«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 05 (12)

По способу воспроизведения генетического материала вирусы делят на 7 больших групп:

Вирусы с позитивным РНК-геномом содержат матричную РНК (мРНК), с которой сразу после попадания вируса в клетку начинается синтез вирусных белков, а размножение самой РНК происходит позже. Таковы вирус полиомиелита, клещевого энцефалита, вирус мозаики табака.

Вирусы с отрицательным РНК-геномом содержат РНК, комплиментарную мРНК. Они вводят в клетку не саму РНК, а содержащий ее вирусный фермент — РНК-зависимую РНК-полимеразу, с которого синтезируется мРНК, а затем — вирусные белки, в том числе вирусный фермент. Представители этого типа вирусов — корь, вирусы гриппа, вирусы желтой карликовости картофеля. Подобен механизм репликации вирусов, содержащих вместе с отрицательной РНК участки РНК прямой полярности. К ним относятся геморрагические лихорадки — тяжелые заболевания человека.

Вирусы с двуцепочной РНК вводят в клетку одновременно РНК и РНК-зависимую РНК-полимеразу. Благодаря РНК-полимеразе клетка синтезирует мРНК, а благодаря мРНК — белки и РНК-полимеразу, которые вместе образуют двуцепочную РНК для нового вириона. Двуцепочную РНК имеют ротавирусы, вызывающие расстройства кишечника.

Вирусы с двуцепочной ДНК реплицируют в клетке, когда с одной цепочки вирусной ДНК ДНК-зависимая РНК-полимераза клетки создает мРНК (транскрипция), которые синтезируют белки для вируса, а с другой — ДНК-зависимая ДНК-полимераза синтезируют вирусную ДНК (репликация). Так размножаются герпес и оспа.

Вирусы с одноцепочной ДНК могут содержать положительную или отрицательную цепочку ДНК, которая попадая в клетку, превращается сначала в двуцепочную форму, а затем действует в клетке как двуцепочная.

Ретровирусы содержат одну положительную цепочку РНК, но в вирусном геноме ретровирусов закодирован необычный фермент — ревертаза, который обладает свойствами как и РНК-зависимой, так и ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. Этот фермент попадает в клетку вместе с РНК и обеспечивает синтез ее копии сначала в одноцепочной, затем — в двуцепочной форме. После этого начинается синтез вирусных белков. К ретровирусам относятся вирусы злокачественных новообразований и ВИЧ.

Ретроидные вирусы состоят из двуцепочной ДНК, с которой сначала считывается вирусная мРНК (это делает клеточная ДНК-зависимая РНК-полимераза), которая служит матрицей для синтеза вирусных белков и ДНК. Синтез ДНК осуществляет фермент, схожий с ревертазой, по схеме ретровирусов. Самый известный ретроидный вирус — гепатит В.

Таким образом, различия между типами вирусов громадны. Например, отличие вируса гепатита А (с позитивным РНК-геномом) от гепатита В (ретроидный вирус) более фундаментально, чем отличие микроба от слона. Гепатиты С и Е, хотя и являются вирусами с позитивным РНК-геномом, принадлежат к разным с гепатитом А семействам, причем гепатит С имеет липопротеидную оболочку. Несмотря на гигантское различие, все они вызывают сходные по симптомам заболевания.

Взаимодействие вирусов с клетками бывает двух типов: продуктивное и соглашательное.

Продуктивное размножение происходит постоянно, независимо от «расписания» клетки. Оно может приводить к гибели клетки — когда исчерпаются ее ресурсы, а может быть медленным, с развитием хронического инфекционного процесса — клетка жива, хотя и не здорова.

Соглашательные вирусы подчиняются внутреннему ритму клетки — их геном включается в состав клеточной хромосомы. При делении клетки вирусы попадают вместе с хромосомами в новую клетку. Вирус может затаиться на определенное время, а после интенсивно размножаться, пока новые вирионы не выйдут из разрушенной клетки, а может постоянно производить новые вирионы, при этом не разрушая клетку. Так поступают ретровирусы, долгое пребывание которых в клетке меняет ее свойства, и она может переродиться в раковую.

Причиной гибели зараженной клетки могут быть три механизма: работа вируса, «истощающая» клетку; защитная реакция клетки, запускающая генетическую программу ее гибели (апоптоз); и иммунная система организма, уничтожающая зараженную клетку.

Слева: Yersinia pestis — возбудители бубонной чумы. Справа: бубонная чума — гравюра 1411 года

Пандемии

Пандемия (от греч. Pandemia — весь народ) — эпидемия, захватывающая значительную часть населения страны, группы стран или континента. Причинами первых пандемий стало одомашнивание животных и как следствие мутация вирусов животных так, что они теперь могли поражать людей, другая причина пандемий — разрастание городов и антисанитария.

Первым массовую эпидемию описал историк Фукидид — в 430 г до н. э. неизвестная болезнь, пришедшая из Эфиопии, за 4 года уничтожила четверть афинян.

«Чума Антониана» уничтожила в Риме в 165–180 годах 5 млн. человек, в том числе двух императоров. Согласно историку Дио Кассио были дни, когда в Риме умирало до 2 тыс. человек. Чума была занесена солдатами с ближневосточных походов.