Если бы жизнь была фильмом о монстрах, были бы вирусы вампирами или зомби? Оборотнями или чудовищем Франкенштейна? Или они были бы чем-то ещё? Первый шаг к ответу на эти вопросы сводится к тому, живы ли вирусы или нет? Как определить, жив ли кто-то?
Применим к вирусам 7 критериев, которые исследователи установили для определения живого организма.
Живые существа должны поддерживать гомеостаз
Гомеостаз - это баланс и контроль внутренней температуры и внутреннего содержимого. В более ранних проектах критериев жизни требовалось, чтобы живые существа состояли из клеток. Вирусы не состоят из клеток. Отдельная вирусная частица известна как вирион и состоит из набора генов, заключённых в защитную белковую оболочку, называемую капсидом. Некоторые штаммы вирусов имеют дополнительную мембрану (липидный бислой), окружающую их, которая называется оболочкой.
У вирусов нет ядер, органелл или цитоплазмы, как у клеток, и поэтому у них нет возможности контролировать или создавать изменения в своей внутренней среде. Хотя некоторые учёные утверждали, что капсид и оболочка помогают вирионам противостоять изменениям в окружающей их среде, все согласны с тем, что вирусы не удовлетворяют этому первому требованию для живого организма.
Вердикт: нет
Живые существа имеют разные уровни организации
Жизнь - сложная штука, и живые организмы отражают эту сложность в своей структуре. Меньшие строительные блоки объединяются, чтобы создать более крупный индивид. Вирусы, безусловно, соответствуют этому требованию. У них есть гены, состоящие из нуклеиновых кислот, и капсид, состоящий из более мелких субъединиц, называемых капсомерами.
Вердикт: да
Живые существа размножаются
Один из основных импульсов природы - передача генетической информации. Вирусы размножаются. Хотя наша иммунная система, безусловно, может справиться с одним вирионом, но сотни тысяч вирионов, созданных за короткий период времени, наносят вред нашим клеткам.
Вирусы должны использовать клетки носителя для создания большего количества вирусов.
Поскольку у вирусов нет органелл, ядер или даже рибосом, у них нет инструментов, необходимых для копирования своих генов, не говоря уже о создании целых новых вирионов. Вместо этого вирусы проникают в живые клетки, а затем захватывают клеточное оборудование хозяина, чтобы скопировать вирусную генетическую информацию, построить новые капсиды и собрать все вместе. Мы используем термин «реплицировать», а не «воспроизводить», чтобы указать, что вирусам необходима клетка-хозяин для размножения.
Вердикт: возможно
Живые существа растут
Они используют энергию и питательные вещества, чтобы стать больше или сложнее. Вирусы манипулируют клетками носителя для создания новых вирусов, что означает, что каждый вирион создается в полностью сформированном состоянии, и не будет меняться ни в размере, ни в сложности на протяжении всего своего существования. Вирусы не растут.
Вердикт: нет
Живые существа используют энергию
Создание новых единиц вириона - серьёзное мероприятие, от синтеза нуклеиновых кислот до соединения капсидов, что требует больших затрат энергии.
Однако вся энергия, которая тратится на эту конструкцию, исходит, как вы уже догадались, от хозяина.
Хотя вирусы определенно выиграют от использования энергии, они цепляются за метаболизм хозяина, чтобы добраться до него (может быть, они вампиры?).
Вердикт: возможно
Живые существа реагируют на раздражители
Ответить на вопрос, реагируют ли вирусы на среду, в которой они находятся, - один из самых сложных. Реакция на раздражитель определяется почти немедленной реакцией на какое-либо изменение в окружающей среде. Хотя они не меняют своё поведение в ответ на прикосновение, звук или свет, как это делают люди, бактерии или морские губки, проведено недостаточно исследований, чтобы однозначно сказать, что вирусы ни на что не реагируют.
Вердикт: неизвестно
Живые существа приспосабливаются к окружающей среде
Адаптация и эволюция происходят за счёт непреднамеренных изменений (мутаций), которые выгодны для целого вида. Вирусы определенно приспосабливаются к своему окружению.
Адаптация - это процесс, который происходит во времени. Вирус может существовать в двух разных фазах - литической фазе (когда вирус активно реплицируется в клетке-хозяине) и лизогенной фазе (когда вирусная ДНК встраивается в ДНК клетки и множится всякий раз, когда клетка размножается). Иногда у хозяина не хватает энергии или ресурсов для поддержки активной репликации вируса, поэтому он переключается на лизогенную фазу. В конечном итоге вирус может повторно войти в литическую фазу при подходящих условиях. Эта способность к адаптации делает вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) таким сложным в лечении. ВИЧ быстро мутирует, потому что он часто делает ошибки при репликации своего генома.
Поскольку вирус постоянно меняется, создание лекарств и вакцин против него очень затруднено.
Одно лекарство может предотвратить репликацию большого количества вирионов, но только некоторые из них не затронутся.
Выжившие вирионы будут продолжать инфицировать больше клеток, создавая копии устойчивых штаммов.
Вердикт: да
Что же нам остается сказать? Вирусы живы или мертвы?
Большинство биологов говорят, что нет. Вирусы не состоят из клеток, они не могут поддерживать себя в стабильном состоянии, они не растут и не могут производить свою собственную энергию. Несмотря на то, что они определенно воспроизводятся и адаптируются к окружающей среде, вирусы больше похожи на андроидов, чем на настоящие живые организмы.
Как и сумасшедшие роботы-убийцы, вирусы создаются полностью сформированными и зависят от материалов-носителей для создания и питания.
Учтите следующее:
Если вирус не живой, влияет ли это на то, как мы справляемся с вирусными инфекциями? Абсолютно точно влияет. Например, антибиотики используются для лечения бактериальных инфекций и бесполезны при вирусной инфекции, такой как грипп или ветряная оспа. Антибиотики нацелены на определенные части бактерий в надежде убить их; с вирусами сложнее - трудно убить то, что изначально не совсем живое. Вместо того, чтобы уничтожить вирус, противовирусные препараты пытаются отключить цикл репликации.
Что произойдет, если один вирус заразит другой вирус
Учёные обнаружили гигантский вирус размером с бактерию, который назвали мамавирусом. При дальнейшем изучении выяснилось, что с этим гигантским вирусом на самом деле связан более мелкий вирус. Когда мамавирус заразил амёб, он создал гигантскую вирусную фабрику, оборудование которой было захвачено меньшим вирусом. Некоторым учёным этот факт помог утвердиться в своём мнении о том, что вирус не мёртвый. Ведь если вирус может заболеть, то его следует рассматривать как живое существо.