Как ученые работают с особо опасными вирусами. Учёные определили главную причину появления новых вирусов
|
Генеральный директор центра вирусологии и биотехнологии "Вектор" Ринат Максютов продемонстрировал специальный пневмокостюм, в котором ученые работают с особо опасными вирусами, в частности с возбудителем заболевания COVID-19. В фильме Наили Аскер-заде "Опасный вирус-2" на канале "Россия 1" он также рассказал об отличительных характеристиках этого костюма.
Как сообщил Максютов, пневмокостюм был создан два года назад. До этого специалисты центра "Вектор" имели в своем распоряжении защитные костюмы, разработанные еще в советские годы.
Описывая новый пневмокостюм, глава центра "Вектор" обратил внимание на то, что он сшит из плотной ткани, снабжен двойной молнией, которая дополнительно защищает от возможного проникновения инфекционного материала внутрь, дает возможность хорошего обзора. Кроме того, по словам Максютова, давление в костюме всегда выше, чем в окружающем инфекционном виварии.
Ученый особо отметил, что работать в таких костюмах могут не все специалисты — они проходят отбор, как космонавты. "Медицинские требования для работы в заразной зоне, для работы с особо опасными вирусами, а тем более для работы с особо опасными вирусами в пневмокостюме, очень строгие", — пояснил Максютов.
По данным оперативного штаба по борьбе с распространением новой коронавирусной инфекции, за последние сутки число заразившихся в России выросло на 1667 и сейчас составляет 13 тысяч 584 человека. Выздоровели 1045 человек (за сутки 250), 106 умерли (за сутки 12). Случаи заражения коронавирусом зафиксированы в 82 регионах страны.
Учёные определили главную причину появления новых вирусов
Американские учёные установили, что антропогенное воздействие человека на природу является причиной появления новые вирусов и выделили три группы животных, вирусы которых могут стать наиболее опасны для человека. Исследование опубликовано в журнале Royal Society Publishing.
Исследователи из Калифорнийского университета изучили данные о зоонозных инфекциях — заболеваниях, передаваемых от животного к человеку, и пришли к выводу, что возникновение новых болезней связано с уменьшением естественных ареалов обитания диких животных. Урбанизация, развитие торговли, усиление миграции привели к тому, что возможность передачи инфекции от животных к человеку существенно выросла.
Изучив вирусы, приспособившиеся к человеку, учёные выделили три типа животных, наиболее опасных в инфекционном плане для человека.
Первый тип составляют одомашненные млекопитающие, у которых в восемь раз больше общих с человеком вирусов, чем у диких животных.
Во вторую группу вошли дикие животные, приспособившиеся к обитанию рядом с человеком: грызуны, летучие мыши и приматы.
В третьей группе оказались дикие виды, находящиеся на грани вымирания из-за охоты, торговли животными и вытеснения их из своей среды обитания человеком. Оказалось, что они являются переносчиками в два раз большего количества зоонозных вирусов, чем виды, популяция которых уменьшается по иным причинам.
Биологи обнаружили управляющие своими жертвами вирусы
Молекулярные биологи из США открыли множество вирусов водорослей, которые способны не только размножаться внутри своих жертв, но и управлять их метаболизмом. По словам ученых, обнаружение данных вирусов дало им понять, что разница между живыми клетками и неживыми вирусами ничтожно мала. Статья опубликована в научном журнале Sience Advances.
«В прошлом мы думали, что между генами вирусов и живых клеток есть мало чего общего. Теперь мы достигли той точки, когда мы можем назвать лишь небольшое число уникальных генов, которые присутствуют только в клетках или в вирусах. С точки зрения геномного репертуара, они оказались гораздо более похожими, чем мы ожидали», — цитирует в понедельник, 6 апреля, ТАСС сообщение Фрэнка Эйлуорда — доцента Технологического университета Вирджинии в Блэксбурге (США).
Множество вирусов, отрытых биологами в последние годы, имеют необычайно крупные размеры. ДНК живых организмов, на которых эти гигантские вирусы (NCLDV) паразитируют, практически идентична длине их генома. Частицы же этих вирусов на порядок крупнее, чем у большинства других.
При этом геном этих вирусов содержит в себе не только «схему» обхода защитных клеток организма, но и гены, которые связаны с производством различных белков, не влияющих напрямую на размножение вируса. Таким образом, обнаруженные учеными гигантские паразиты сильно размывают грань между полноценными живыми существами и вирусами.
Еще один пример вышеуказанного «размытия» американские ученые смогли выявить при изучении генома всех представителей группы NCLDV, паразитирующих на водорослях. Как отметил Эйлуорд, большинство их пяти сотен изучаемых вирусов имели как классический набор генов, так и крупные сегменты ДНК, предназначенные для управления метаболизмом водорослей. Также в геноме вирусов-гигантов присутствовали почти полные цепочки ДНК, которые отвечают за расщепление глюкозы или другие важные части метаболизма живых организмов.
Эйлуорд уверен, что наличие подобных крупных фрагментов ДНК в гигантстких вирусах — это не случайность. Именно они помогали им выживать на протяжении уже миллионов лет, но за это время они пришли в негодность из-за накопления мутаций.
Многие представители NCLDV, по словам ученых, обладают способностью управлять метаболизмом своих жертв, заставляя их менять характер выработки питательных веществ и захвата нутриентов из окружающей среды. Таким образом, вирус не только захватывает водоросли и размножается в них, но и управляет ими.
