Бактерии и вирусы: Бактерии VS Вирус. Что нужно знать?
Бактерии VS Вирус. Что нужно знать?
Чем вирус отличается от бактерии?
Казалось бы, оба являются возбудителями заболеваний. Однако разница колоссальная! Бактерии – это одноклеточные живые организмы, способные обеспечить все этапы своей жизнедеятельности самостоятельно. А вирусы – это паразиты. Они не могут выживать сами по себе, поэтому вирусы используют чужие клетки (человеческие, клетки животных и даже растений). А пока вирус находится вне живой клетки, он существует в виде вирусной частицы. И, в отличие от бактериальной клетки, строение вирусной частицы предельно простое: генетический материал (ДНК или РНК) и защитная оболочка.Как работает вирус?
Вирусы не могут размножаться клеточным делением, поэтому они используют живые клетки для производства своих новых копии. Для осуществления своего «коварного плана» вирусу сначала необходимо прикрепиться на поверхности клетки-хозяина, происходит это посредством образования специфической связи между белками вирусной оболочки и рецепторами на поверхности живой клетки-хозяина.
Почему появился новый вирус?
Генетические изменения у вирусов могут происходить по разным причинам. И иногда эти изменения позволят получить преимущества. Например, устойчивость к противовирусным препаратам. В данном случае предполагается, что изначальным носителем были летучие мыши. Тогда почему корона вирусом начали болеть люди? Произошла мутация (генетическое изменение), которая позволила вирусу атаковать человеческие клетки.
Что поможет противостоять пандемии?
В настоящее время лаборатории по всему миру проводят разработки и исследования не только лекарственных препаратов против нового вируса, но и вакцины.
Пожалуйста, соблюдайте все меры безопасности!
Берегите себя, своих родных и близких!
#ТерапияНадежная защита от вирусов и бактерий
УФ-С лампы полностью безопасны, когда используются специалистами по назначению.
На данный момент ни одна из наших УФ-С ламп не сертифицирована и не одобрена к использованию в качестве медицинского прибора в соответствии с действующим законодательством какой бы то ни было страны, поэтому компания Signify и компании, входящие в ее группу, в настоящее время нигде в мире не позиционирует лампы как медицинские приборы.
1)Отчет EPA «Building Retrofits for Increased Protection Against Airborne Chemical and Biological Releases», стр. 56
2)Fluence (UV Dose) Required to Achieve Incremental Log Inactivation of Bacteria, Protozoa, Viruses and Algae Revised, updated and expanded by Adel Haji Malayeri, Madjid Mohseni, Bill Cairns and James R.
Bolton. With earlier contributions by Gabriel Chevrefils (2006) and Eric Caron (2006) With peer review by Benoit Barbeau, Harold Wright (1999) and Karl G. Linden
3)Данные, переданные нам сотрудниками Национальных лабораторий National Emerging Infectious Diseases Laboratories (NEIDL) при Бостонском университете; данные получены в ходе лабораторного эксперимента, проведенного д-ром Энтони Грифитсом (Anthony Griffiths, доцент отделения микробиологии в Школе медицины Бостонского университета) и его группой в лабораториях NEIDL (в Бостонском университете готовится научная публикация на эту тему). Результаты показывают, что облучение поверхности материала, зараженной вирусом SARS-CoV-2 (вирус, вызывающий инфекционное заболевание COVID-19), с помощью выпускаемого компанией Signify источника излучения УФ-С при дозе облучения УФ-С 5 мДж/см2 (время облучения 6 секунд) привело к уменьшению на 99% количества вирусов SARS-CoV-2 на этой поверхности. В том же исследовании было показано, что при дозе УФ-С облучения 22 мДж/см2 уменьшение количества вирусов SARS-CoV-2 на этой же поверхности составляет 99,9999% (время облучения 25 секунд).
Про вирусы и бактерии: когда действительно нужен антибиотик
Знаете ли вы, чем отличаются вирусы от бактерий?И вирусы, и бактерии чаще всего могут быть причинами инфекционных заболеваний. Кроме них еще простейшие, хламидии и другие возбудители, вызывающие токсоплазмоз, хламидиоз, малярию и прочие опасные заболевания. К счастью, с ними мы встречаемся реже.
Важно помнить:Вирус — это внутриклеточный паразит, который может никак себя не проявлять, пока не наступят благоприятные для него условия. Как только появляется такая возможность, он начинает активно размножаться в клетках организма, создавая свои копии. Вне клеток вирус размножаться не может.
