Вирусын гарал үүслийн нууц

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Вирус бараг л амьд байдаггүй. Гэсэн хэдий ч тэдний гарал үүсэл, хувьсал нь "хэвийн" эсийн организм үүсэхээс ч бага ойлгогддог. Өмнө нь хэн, анхны эсүүд эсвэл анхны вирусууд үүссэн нь тодорхойгүй байна. Магадгүй тэд үргэлж амьдралыг сүйрлийн сүүдэр шиг дагалдан явсан байх.

Асуудал нь вирусууд нь уургийн бүрхүүлд бүрхэгдсэн геномын (ДНХ эсвэл РНХ) хэсгүүдээс өөр зүйл биш юм. Тэд чулуужсан олдворуудад ямар ч ул мөр үлдээдэггүй бөгөөд тэдний өнгөрсөн үеийг судлахад орчин үеийн вирусууд болон тэдгээрийн геномууд л үлдэж байна.

Биологичид харьцуулах, ижил төстэй байдал, ялгааг олж илрүүлэх, янз бүрийн вирусуудын хоорондын хувьслын холбоог олж илрүүлж, тэдгээрийн хамгийн эртний шинж чанарыг тодорхойлдог. Харамсалтай нь вирус нь ер бусын хувьсах, олон янз байдаг. Тэдний геномыг зөвхөн ДНХ-ийн гинжээр төлөөлдөггүй (манай орны хувьд, жишээлбэл, герпес вирус), мөн түүнтэй холбоотой РНХ молекул (коронавирусын адил) гэдгийг санахад хангалттай.

Вирусын ДНХ / РНХ молекул нь дан эсвэл хэсэгчилсэн, шугаман (аденовирүс) эсвэл дугуй хэлбэртэй (полиомавирус), нэг судалтай (анелловирус) эсвэл хоёр судалтай (бакуловирус) байж болно.

Харааны шинжлэх ухаан Томуугийн A / H1N1 вирус

Вирусын тоосонцоруудын бүтэц, тэдгээрийн амьдралын мөчлөгийн онцлог, ердийн харьцуулалтад ашиглаж болох бусад шинж чанарууд нь ялгаатай биш юм. Эрдэмтэд эдгээр бэрхшээлийг хэрхэн даван туулж байгаа талаар та энэ нийтлэлийн төгсгөлд уншиж болно. Одоохондоо бүх вирусууд юугаараа нийтлэг байдгийг санацгаая: тэд бүгд шимэгч юм. Эзэмшигч эсийн биохимийн механизмыг ашиглахгүйгээр бие даан бодисын солилцоог явуулж чаддаг нэг ч вирус мэдэгддэггүй.

Ямар ч вирус нь уураг нийлэгжүүлэх рибосом агуулдаггүй бөгөөд хэн ч ATP молекул хэлбэрээр энерги үйлдвэрлэх боломжийг олгодог системийг агуулдаггүй. Энэ бүхэн нь тэднийг үүрэг хариуцлагатай, өөрөөр хэлбэл болзолгүй эсийн доторх шимэгчид болгодог: тэд өөрсдөө оршин тогтнох боломжгүй байдаг.

Хамгийн анхны бөгөөд хамгийн алдартай таамаглалуудын нэгээр эсүүд анх гарч ирсэн бөгөөд зөвхөн дараа нь энэ хөрсөн дээр бүх төрлийн вирусын ертөнц үүссэн нь гайхах зүйл биш юм.

Регрессив байдлаар. Нарийн төвөгтэй байдлаас энгийн рүү

Рикетси буюу бактери ч гэсэн эсийн доторх шимэгчдийг авч үзье. Түүнээс гадна тэдний геномын зарим хэсэг нь эукариот эс, түүний дотор хүний митохондрид агуулагддаг ДНХ-тэй ойрхон байдаг. Тэд хоёулаа нийтлэг өвөг дээдэстэй байсан бололтой, гэхдээ эсийг халдварладаг "митохондрийн шугам" -ыг үндэслэгч нь түүнийг устгаагүй боловч санамсаргүй байдлаар цитоплазмд хадгалагдан үлджээ.