Погоня за мельчайшими организмами: как мир узнал о вирусах
Лауреат Нобелевской премии по медицине и физиологии Питер Медавар описал вирусы как «фрагмент нуклеиновой кислоты, заключенный в оболочку из плохих известий». В самом деле, вирусы сопровождают человечество на протяжении всей его истории, проявляя себя оспой, желтой лихорадкой, корью и массой других инфекций. Но то, что эти болезни связаны с особыми, неклеточными возбудителями, люди узнали лишь в конце XIX века, позднее, чем изобрели телеграф, фотографию и двигатели внутреннего сгорания.
Впрочем, это мало удивительно. Вирусные частицы настолько малы, что увидеть их напрямую можно только через электронный микроскоп. Даже роль ДНК в то время оставалась плохо понятной. Однако тогда Луи Пастер и его последователи уже обосновали и развили теорию микробиологической природы инфекционных заболеваний. Вовсю развернулась работа по поиску бактерий, ответственных за появление различных болезней.
Работа по схеме
Роберт Кох, обнаруживший бактерии туберкулеза, сибирской язвы и холеры, описал ее в трех «постулатах». Чтобы мы могли назвать микроорганизм возбудителем какой-то инфекции, он (1) должен постоянно встречаться в организме больных ею, (2) должен быть изолирован и выращен в чистой культуре, при заражении которой (3) здоровый человек заболеет. Так действовали и будущие первооткрыватели вирусов, исследуя некоторые тогда еще плохо понятные инфекции.
В 1879 году немецкий агроном Адольф Майер получил заказ на исследование мозаичной болезни табака, и стал действовать по хорошо зарекомендовавшей себя схеме. Для начала ученый показал, что это действительно инфекция, и жидкий экстракт из больного растения заражает здоровое. Однако на втором шаге работа дала сбой: отделить клетки от жидкости обычным способом — пропустив ее через бумажный фильтр, — не удалось. Никаких бактерий или грибков не было видно и при рассматривании экстракта через микроскоп.
Фильтруй инфекцию
Эти результаты были опубликованы в 1886 году и весьма заинтересовали российского ботаника Дмитрия Ивановского, который также занимался болезнями табака. Он воспроизвел работы Майера, используя самые совершенные на тот день керамические фильтры — «свечи Шамберлана», которые были изобретены одним из самых заметных учеников Пастера.
Жидкость в них пропускалась сквозь каолиновую глину, размеры пор в которой (0,1 — 1 мкм) меньше, чем клетки бактерий, поэтому они оседают на фильтре, как макароны, откинутые на дуршлаг. Однако и свечи Шамберлана с задачей не справились. Прошедшая через них жидкость выглядела стерильной и не портилась со временем, но оставалась опасной для растений. В докладе, представленном в 1892 году, Ивановский предположил, что таинственный носитель — это, скорее всего, токсин, который выделяют болезнетворные бактерии и который остается в растворе даже после самой аккуратной фильтрации.
Аналогичные опыты с мозаичной болезнью и свечами Шамберлана чуть позже провел микробиолог из Нидерландов Мартин Бейеринк. Насколько известно, о работах Ивановского он не знал — тем более что и вывод сделал совершенно другой. Бейеринк предположил, что в отфильтрованном растворе сохраняются непосредственно носители инфекции, слишком крошечные для того, чтобы задерживаться глиной. Впрочем, его представления о природе этих инфекционных агентов были еще очень далеки от современных.
Мартин Бейеринк
От раствора до частицы
Бейеринк считал их некими полужидкими сущностями и описывал как «живую заразную жидкость» (contagium vivum fluidum), а позднее — просто как «яд» (virus). Тем не менее, концептуальный шаг был сделан, и благодаря Бейеринку ученые осознали особую природу вирусов, как неклеточных возбудителей. Поэтому именно с его работ, представленных в 1892 г., закончилась предыстория вирусологии и началась ее история.
Юбилейная статья, вышедшая в 1992 г. в Journal of Virology, воздает должное и российскому, и нидерландскому ученым, основавшим новую науку. Однако второй и, пожалуй, не менее важный шаг к ней был сделан еще несколько лет спустя, когда немецкие бактериологи Фридрих Лёффлер и Пол Фрош с помощью того же фильтра показали вирусную природу ящура — опасной болезни сельскохозяйственных животных, иногда поражающей и человека.
Во-первых, это было первое доказательство того, что вирусы способны поражать и животных. Уже вскоре — в 1900—1901 гг. — был обнаружен и первый вирус человека, которым стал возбудитель желтой лихорадки. А во-вторых, Лёффлер и Фрош пошли дальше Ивановского, дальше Бейеринка и предположили, что вирусы не являются жидкими, а представляют собой особые частицы невероятно крошечных размеров.
Окончательное доказательство
Уже тогда вирусология развивалась впечатляющими темпами — к середине 1930-х была установлена природа множества болезней, доказано участие вирусов в развитии некоторых форм рака, были открыты вирусы бактерий (бактериофаги), началось использование лабораторных животных для исследований. Было установлено, что вирусы содержат только нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК) и белки. Но только в 1939 г. гипотеза Лёффлера и Фроша получила окончательное и стопроцентное подтверждение.
Германские ученые Хельмут Руска, Густав Коше и Эдгар Пфанкух использовали новинку того времени — электронный микроскоп — и получили первые фотографии вируса. Им оказался возбудитель все той же табачной мозаики, с которой и началась вся эта история. Снимки были опубликованы в журнале с обычным непроизносимым названием Naturwissenschaften — «Естествознание». Вот одна из этих картинок — а для наглядности рядом мы приводим снимок с более сильным увеличением, сделанный уже в наши дни.