Вирусы и бактерии – первые обитатели Земли. Самые древние. Самые многочисленные. Без них не было бы ничего – ни почвы, ни воды, ни растений, ни животных. Ни нас с вами.
В ДНК человека есть примерно 200 генов, которые мы унаследовали от нашей пра-пра-прабабушки бактерии. От вирусов нам тоже кое-что досталось. Считается, что 8% генома человека порождено вирусами. Это объединение геномов произошло 40 миллионов лет тому назад.
Бактерии, в переводе с древнегреческого – палочки. Хотя на самом деле они бывают самой разной формы: похожими на шары и на спирали, на нитки и булавы.
А вирус в переводе с латыни «яд». Это название появилось в 1728 году — задолго до того, как вирусы были открыты, — и употреблялось в значении «возбудитель болезни». Или инфекционный агент, как сказали бы сейчас.
Основное и принципиальное отличие вирусов и бактерий – форма жизни.
Бактерии – живые существа, полноценные организмы. Они умеют вырабатывать энергию, питаться, производить из съеденного необходимые им для жизни вещества, размножаться делением. Правда, ядер в клетках бактерий нет. Весь генетический материал плавает прямо в цитоплазме.
Вирусы стоят где-то на границе между живой и неживой природой. Вирусы сами не умеют ни питаться, ни размножаться. Они облигатные паразиты. Им для продолжения жизни обязательно нужен хозяин. Точнее – клетки хозяина.
Есть версия, что вирусы когда-то были частями геномов других организмов, а потом «сбежали» из клеток-хозяев, успев прихватить с собой только генетический материал — РНК или ДНК в белковой оболочке. Эта версия так и называется «гипотеза побега». По другой версии вирусы когда-то были полноценными мелкими клетками, паразитирующими в более крупных. И с годами просто утратили все лишнее. (Зачем тебе ноги, если никуда не ходишь. Или руки, если еда сама плывет в рот). Эта версия называется «гипотеза деградации».
Еще одно отличие – размер: бактерии примерно в тысячу раз крупнее вирусов.
Самой крупной бактерией считается Thiomargarita namibiensis. Ее диаметр 0,75 мм. Намибийская серная жемчужина (так расшифровывается ее название) живет в прибрежных донных осадках залива Уолфиш-Бей. Занимается тем, что перерабатывает и запасает на черный день сульфиды и нитраты. Ее колонии похожи на нити сверкающего жемчуга. Своими размерами эти бактерии обязаны нитратам – растут на них, как овощи на селитре. А сверкают они потому, что в их клетках содержатся микрогранулы серы.
Среди патогенных (болезнетворных) бактерий самые крупные спирохеты. Это возбудители лептоспироза, болезни Лайма, сифилиса, возвратного тифа и еще кое-чего по мелочи.
Самой мелкой бактерией на Земле до недавнего времени считался один из штаммов золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), размером 0,4 микрон (10 000 микрон = 1 см). Но несколько лет назад в грунтовых водах американского города Райфл (штат Колорадо) была найдена бактерия, которая «имеет настолько малый размер, насколько это позволяет сама жизнь» — всего лишь 0,009 микрон. Она примерно в 44 раза мельче зловредного стафилококка.
Вирусы-гиганты по размеру сходны с бактериями-лилипутами. Их открыли совсем недавно, объединили в две семьи – марселлевирусы и мимивирусы. Первые, вроде бы, не патогенные. Или, по крайней мере, ни в чем таком замечены пока не были. А вторые находят в легких больных пневмонией.
Самые мелкие вирусы – представители семьи пикорнавирусов. Они по форме похожи на икосаэдры, по размеру мельче молекулы гемоглобина. Некоторые из них ужасно вредные, вызывают полиомиелит, ящур, гепатит А и ринит.
У патогенных бактерий и вирусов разные способы захвата территорий, то есть, наших организмов.
Болезнетворные бактерии существа, мягко скажем, безмозглые, на пять шагов вперед не думают, стратегию не просчитывают. Увидели подходящий для захвата организм, скомандовали «Все на абордаж!» и понеслись толпой.
Дальше стали табором там, куда проникли, начали пить-есть и все остальное, разрушать наши клетки продуктами своей жизнедеятельности – токсинами. Не прячутся, не мимикрируют, жрут и плодятся, оккупируя все новые территории.
Если их вовремя не остановить, захваченный бактериями организм может погибнуть.
От момента вторжения до начала заболевания обычно проходит одна- две недели. Но бывают и скоротечные бактериальные инфекции, у таких инкубационный период составляет 3-5 дней.
