذا التاريخ بالذات يعتبر بداية علم الفيروسات ، وديمتري إيفانوفسكي هو مؤسسها.
مملكة مذهلة
إن مورفولوجيا ووظائف الأعضاء الخاصة بالفيروسات مدهشة لدرجة أن هذه الكائنات الحية معزولة في مملكة مستقلة من فيرا. هذا الشكل الأبسط من أشكال الحياة له أبعاد مجهرية (من 25 إلى 250 نانومتر) وهو عبارة عن حمض نووي به مجموعة من الجينات محاطة بصدفة. هذه طفيليات يمكنها التكاثر فقط في خلايا الكائنات الحية الأخرى - النباتات والفطريات والحيوانات والبكتيريا وحتى الفيروسات الأخرى (فيروسات الأقمار الصناعية).
السمات المميزة للفيروسات هي كما يلي:
- تحتوي على نوع واحد فقط من الحمض النووي (RNA أو DNA).
- تفتقر مورفولوجيا الفيروسات إلى أنظمة تخليق البروتين والطاقة.
- ليس لديك بنية خلوية.
- تطفل الفيروس يتحقق على المستوى الجيني
- قم بالمرور عبر المرشحات البكتيرية ولا يتم تربيتها على وسائط صناعية.
جزء من العالم العضوي للكوكب
الفيروسات ، باعتبارها طفيليات ملزمة ، لها علاقة جينية واضحة بممثلي كل من النباتات والحيوانات على الأرض. علاوة على ذلك ، وفقًا للدراسات الحديثة ، يتكون 32٪ من الجينوم البشري من عناصر تشبه الفيروساتالهياكل.
حتى الآن ، تم وصف أكثر من 6000 فيروس ، لكن يقدر أن هناك أكثر من مائة مليون. هذا هو الشكل البيولوجي الأكثر عددًا على هذا الكوكب ، ويتم تمثيله في جميع النظم البيئية (التوزيع في كل مكان (في كل مكان)).
ظهورهم على كوكب الأرض اليوم غير واضح. هناك شيء واحد معروف - عندما ظهرت أشكال الحياة الخلوية الأولى ، كانت الفيروسات موجودة بالفعل.
حي وليس على قيد الحياة
هذه الكائنات الحية المدهشة لها شكلان من أشكال وجودها ، والتي تختلف اختلافا كبيرا عن بعضها البعض.
خارج الخلية شكل وجودهم هو الفيريون. عندما يدخل الخلية ، تذوب أصدافه ويتم دمج الأحماض النووية للفيروس في المادة الوراثية للمضيف. هذا عندما نتحدث عن عدوى فيروسية. يندمج جينوم الفيروس في آليات التكاثر الطبيعي لجينوم الخلية المضيفة ويبدأ سلسلة من التفاعلات ، مما يؤدي إلى وجوده الطفيلي.
Virion هو في الأساس جزء غير حي من الحياة. وجينوم الفيروس في الخلية هو مكونه الحي ، لأنه هناك تتكاثر الفيروسات.
مورفولوجيا والبنية التحتية للفيروسات
في هذا السياق ، نحن نتحدث عن فيريون - شكل خارج الخلية.
حجم الفيريونات يقاس بالنانومتر - 10-9متر. فيروسات الانفلونزا متوسطة الحجم - 80-120 نانومتر ، وفيروس الجدري عملاق بأبعاد 400 نانومتر.
تشبه بنية وتشكل الفيروسات رواد الفضاء. داخل الكبسولة (معطف بروتيني ، أحيانًايحتوي على الدهون والكربوهيدرات) ، كما في "بدلة الفضاء" ، هو الجزء الأكثر قيمة - الأحماض النووية ، جينوم الفيروس. علاوة على ذلك ، يتم تقديم "رائد الفضاء" هذا أيضًا بكمية قليلة - فقط مادة وراثية مباشرة والحد الأدنى من الإنزيمات لتكرارها (نسخ).
ظاهريًا ، يمكن أن تكون "البدلة" على شكل قضيب ، أو كروية ، أو على شكل رصاصة ، أو على شكل عشري الوجوه معقدة ، أو غير منتظمة الشكل على الإطلاق. يعتمد ذلك على وجود بروتينات معينة في القفيصة المسؤولة عن تغلغل الفيروس في الخلية.
كيف يدخل العامل الممرض إلى جسم المضيف
هناك العديد من الطرق للاختراق ، ولكن أكثرها شيوعًا هو الهواء. يتم إلقاء عدد لا يحصى من الجزيئات الصغيرة في الفضاء ليس فقط عند السعال أو العطس ، ولكن ببساطة عند التنفس.
هناك طريقة أخرى لدخول الفيروسات إلى الجسم وهي معدية (الاتصال الجسدي المباشر). هذه الطريقة متأصلة في مجموعة صغيرة إلى حد ما من مسببات الأمراض ، هذه هي الطريقة التي تنتقل بها الهربس والالتهابات التناسلية والإيدز.
طريقة العدوى من خلال ناقل ، والتي يمكن أن تكون مجموعات مختلفة من الكائنات الحية ، معقدة للغاية. يصبح الناقل الذي اكتسب العامل الممرض من خزان للعدوى موقعًا للفيروسات لتتكاثر أو تتقدم خلال مراحل النمو. فيروس داء الكلب هو مجرد ممرض.