Бактерии — это простейшие одноклеточные. Они проникают из внешней среды, размножаются и живут внутри другого организма, выделяя продукты жизнедеятельности, которые отравляют организм.
Мы же при этом замечаем проявление симптомов различных заболеваний (отит, тонзиллит, пиелонефрит и т. д.)
Вирусы и бактерии отличаются по многим факторам (способ заражения, сложность протекания болезни и т. д.). Самое важное для нас отличие — это возможность и способы лечения.
Что важно?
- Организм человека способен самостоятельно справиться со многими вирусами. Бактериальная же инфекция требует терапии медицинскими препаратами, а самолечение может привести к серьезным осложнениям.
- Есть препараты, которые могут побороть «бактерии». Это антибиотики, а также нитрофураны, сульфаниламиды и другие. Против вирусов тоже есть препараты — большая группа «противовирусных». Но они недостаточно результативны, очень избирательны и часто имеют недоказанную эффективность.
Как распознать вирусную и бактериальную инфекции? Вирусная инфекция имеет «яркое» внезапное начало.
Температура быстро поднимается и держится на уровне 37-38 градусов в среднем 2-3 дня. Как правило, сопровождается жидкими прозрачными выделениями из носа, ломотой во всем теле и болью в мышцах.
Развитие болезни при бактериальной инфекции постепенное, температура поднимается не сразу, держится выше 38 градусов и не опускается. Болит что-то одно, поскольку бактерии поражают один орган. В случае отита болят уши, если поражена носоглотка, выделения из носа гнойные, слизистые и густые.
Если вирус?Около 80% респираторных заболеваний у детей вызваны именно вирусной инфекцией. Тактика лечения в этом случае — создание условий, при которых организм сам может справиться с инфекцией и облегчение симптомов.
- Обеспечьте обильное питье, свежий прохладный и влажный воздух.
- Увлажняйте слизистую носа физраствором или специальными спреями с морской водой.
- Контролируйте общее состояние ребенка и температуру тела. Если она высокая (выше 38,5), дайте жаропонижающее.
Будьте на связи с педиатром.
Будьте на связи с педиатром.Важное и основное правило, которое касается антибиотиков — они эффективны только лишь в борьбе с бактериями и назначаются при бактериальной инфекции.
Как ее определить? Это может сделать доктор во время очного осмотра, а также на основании результатов дополнительных обследований.
Например:
- Для диагностики бактериального тонзиллита необходимо сделать мазок с миндалин и стрептатест.
- Бактериальный синусит определяется по таким признакам как густые гнойные зеленоватые выделения из носа, выраженный отек более 10 дней, головная боль и др.
- Пиелонефрит диагностируется на основании лабораторных анализов.
- Для диагностики пневмонии потребуется рентген.
Важный аспект лечения бактериальных инфекций — правильно подобранный курс терапии антибиотиком.
При вирусной инфекции могут развиваться осложнения, вызванные бактериями (отит или пневмония при ОРВИ, нагноение пузырьков при ветряной оспе и др.), но это не значит, что антибиотик можно применять в качестве профилактических мер развития осложнений. Кроме наличия известных побочных эффектов, необоснованный прием антибиотиков может привести к формированию антибиотикорезистентности (устойчивости бактерий к лекарственным препаратам).
Опасные вирусы и бактерии посчитают и поставят на учёт
В человеке живет от 30 до 40 триллионов микроорганизмов, причём до 90 процентов из них — бактерии. Например, стрептококки и стафилококки, которые вызывают скарлатину, бронхит, пародонтоз, пневмонию, менингит. Остальные 10 процентов делят грибы, вирусы и археи. Так, к вирусным заболеваниям относятся: грипп, корь, полиомиелит, герпес, гепатит, а также коронавирус.
Собрать все известные опасные микроорганизмы в одной коллекции решили во исполнение Закона «О биологической безопасности».
Соответствующий проект постановления Правительства опубликован на федеральном портале проектов нормативных правовых актов.
Правила для национального каталога штаммов патогенных микроорганизмов разработал Роспотребнадзор. При этом определять, какие именно бактерии, грибы и вирусы вносить в список и кто сможет это делать, будет кабмин.