Үүний үр дүнд энэ нянгийн үр удам илүү их хэрэгцээгүй генүүдээ алдаж, бусад бүх зүйлийн оронд ATP молекулуудаар хостуудыг хангадаг эсийн органеллууд болж доройтсон. Вирусын гарал үүслийн талаархи "регрессив" таамаглал нь тэдний өвөг дээдсүүдэд ийм доройтол тохиолдсон байж магадгүй гэж үздэг: нэг удаа бүрэн бие даасан, бие даасан эсийн организмууд хэдэн тэрбум жилийн турш шимэгчдийн амьдралын туршид тэд илүүдэл бүхнээ алдаж байв.

Саяхан пандоравирус эсвэл мимивирус зэрэг аварга том вирусууд олдсоноор энэ хуучин санаа сэргэсэн юм. Тэд маш том биш (мимивирусын бөөмийн диаметр нь 750 нм хүрдэг - харьцуулахын тулд томуугийн вирүсийн хэмжээ 80 нм байдаг), гэхдээ тэд бас маш урт геномтой (мимивирусын 1.2 сая нуклеотидын холбоосын эсрэг хэдэн зуун) байдаг. нийтлэг вирусууд), олон зуун уургийг кодлодог.

Тэдгээрийн дотор ДНХ-ийг хуулбарлах, "засварлах" (засварлах), элч РНХ, уураг үйлдвэрлэхэд шаардлагатай уураг байдаг.

Эдгээр шимэгч хорхойнууд эзэнээсээ хамаагүй бага хамааралтай байдаг бөгөөд тэдний гарал үүсэл нь эрх чөлөөтэй амьдардаг өвөг дээдсээс гаралтай нь илүү үнэмшилтэй харагдаж байна. Гэсэн хэдий ч энэ нь гол асуудлыг шийдэж чадахгүй гэж олон шинжээчид үзэж байна - бүх "нэмэлт" генүүд хожим нь эзэмшигчээс зээлсэн аварга том вирусуудаас гарч ирж магадгүй юм.

Эцсийн эцэст, удамшлын кодын зөөвөрлөгчийн хэлбэрт хүртэл нөлөөлж, РНХ вирус үүсэхэд хүргэж болзошгүй паразит доройтлыг төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Вирусын гарал үүслийн талаархи өөр нэг таамаглалыг адилхан хүндэтгэдэг нь гайхах зүйл биш юм - огт эсрэгээрээ.

Прогрессив. Энгийнээс нарийн төвөгтэй рүү

Геном нь нэг судалтай РНХ молекул (жишээлбэл, ХДХВ) байдаг ретровирусуудыг харцгаая. Нэгэнт эзэн эсэд ийм вирус нь тусгай фермент, урвуу транскриптазыг ашигладаг бөгөөд үүнийг ердийн давхар ДНХ болгон хувиргаж, дараа нь эсийн "ариун" -ын цөмд нэвтэрдэг.

Энд вирусын өөр нэг уураг болох интеграз ажиллаж, вирусын генийг эзнийхээ ДНХ-д оруулдаг. Дараа нь эсийн өөрийн ферментүүд тэдэнтэй ажиллаж эхэлдэг: тэд шинэ РНХ үүсгэдэг, тэдгээрийн үндсэн дээр уураг нийлэгжүүлдэг гэх мэт.

Харааны шинжлэх ухаан Хүний дархлал хомсдолын вирус (ХДХВ)

Энэ механизм нь хөдөлгөөнт генетикийн элементүүдийн нөхөн үржихүйтэй төстэй юм - ДНХ-ийн хэлтэрхийнүүд нь бидэнд хэрэгтэй мэдээллийг авч явдаггүй, гэхдээ бидний геномд хадгалагдаж, хуримтлагддаг. Тэдгээрийн зарим нь ретротранспозонууд нь үржиж, шинэ хуулбараар тархах чадвартай байдаг (хүний ДНХ-ийн 40 гаруй хувь нь ийм "хог" элементүүдээс бүрддэг).

