Операция выполнена!
Закрыть

Вирусы - это одновременно и злодеи, и герои жизни, какой мы ее знаем

У вирусов плохая репутация. Они ответственны за пандемию COVID-19 и длинный список болезней, которые мучают человечество с незапамятных времен. Есть ли в них что-то хорошее?

Многие биологи считают, что есть, такие типы вирусов: бактериофаги или вирусы, заражающие бактерии. Когда ДНК этих вирусов попадает в клетку, она может содержать инструкции, позволяющие клетке выполнять новые трюки.

Могучая сила бактериальных вирусов
Бактериофаги, или сокращенно фаги, держат под контролем популяции бактерий как на суше, так и в море. Ежедневно они убивают до 40% бактерий в океанах, помогая контролировать цветение бактерий и перераспределение органических веществ.

Их способность избирательно убивать бактерии также радует врачей. Природные и сконструированные фаги успешно используются для лечения бактериальных инфекций, которые не поддаются антибиотикам. Этот процесс, известный как фаговая терапия, может помочь в борьбе с устойчивостью к антибиотикам.

Последние исследования указывают на еще одну важную функцию фагов: они могут быть самыми лучшими генетическими мастерами природы, создающими новые гены, которые клетки могут перестраивать для получения новых функций.

Фаги являются самой распространенной формой жизни на планете: в любой момент в мире насчитывается не один миллион - это единица с 31 нулем после нее. Как и все вирусы, фаги имеют высокую скорость репликации и мутации, то есть при каждом размножении они образуют множество вариантов с различными характеристиками.

Большинство фагов имеют жесткую оболочку, называемую капсидом, которая заполнена их генетическим материалом. Во многих случаях оболочка имеет больше места, чем требуется фагу для хранения ДНК, необходимой для его репликации. Это означает, что у фагов есть место для хранения дополнительного генетического багажа: генов, которые на самом деле не нужны для выживания фага и которые он может изменять по своему усмотрению.

Как бактерии перенастроили вирусный переключатель?
Чтобы понять, как это происходит, давайте более подробно рассмотрим жизненный цикл фага.

Фаги бывают двух основных видов: умеренные и вирулентные. Вирулентные фаги, как и многие другие вирусы, действуют по программе "вторжение-репликация-убийство". Они проникают в клетку, захватывают ее компоненты, создают свои копии и вырываются наружу.

Фаги умеренного типа, с другой стороны, играют в долгую игру. Они соединяют свою ДНК с ДНК клетки и могут лежать в спящем состоянии годами, пока что-то не вызовет их активацию. Тогда они возвращаются к вирулентному поведению: реплицируются и вырываются наружу.

Многие умеренные фаги используют повреждение ДНК в качестве пускового механизма. Это своего рода сигнал "Хьюстон, у нас проблема". Если ДНК клетки повреждается, это означает, что ДНК фага-резидента, скорее всего, будет повреждена следующей, поэтому фаг мудро решает перепрыгнуть на другой корабль. Гены, которые направляют фаг на репликацию и вырываются наружу, выключены, если не обнаружено повреждение ДНК.

Бактерии перенастроили механизмы, контролирующие этот жизненный цикл, чтобы создать сложную генетическую систему, которую ученые изучают уже более двух десятилетий.

Бактериальные клетки также заинтересованы в том, чтобы знать, не повреждается ли их ДНК. Если это так, они активируют набор генов, которые пытаются восстановить ДНК. Эта реакция известна как бактериальная реакция SOS, потому что если она не сработает, клетка погибнет. Бактерии организуют SOS-ответ с помощью белка, похожего на переключатель, который реагирует на повреждения ДНК: Он включается, если есть повреждение, и выключается, если его нет.

Возможно, что бактериальные и фаговые переключатели эволюционно родственны. В связи с этим возникает вопрос: Кто изобрел переключатель, бактерии или вирусы?

Предыдущие исследования и работы других исследователей показывают, что фаги сделали это первыми. В нашем недавнем докладе мы обнаружили, что SOS-реакция бактерий Bacteroidetes, группы бактерий, составляющих до половины бактерий, живущих в вашем кишечнике, находится под контролем фагового переключателя, который был перенастроен для реализации собственных сложных генетических программ бактерий. Это позволяет предположить, что бактериальные SOS-переключатели на самом деле являются фаговыми переключателями, которые были перенастроены много веков назад.