Как следует из пояснительной записки к документу, единая национальная база объединит всю информацию о вызывающих болезни микроорганизмах — из отечественных и международных источников. А доступ к ней получат научные организации, ведущие государственные коллекции патогенов и исследовательские коллекции.
По сути, перечни опасных вирусов и бактерий в России уже есть, прокомментировал «Парламентской газете» российский учёный-вирусолог, директор НИИ микробиологии и эпидемиологии имени Сомова Михаил Щелканов. Однако новые угрозы заставляют оптимизировать и обновлять эти перечни, отметил эксперт.
«Например, было бы целесообразно разложить все патогенные микроорганизмы по группам биологической опасности.
Каталог действительно обещают регулярно пополнять, ведь бактерии и вирусы не дремлют. А в последнее время всё чаще идут в атаку на человека. Впрочем, справедливости ради стоит отметить, что эту войну спровоцировали сами люди.
По мнению учёных, на распространение природно-очаговых инфекций всё чаще влияют изменение климата, а также экологические и социально-экономические факторы. В итоге за последние годы были открыты возбудители ранее неизвестных инфекционных заболеваний.
База патогенных микроорганизмов абсолютно необходима и из-за многочисленных вопросов о COVID-19: откуда он взялся, рукотворный он, или это утечка материалов, или это какие-то новые мутации, сказал «Парламентской газете» член Комитета Совета Федерации по социальной политике Владимир Круглый.
Читайте также:
• Для коллекций вирусов и микроорганизмов предложили ввести общие правила • В России создали базу данных мутаций коронавируса • В России появится единый каталог вызывающих болезни микроорганизмов и вирусов
«При этом я считаю, не умоляя заслуг Роспотребнадзора, что было бы более логичным, чтобы созданием такого каталога занимались научные подразделения. Потому что это дело учёных — вирусологов, бактериологов, и не только тех, кто занимается лечением, но и тех, кто занимается фундаментальными исследованиями в первую очередь», — отметил сенатор.
Россия в топеНовые эпидемии неизбежны, заявила в июне этого года глава Роспотребнадзора Анна Попова, выступая на правительственном часе в Совете Федерации. При этом она отметила, что Россия к этому готова. Огромный опыт удалось накопить во время эпидемии коронавируса, сообщила Попова.
Уже в ближайшее время врачи научатся расшифровывать любые инфекции за 24 часа, а создавать новые вакцины за четыре месяца, спрогнозировала будущее глава Роспотребнадзора.
«В России существует лучшая в мире система биологической безопасности. Я говорил это и 10 лет назад, правда, тогда люди часто над этим смеялись. Но ситуация с COVID-19 доказала, что это действительно так», — согласен вирусолог Михаил Щелканов.
Эта система досталась России в наследство ещё от Советского Союза. Учёные смогли сохранить её в 90-е годы и усовершенствовать в наши дни, уверен эксперт. «Сегодня только некритически мыслящий человек может утверждать, что Россия не в топе стран по биологической безопасности», — подчеркнул Щелканов.
Такие заявления подтверждает и статистика. Так, согласно отчёту Роспотребнадзора, в 2020 году Россия обеспечила себе статус территории, свободной от полиомиелита. А с 2017 года Россия сохраняет статус страны, свободной от эндемичной краснухи. Ежегодно регистрируют только единичные случаи дифтерии.
Кроме того, по данным ведомства, с 1997 по 2020 годы заболеваемость гриппом в России снизилась почти в 147 раз — с 5173,8 на 100 тысяч населения до 35,07.
Достичь этого удалось в первую очередь за счёт массовой вакцинации. Так, перед эпидемическим сезоном 2020—2021 в стране от гриппа привили 59 процентов населения, заявили в Роспотребнадзоре.
«Наиболее эффективный способ профилактики любой вирусной инфекции — это вакцинация, — напомнил Михаил Щелканов. — Это касается и новой коронавирусной инфекции, прививка необходима».
Интересный фактВакцина — это корова
Само слово «вакцина» происходит от латинского слова vacca — «корова». Это связано с опытом английского врача Эдварда Дженнера в конце XVIII века. Учёный заметил, что сельские жители, доярки и пастухи, переболевшие коровьей оспой, не болеют человеческой.
Предположив близкое родство вирусов, Дженнер 14 мая 1796 года привил коровью оспу здоровому мальчику. В итоге ребёнок переболел лёгкой формой оспы, а введённый через месяц вирус настоящей оспы на него не подействовал.