Үүний тулд тэдгээр нь урвуу транскриптаза ба интегразыг хоёуланг нь кодлодог хэсгүүдийг агуулж болно. Үнэн хэрэгтээ эдгээр нь зөвхөн уургийн давхаргагүй бараг бэлэн ретровирусууд юм. Гэхдээ түүнийг олж авах нь цаг хугацааны асуудал юм.

Энд тэндгүй геномд шингэсэн хөдөлгөөнт генийн элементүүд шинэ эзэн генийг барьж авах чадвартай. Тэдгээрийн зарим нь капсид үүсэхэд тохиромжтой байж болно. Олон уураг нь илүү төвөгтэй бүтэцтэй болж өөрөө угсардаг. Жишээлбэл, нейронуудын үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг ARC уураг нь аяндаа чөлөөт хэлбэрээр атираат вирустэй төстэй тоосонцор болж, дотор нь РНХ-ийг ч авч явдаг. Ийм уургийг нэгтгэх нь 20 орчим удаа тохиолдож, дугтуйны бүтцээрээ ялгаатай орчин үеийн томоохон вирусын бүлгүүдийг үүсгэдэг гэж үздэг.

Зэрэгцээ. Амьдралын сүүдэр

Гэсэн хэдий ч хамгийн залуу бөгөөд хамгийн ирээдүйтэй таамаглал нь вирусууд эхний эсүүдээс хожимдохгүй гарч ирсэн гэж үзвэл бүх зүйлийг эргүүлж өгдөг. Эрт дээр үед амьдрал хараахан болоогүй байхад өөрийгөө хуулбарлах чадвартай, өөрийгөө хуулбарлах чадвартай молекулуудын прото-хувьсал "анхны шөл" -д явагдаж байв.

Аажмаар ийм системүүд илүү төвөгтэй болж, том, том молекулын цогцолбор болж хувирав. Тэдний зарим нь мембран нийлэгжүүлэх чадвартай болж, прото-эсүүд болмогц бусад нь вирусын өвөг дээдэс болсон.

Энэ нь амьдралын эхэн үед, бактери, археа, эукариотуудыг салгахаас өмнө болсон юм. Тиймээс тэдний (мөн маш өөр) вирусууд нь амьд ертөнцийн бүх гурван домэйны төлөөлөгчдөд халдварладаг бөгөөд вирусуудын дунд РНХ агуулсан маш олон вирус байж болно: энэ нь РНХ нь "өвөг дээдсийн" молекулууд, өөрийгөө хуулбарлах, хувьсал гэж үздэг. үүнээс амьдрал бий болоход хүргэсэн.

Эхний вирусууд нь ийм "түрэмгий" РНХ молекулууд байж болох бөгөөд зөвхөн дараа нь уургийн бүрхүүлийг кодлодог генийг олж авсан. Үнэн хэрэгтээ зарим төрлийн хясаа бүх амьд организмын сүүлчийн нийтлэг өвөг дээдэс (LUCA) -аас өмнө ч гарч ирсэн байж болох нь батлагдсан.

Гэсэн хэдий ч вирусын хувьсал нь эсийн организмын бүх ертөнцийн хувьслаас ч илүү будлиантай газар юм. Тэдний гарал үүслийн талаархи гурван үзэл бодол хоёулаа үнэн байх магадлалтай. Эдгээр эсийн доторх шимэгчид нь маш энгийн бөгөөд нэгэн зэрэг олон янз байдаг тул өөр өөр бүлгүүд бие биенээсээ үл хамааран үндсэндээ өөр өөр үйл явцын явцад гарч ирж болно.

