Гіпотези походження вірусів. Роль вірусів у еволюції організмів.

Гіпотези походження вірусів.

На сьогодні не існує єдиної точки зору щодо походження вірусів. У вірусології розглядають три основні гіпотези.

Згідно з гіпотезою регресивної (від лат. регрессус – зворотний рух, повернення) еволюції, віруси утворилися з клітин, які втратили органели. На користь цієї гіпотези свідчать особливості будови багатьох ДНК-вмісних вірусів. На жаль, переконливих доказів цієї гіпотези немає.

Згідно з гіпотезою паралельної еволюції, віруси виникли у прадавні часи незалежно від клітин, використовуючи їхні можливості до перетворення енергії та синтезу білків. Останнім часом більшість учених схиляється саме до цієї гіпотези, оскільки на її користь з’являється дедалі більше доказів, зокрема щодо еволюції РНК. Недоліки: гіпотеза коеволюції суперечить визначенню вірусів як неклітинних часток, що залежать від клітини-хазяїна.

Відповідно до гіпотези «скажених генів», яку запропонував Дж. Уотсон, віруси – ділянки спадкового матеріалу клітин, які вийшли зпід їхнього контролю й почали існувати самостійно. Недоліки: гіпотеза втечі не пояснює появу капсиду та інших частин вірусної частки.

Таким чином, жодна гіпотеза не може пояснити всі факти. Пошук гіпотез, що можуть достовірно пояснити походження вірусів, тривають.

Перегляньте відео про те, звідки взялися віруси і бактерії:

1. Назвіть гіпотези, які пояснюють походження вірусів.

2. Яка з них, на вашу думку, найбільш імовірна?

Роль вірусів в еволюції органічного світу.

Спадковий матеріал вірусів можна знайти будьде – від легень здорової людини, які до виявлення в них генетичних елементів вірусів вважали стерильними, до глибин Світового океану.

Віруси здатні змінювати свої властивості, завдяки чому ми можемо перехворіти на одне й те саме вірусне захворювання декілька разів. Розглянемо це на прикладі РНКвмісного вірусу грипу. Геном вірусу складається з восьми фрагментів РНК, у яких закодовано десять білків, серед яких поверхневі – гемаглютиніни (по значають Н), та ферменту нейрамінідази (N). Різні штами вірусу відріз няються за цими білками. У назві штаму вказують тип гемаглютиніну та нейрамінідази (H1N1). Насамперед сама по собі РНК вірусу здатна змінюватись унаслідок мутацій. Так утворюються генетично неоднорідні штами вірусів.

Штамами називають відмінні між собою варіанти одного виду вірусу (аналогами можуть бути штами бактерій – нащадки однієї клітини).

Але головна причина мінливості вірусів в іншому. Наприклад, віруси грипу людини дуже споріднені з вірусами грипу диких птахів і свиней. Вважають, що вірус грипу потрапив до людської популяції саме від птахів. Це підтверджує той факт, що нині для вірусів, виділених від птахів, відомі всі можливі комбінації 16 типів особливого поверхневого білка гемаглютиніну (Н) та 9 типів ферменту нейрамінідази (N). Водночас для вірусів людини відома тільки незначна частина таких комбінацій, якот H1N1 (так званий свинячий грип) або H3N2.

Занепокоєність світової спільноти можливим розвитком епідемії «пташиного грипу» якраз і пов’язують з тим, що з’являється новий тип білка гемаглютиніну, який раніше не траплявся в оболонці вірусів людини, – H5N1. Але і вже добре відомий тип H1N1 може знову стати дуже небезпечним для людини після його адаптації до організму свині.

Як вірус набуває нових ознак?

Коли в одну клітину потрапляє не один, а два віруси або більше (таке трапляється часто), можливий обмін однією або декількома ділянками РНК між різними вірусами. У такий спосіб віруси можуть набувати нових властивостей, насамперед можливості «втечі» від імунного нагляду організму хазяїна. Такий обмін сегментами генома у вірусу грипу дістав назву реасортації. Учені припускають, що саме так з’явився вірус грипу, який спричинив епідемію «іспанки» 1918 року.

Віруси, здатні спричиняти «застуду» в людини, – риновіруси впливають на організм досить м’яко. До 40 % людей, у яких виявляли цей вірус, навіть не відчували симптомів захворювання. Більшість з тих, у кого такі симптоми розвиваються, одужують за тиждень. Проте риновіруси, з одного боку, можуть «відкривати шлях» іншим збудникам, значно небезпечніших хвороб, а з другого – позитивно впливають на свого хазяїна. Людина, яка в дитинстві хворіла на риновірусну «застуду», менш схильна до захворювань, пов’язаних з імунними розладами.

Обмін фрагментами (реасортація) молекул РНК у вірусу грипу. Завдання:

визначте, скільки нових штамів вірусу з’явилося внаслідок реасортації?

Як віруси використовуються у біологічних методах боротьби зі шкідливими видами?

Біологічні методи боротьби – це використання вірусів, організмів або продуктів їхньої життєдіяльності для запобігання або зменшення шкоди, що її завдають шкідники. Метою біологічних методів боротьби є не повне винищення виду, а утримання його кількості на оптимальному рівні. Вперше біологічний метод боротьби з використанням вірусів застосували для боротьби з кроликами в Австралії. Популяцію цих тварин заразили вірусом міксоматозу. Хвороба швидко поширилась і призвела до загибелі 99,8 % кролів, що на певний термін знизило їхню чисельність. У кроликів, які вижили, сформувався імунітет проти міксоматозу. Для боротьби з цими тваринами дещо пізніше почали застосовувати вірус геморагічної лихоманки кролів.

Кільчастий шовкопряд: 1 – гусениця; 2 – доросла комаха

Найчастіше використовують віруси для боротьби з комахами-шкідниками. Наприклад, представники бакуловірусів можуть спричиняти поліедрози і гранульози у таких комах, як непарний та кільчастий шовкопряди, американський білий метелик, соснова совка, пильщики та ін.

Так, в Канаді, в провінції Онтаріо, для боротьби з ялиновим пильщиком використали вірусний препарат поліедрозу. Хвороба різко знизила чисельність шкідника, і було збережено великі площі лісів.

З метою збільшення патогеності вірусів у їхній генетичний матеріал вбудовують чужорідні гени.

Наприклад, у геном вірусів поміщали ген отрути скорпіонів, гени гормонів, що порушують нормальний розвиток комах.

Отже, використання вірусів для боротьби зі шкідниками є перспективним напрямом у застосуванні біологічних методів.

Перегляньте відео:

1. Які віруси використовують у біологічному методі боротьби зі шкідниками?

2. Завдяки яким процесам збільшується різноманітність вірусів?

3. Яка роль вірусів в еволюції органічного світу?

4. Яким може бути позитивний вплив вірусів на організм хазяїна?