ماذا يحدث في جسم المضيف
بمساعدة البروتينات الخارجية للقفيصة ، يلتصق الفيروس بغشاء الخلية ويخترق الالتقام الخلوي. هم انهمالدخول في الجسيمات الحالة ، حيث ، تحت تأثير الإنزيمات ، يتخلصون من "بدلة الفضاء". و الأحماض النووية للممرض تدخل النواة أو تبقى في السيتوبلازم.
يتم تضمين الأحماض النووية للممرض في سلاسل الأحماض النووية للمضيف ، ويتم إطلاق تفاعل تكرار (نسخ) المعلومات الوراثية. عندما يتراكم عدد كاف من الجزيئات الفيروسية في الخلية ، تستخدم الفيروسات آليات وموارد الطاقة والبلاستيك للمضيف.
المرحلة الأخيرة هي إطلاق virions من الخلية. تؤدي بعض الفيروسات إلى تدمير الخلايا بالكامل ودخولها إلى الفضاء بين الخلايا ، والبعض الآخر يدخلها من خلال إفراز الخلايا أو التبرعم.
استراتيجيات الممرض
يمكن أن يتطور التفاعل بين الفيروس والخلية المضيفة وفقًا لعدة سيناريوهات. السمة الرئيسية التي هي درجة الاستقلال الذاتي للطفيلي.
البنية تؤدي مورفولوجيا الفيروسات إلى الاعتماد الكامل للعامل الممرض على الطاقة وإمكانات تصنيع البروتين للخلية ، والشرط الوحيد هو أنها تكرر أحماضها النووية وفقًا لجدولها الزمني الخاص. يسمى هذا التفاعل المنتج (إنه أمر طبيعي بالنسبة للفيروس ، ولكن ليس للخلية). بعد استنفاد إمداد الخلية بالفيروس يؤدي إلى موتها.
نوع آخر من التفاعل هو التراضي. في هذه الحالة ، يتكامل جينوم الفيروس ، المندمج في جينوم المضيف ، بشكل تساهمي مع الأحماض النووية الخاصة بالخلية. وبعد ذلك يمكن أن يسير تطوير السيناريو في اتجاهين. الفيروس يتصرف بهدوء ولا يعبر عن نفسه. الفيريونات الشابة تغادرالخلية فقط في ظل ظروف معينة. أو الجينات الممرضة تعمل باستمرار ، وتنتج عددًا كبيرًا من الأجيال الشابة ، لكن الخلية لا تموت ، لكنها تتركها من خلال الإفراز الخلوي.
صعوبات في التصنيف
يختلف تصنيف وتشكل الفيروسات في مصادر مختلفة. في نفس الوقت ، يتم استخدام الميزات التالية لتصنيفها:
- نوع الحمض النووي (المحتوي على الحمض النووي الريبي والذي يحتوي على الحمض النووي) وطريقة تكرارها. التصنيف الأكثر شيوعًا للفيروسات الذي اقترحه عالم الفيروسات الأمريكي ديفيد بالتيمور عام 1971.
- مورفولوجيا وبنية الفيروس (فردي تقطعت به السبل ، مزدوج تقطعت بهم السبل ، خطي ، دائري ، مجزأ ، غير مجزأ).
- الأبعاد ، نوع التناظر ، عدد القسيمات القفيصية.
- وجود supercapsid (الغلاف الخارجي).
- خصائص مستضدية.
- نوع التفاعل الجيني
- دائرة المضيفين المحتملين.
- التوطين في الخلية المضيفة - في النواة أو في السيتوبلازم.
إن اختيار المعيار الرئيسي ومورفولوجيا الفيروسات هو الذي يحدد الأساليب المختلفة لتصنيف الفيروسات في علم الأحياء الدقيقة. الأمر ليس بالأمر السهل. تكمن الصعوبة في حقيقة أننا نبدأ في دراسة مورفولوجيا وبنية الفيروس فقط عندما تؤدي إلى عمليات مرضية.
صعب الإرضاء وليس جيدًا
باختيار المضيف ، فإن هذه العوامل الممرضة متنوعة للغاية في تفضيلاتها. يهاجم البعض نوعًا بيولوجيًا واحدًا فقط - لديهم "تسجيل" صارم للغاية. على سبيل المثال ، كلفيروسات انفلونزا القطط والنوارس والخنازير وهي امنة تماما للحيوانات الاخرى. في بعض الأحيان يكون التخصص مفاجئًا - ففيروس عاثية P-17 يصيب فقط الذكور من نوع واحد من الإشريكية القولونية.
تتصرف الفيروسات الأخرى بشكل مختلف تمامًا. على سبيل المثال ، تسبب الفيروسات ذات الشكل النقطي ، والتي تشبه شكلها الرصاصة ، أمراضًا مختلفة تمامًا ، وفي نفس الوقت ، يكون نطاق مضيفاتها واسعًا للغاية. تشمل هذه الفيروسات فيروس داء الكلب الذي يصيب جميع الثدييات ، أو فيروس التهاب الفم الحويصلي البقري (بالمناسبة تنتقل عن طريق الحشرات).
هناك فروق دقيقة أخرى. تهاجم الفيروسات ذات الذيل (الفيروسات) في الغالب الخلايا البكتيرية ، والخيطية أو الحلزونية هي طفيليات النباتات ، وفيروسات الخلايا الحيوانية ذات القفيصة المعقدة والفيروسات متعددة الأوجه أكثر عرضة للتطفل.