Жишээлбэл, ижил том ДНХ агуулсан вирусууд нь өвөг дээдсийн эсүүд, зарим РНХ агуулсан ретровирусууд - хөдөлгөөнт генетикийн элементүүдээр "тусгаар тогтнолоо олж авсны дараа" задралын үр дүнд үүсч болно. Гэхдээ бид энэ мөнхийн аюулын илрэл нь хараахан нээгдээгүй, үл мэдэгдэх шал өөр механизмд өртэй байж магадгүй юм.

Геном ба ген. Вирусын хувьслыг хэрхэн судалдаг

Харамсалтай нь вирусууд гайхалтай тогтворгүй байдаг. Тэдэнд ДНХ-ийн эвдрэлийг засах систем байхгүй бөгөөд аливаа мутаци нь цаашдын сонголтоор геномд үлддэг. Үүнээс гадна нэг эсийг халдварладаг өөр өөр вирусууд нь ДНХ (эсвэл РНХ) хэсгүүдийг амархан сольж, шинэ рекомбинант хэлбэрийг үүсгэдэг.

Эцэст нь, үеийн өөрчлөлт ер бусын хурдан явагддаг - жишээлбэл, ХДХВ-ийн амьдралын мөчлөг ердөө 52 цаг байдаг бөгөөд энэ нь хамгийн богино наслалтаас хол байдаг. Эдгээр бүх хүчин зүйлүүд нь вирусын хурдан хэлбэлзлийг хангадаг бөгөөд энэ нь тэдний геномын шууд шинжилгээг ихээхэн хүндрүүлдэг.

Үүний зэрэгцээ, вирус нь эсэд нэг удаа орохдоо ердийн шимэгчийн програмаа ажиллуулдаггүй - зарим нь ийм байдлаар бүтээгдсэн бол зарим нь санамсаргүй бүтэлгүйтлийн улмаас үүсдэг. Үүний зэрэгцээ тэдний ДНХ (эсвэл өмнө нь ДНХ болж хувирсан РНХ) нь эзнийхээ хромосомтой нэгдэж энд нуугдаж, эсийн өөрөө олон генийн дунд алдагдаж чаддаг. Заримдаа вирусын геном дахин идэвхжиж, заримдаа ийм далд хэлбэрээр үлдэж, үеэс үед дамждаг.

Эдгээр эндоген ретровирусууд нь бидний геномын 5-8 хүртэлх хувийг эзэлдэг гэж үздэг. Тэдний хувьсах чадвар тийм ч их байхаа больсон - эсийн ДНХ тийм ч хурдан өөрчлөгддөггүй бөгөөд олон эст организмын амьдралын мөчлөг хэдэн цаг биш, хэдэн арван жил хүрдэг. Тиймээс тэдний эсэд хадгалагдаж буй хэлтэрхийнүүд нь вирусын өнгөрсөн үеийн талаарх мэдээллийн үнэ цэнэтэй эх сурвалж болдог.

Тусдаа, бүр залуу газар бол вирусын протеомик буюу тэдгээрийн уургийн судалгаа юм. Эцсийн эцэст аливаа ген нь тодорхой функцийг гүйцэтгэхэд шаардлагатай тодорхой уургийн молекулын код юм. Зарим нь вирусын дугтуйг эвхэх, Легогийн хэсгүүдийг "тохируулах", зарим нь вирусын РНХ-г холбож, тогтворжуулах, нөгөө хэсэг нь халдвар авсан эсийн уураг руу довтлоход ашиглаж болно.

Ийм уургийн идэвхтэй хэсгүүд нь эдгээр функцийг хариуцдаг бөгөөд тэдгээрийн бүтэц нь маш консерватив байж болно. Энэ нь хувьслын туршид маш тогтвортой байдлыг хадгалж байдаг. Генийн бие даасан хэсгүүд хүртэл өөрчлөгдөж болох ч уургийн талбайн хэлбэр, доторх цахилгаан цэнэгийн хуваарилалт - хүссэн функцийг гүйцэтгэхэд чухал ач холбогдолтой бүх зүйл бараг ижил хэвээр байна. Тэдгээрийг харьцуулж үзвэл хамгийн алслагдсан хувьслын холбоог олж болно.