Спустя почти двести лет, в 1980 году, Всемирная организация здравоохранения объявила о полной победе над натуральной оспой, ставшей первым заболеванием, которое удалось остановить массовой вакцинацией.
Уничтожение вирусов, бактерий
Уничтожение вирусов и бактерий
Уничтожение вирусов и бактерий: широкий спектр услуг для всех видов объектов
Бактерии имеют широкое распространение. Эти микроорганизмы весьма коварны, лишь около тысячи разновидностей являются полезными или не вредят здоровью человека. Бактериями вызывается ангина, пиелонефрит, пневмония и ряд иных заболеваний. Вирусы, представляющие собой мельчайшие неклеточные частицы, также возбуждают многочисленные болезни. Бактерии и вирусы прекрасно переносят перепады температуры и проявляют стойкость даже к серьезным раздражителям извне. Поселившись в окружающей среде, они могут проникнуть и в организм человека.
Чтобы уничтожить вирусы и бактерии, уже существующие в помещениях, будь то жилой дом или производственные площади, требуется проведение дезинфекции. Кроме того, полезна и профилактическая процедура, предупреждающая появление и развитие в будущем инфекций.
Это особенно важно для предприятий, ведущих деятельность, связанную с реализацией продуктов питания, предоставлением услуг проживания (гостиницы, общежития и пр.).
Способы уничтожения бактерий и вирусов
Актуальные препараты для дезинфекции не наносят вреда людям и домашним животным, устраняют все известные науке инфекции, не имеют запаха. В процессе мероприятия по уничтожению бактерий и вирусов компания применяет лишь профессиональные средства, позволяющие эффективно обработать поверхности и помещения вне зависимости от их размеров.
Как правило, выполнение работ осуществляется поэтапно. В первую очередь препаратами обрабатываются пораженные поверхности. Одновременно происходит уничтожение бактерий и вирусов, а также их спор и иных вредных веществ. Выбор препарата происходит с учетом таких параметров, как специфика деятельности обрабатываемого объекта, порядок нахождения здесь людей, материал поверхности и т. п.
Другим этапом работ по избавлению от инфекции является борьба с плесенью.
Плесень — это разнообразные грибы, которые кроме порчи поверхности способствуют возникновению заболеваний (аллергии, бронхиальной астмы и т. д.). В быту и на производстве необходимо бороться с возникновением плесени. В случае если она образовалась, требуется ее ликвидировать.
Уничтожение вирусов и бактерий особенно актуально для организаций с большим числом работающих или посетителей. Профессионалы нашей компании способны справиться с самыми сложными задачами, проводя комплексную обработку помещений. Обратившись по телефону в Москве +7(499)713-30-76 или отправив заявку по электронной почте, вы получите качественно выполненную дезинфекцию и своевременно избавитесь от возможных проблем.
В вечной мерзлоте найдены древние вирусы. Опасны ли они для человека
https://ria.ru/20210302/paleovirusy-1599431222.html
В вечной мерзлоте найдены древние вирусы. Опасны ли они для человека
В вечной мерзлоте найдены древние вирусы. Опасны ли они для человека — РИА Новости, 02.
03.2021
В вечной мерзлоте найдены древние вирусы. Опасны ли они для человека
В России стартовал проект по изучению доисторических вирусов, сохранившихся в вечной мерзлоте. Сибирские ученые из Якутского университета и научного центра… РИА Новости, 02.03.2021
2021-03-02T08:00
2021-03-02T08:00
2021-03-02T11:25
наука
северо-восточный федеральный университет
арктика
здоровье
государственный научный центр вирусологии и биотехнологий «вектор»
биология
вирусы
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn21.img.ria.ru/images/07e5/03/01/1599441477_0:47:1280:767_1920x0_80_0_0_a5f0dcc33cd5ff8b4c5c0f79fc2484d2.jpg
МОСКВА, 2 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. В России стартовал проект по изучению доисторических вирусов, сохранившихся в вечной мерзлоте. Сибирские ученые из Якутского университета и научного центра «Вектор» планируют системно исследовать древние патогены, которые находят в мумифицированных останках ископаемых животных и образцах ледяного керна.