Самые известные бактериальные инфекции: туберкулез, тиф, чума, холера, сибирская язва, дифтерия, столбняк, коклюш, менингит.
К чести бактерий надо сказать, что не все они болезнетворные. Полезных бактерий на земле очень много. Полезные бактерии занимаются изготовлением сыра, йогурта, кефира и почвы – плодородного слоя земли. Еще они поддерживают запасы углекислого газа и кислорода в атмосфере. А также помогают нам переваривать пищу, производить витамины и даже бороться со своими зловредными собратьями.
Вирус – он совсем другой. Он очень хитрый и очень умный. Вирусу ведь нужно не просто проникнуть в наш организм, но и влезть внутрь клетки, обмануть иммунитет, прикинуться своим.
Каждая клетка состоит из трех частей: ядро, цитоплазма и клеточная мембрана. (Это упрощенное представление, но нам в дебри цитологии сейчас лезть не обязательно:) Клеточная мембрана – это трехслойная липопротеиновая (жиро-белковая) оболочка, которая защищает клетку от повреждений и проникновений, обеспечивает обмен веществ. Откуда мембрана знает, какие вещества можно пропустить внутрь, а какие нельзя? А для этого у нее есть специальные рецепторы, которые опознают своих.
Очень многие, необходимые для жизнедеятельности клетки вещества, будь то питание или строительные материалы, доставляются специальными транспортными белками. У каждого такого «грузовичка» есть специальный пропуск. Рецепторы клеточной мембраны сканируют пропуск и разрешают транспортному белку доставить груз внутрь клетки.
Вирусы научились подделывать пропуск. Для этих целей у них поверх собственной белковой оболочки, которая называется белковый капсид, есть дополнительная оболочка – суперкапсид. Этот суперкапсид «сшит» из натыренных у хозяйских клеток фрагментов мембран и содержит специальный белок-слияния.
Рецепторы клеточной мембраны не распознают подделку и пропускают вирус внутрь клетки.
А иногда вирусу помогают проникнуть в клетку так называемые белки-предатели. Они вступают в преступный сговор с белками слияния и распахивают перед вирусом ворота.
Обосновавшись внутри клетки, вирус запускает программу переустановки. Он заменяет хозяйский генетический материал своим и заставляет клетку штамповать копии себе подобных. Воспроизводство идет очень быстро. Обманутая клетка работает на износ, истощается и в конце-концов гибнет от непосильной каторги.
Поскольку вирусы плодятся быстрее бактерий, инкубационный период вирусных заболеваний очень короткий – от суток до 5 дней.
Но некоторые вирусы ведут себя иначе. Они прячутся внутри клетки и тихо живут там месяцами и годами, поджидая удобный случай. (Такое скрытное существование называется латентность или латентный период). Вспышку может спровоцировать стресс или какое-то заболевание. Возможно, вирус понимает, что своих сил у него не хватит, нужно дождаться, пока организм ослабнет по каким-то другим причинам.
К слову говоря, бактерии тоже применяют подобную тактику и часто нападают на организм, уже ослабленный вирусной инфекцией.
Самые распространенные вирусные инфекции – это грипп, корь, краснуха, свинка, ветряная оспа и натуральная, полиомиелит, бешенство, гепатит. Теперь вот еще и корона.
Бывают ли полезные вирусы? Конечно. В первую очередь это бактериофаги, в дословном переводе «пожирающие бактерий». По некоторым данным общее количество бактериофагов в природе равно общему количеству бактерий. Считается, что это самые древние вирусы.
Латентные вирусы герпеса, как это ни странно прозвучит, помогают нашим иммунным клеткам-киллерам (Т-киллерам) распознавать раковые клетки и клетки, захваченные другими вирусами. Герпесвирусы занимаются этим, конечно же, не по доброте душевной, а для своего выживания. Они вынуждены защищать свой дом родной. Но в то же самое время вирусы герпеса отчасти виновны в возникновении болезни Альцгеймера.
Вирусы и бактерии – не единственные представители микромира. Есть еще археи, грибы, протисты. Они обитают повсеместно, живут даже в горячих источниках и вечной мерзлоте, выживают в агрессивных средах и при сильном ионизирующем излучении, без доступа света и кислорода.
Представим себе на мгновенье, что человеку удалось победить микромир. Нет больше ни бактерий, ни вирусов. Но нет и почвы. Нет атмосферы. Нет растений и животных. Не говоря уже о пиве, сыре, кефире и мясе. Нет и человека.
Вирусы и бактерии истинные хозяева Земли. Они ее создали, они на ней и живут. А мы пользуемся плодами их трудов и для некоторых из них обеспечиваем собой комфортное проживаниеJ)