Не только бактериальные переключатели оказываются изобретениями фага. Прекрасная детективная работа показала, что бактериальный ген, необходимый для деления клеток, также возник в результате "одомашнивания" гена токсина фага. А многие системы бактериальной атаки, такие как токсины и генетическое оружие, используемое для их введения в клетки, а также камуфляж, который они используют для уклонения от иммунной системы, известны или подозреваются в фаговом происхождении.

Положительные стороны вирусов.
Хорошо, подумаете вы, фаги - это здорово, но вирусы, которые нас заражают - это, конечно, не круто. Тем не менее, появляется все больше доказательств того, что вирусы, заражающие растения и животных, также являются основным источником генетических инноваций в этих организмах. Например, было показано, что одомашненные вирусные гены играют ключевую роль в эволюции плаценты млекопитающих и в поддержании влажности кожи человека.

Последние данные свидетельствуют о том, что даже ядро клетки, в котором находится ДНК, также могло быть вирусным изобретением. Исследователи также предположили, что предки современных вирусов могли быть пионерами в использовании ДНК в качестве первичной молекулы для жизни. Не такой уж маленький подвиг.

Поэтому, хотя вы привыкли считать вирусы квинтэссенцией злодея, они, возможно, являются мощным двигателем генетических инноваций в природе. Люди существуют сегодня, скорее всего, благодаря им.

ДРУГИЕ СТАТЬИ
30.07.2026
Постоянная база на Луне к 2030 году: что нужно учесть и где её построить Весной 2026 года космос снова зазвучал в новостях. Миссия Artemis II облетела Луну с четырьмя астронавтами, а NASA объявило о цели построить постоянную лунную базу к 2030 году. Вместе с этим агентство обозначило чёткий план по высадке людей на поверхность Луны, чтобы научиться жить и работать за пределами Земли — прежде чем отправиться дальше, на Марс. Да, мы снова летим на Луну, но на этот раз — чтобы остаться. Как геолог, я изучаю Луну и пилотируемые космические миссии уже 40 лет. Когд
29.07.2026
Отсутствие пирогов вместо пачки лжи: что оговорки по Спунеру рассказывают о том, как мозг производит речь «Вы прошипели лекцию тайны. Более того, вы откусили целого червя!» Если вы никогда не слышали эту фразу, вы, вероятно, понятия не имеете, что она означает. Её якобы произнёс рассеянный преподобный Уильям Арчибальд Спунер после того, как студент пропустил его лекцию по истории и потерял весь семестр. Эти случайные перестановки звуков, известные как спунеризмы, — одни из самых известных речевых ошибок. Они могут быть восхитительно смешными
27.07.2026
Ближе к Солнцу — но холоднее: почему Венера горячее Меркурия 4,5 миллиарда лет назад, когда Солнечная система только формировалась, Венера была, вероятно, тропическим раем. Океаны воды покрывали её поверхность, а облака плыли по небу. В то время Меркурий — ближайшая к Солнцу планета — был, несомненно, самым горячим местом в системе. Но затем Солнце стало ярче, и серия событий, известных как неконтролируемый парниковый эффект, подняла температуру на поверхности Венеры далеко за пределы меркурианской. Безусловно, как самая близкая к Солнцу пла
23.07.2026
Мяч круглый — и, вопреки мнению вратарей, на этом чемпионате мира он работает отлично Что показали ваши лабораторные тесты? Мои коллеги из Университета Цукуба в Японии взяли мяч чемпионата мира, просверлили в нём маленькое отверстие, насадили на стержень, прикрепили датчики силы и поместили в аэродинамическую трубу, чтобы получить всевозможные аэродинамические данные. Они отправили эти данные мне, чтобы я посмотрел, как моделирование траектории мяча предсказывало его поведение по сравнению с предшественниками. Ключевым фактором являет
ПИШИТЕ

Техническая поддержка проекта ВсеТут

info@vsetut.pro