Что известно о палеовирусах и опасны ли они — в материале РИА Новости.Тайны вечной мерзлотыИз-за глобального потепления вечная мерзлота в Арктике активно тает. По мнению специалистов, это может привести к высвобождению из ледяного плена древних патогенов, в том числе неизвестных бактерий и вирусов, содержащихся в тканях мумифицированных ископаемых животных и пузырьках атмосферного воздуха в толще льда.После 25-й конференции ООН по изменению климата, состоявшейся в Мадриде в декабре 2019 года, ученые из 12 стран подготовили открытое письмо в ВОЗ, опубликованное в 2020-м в журнале Infection, Genetics and Evolution. Специалисты призвали международные организации и правительства разработать специальные программы по изучению захороненных в вечной мерзлоте древних патогенов.Исследователи отметили: в последние годы в Российской Арктике среди домашних и диких животных наблюдается всплеск таких заболеваний, как клещевой энцефалит, бруцеллез, туляремия, лептоспироз, бешенство и сибирская язва. Многие из этих вирусных и бактериальных инфекций — зоонозные, то есть возникают в популяциях животных, но затем могут передаваться человеку.
Один из характерных примеров, о котором писали ученые, — вспышка сибирской язвы в Ямало-Ненецком автономном округе в июле-августе 2016 года. В аномально жаркое лето вечная мерзлота протаяла глубже обычного, и олени поглощали вместе с растениями зараженную бактериями грязь. Тогда погибли около двух тысяч оленей, 72 человека госпитализировали, один ребенок умер.Как феникс из пеплаНекоторые смертельно опасные патогены чрезвычайно устойчивы. Например, ДНК вируса оспы обнаружили в извлеченных из вечной мерзлоты телах людей, умерших 300 лет назад в Якутии, а также в кожных струпьях мумии фараона Рамзеса V в Египте, возраст которой — 3,2 тысячи лет. Хотя все попытки выделить жизнеспособный вирус натуральной оспы из останков естественным путем не увенчались успехом, биологи могут реконструировать структуру древних патогенов, восстанавливая последовательности РНК или ДНК. Так, в 2005-м воссоздали вирус пандемического испанского гриппа — на основе останков человека, похороненного на Аляске в 1918 году.
В 2006-м французские исследователи из Института Густава Русси восстановили по эндогенным вирусным элементам — последовательностям ДНК вирусного происхождения — неизвестный древний патоген возрастом несколько сотен тысяч лет. Его поместили в культуру клеток человеческих тканей. Так вот, он не только проникал в клетку физически, но и встраивался в ДНК. Восстановленные вирионы инфицировали свежие клетки, и процесс приобретал циклический характер. Этот палеовирус назвали Phoenix.Ящик ПандорыПервое «воскрешение» живых древних вирусов произошло, по сути, случайно. В 2014-м французские эволюционные биологи, супруги Жан-Мишель Клаври и Шанталь Абергель из Средиземноморского университета Экс-Марсель выявили в образце многолетней мерзлоты из Сибири возрастом 30 тысяч лет древний вирус. Его назвали Pithovirus sibericum. Ученые заподозрили инфекцию из-за того, что в размороженном образце погибали амебы. И увидели в обычный световой микроскоп доисторический патоген — из группы гигантских ДНК-вирусов, по размерам не уступающим бактериям.
Это вообще самый крупный из известных сегодня вирусов: 1,5 микрометра в длину и 0,5 микрометра в диаметре.В 2015-м французы разглядели в том же образце вечной мерзлоты еще один гигантский вирус — Mollivirus sibericum. Инфицированная им амеба превращается в своеобразную фабрику по его производству, что обеспечивает экспоненциальное распространение инфекции.Хотя эти древние вирусы-гиганты заражают только микроорганизмы, их способность возрождаться спустя тысячелетия вызывает тревогу. Ученые не исключают, что в вечной мерзлоте есть и опасные для человека патогены. Недаром название питовируса, открытого в Сибири, происходит от греческого слова «питос» — так назывался сосуд, по преданию, подаренный Зевсом первой земной женщине Пандоре: из этого сосуда потом по миру разлетелись все несчастья и бедствия.Во льдах ТибетаПомимо вечной мерзлоты Арктики, к зоне повышенного риска относятся и многолетние льды Антарктиды, Гренландии, а также горные ледники. При их образовании между кристаллами льда на тысячелетия законсервировались пузырьки воздуха вместе с микроорганизмами.
Лед тает, патогены освобождаются.Исследователи из США изучили микробное сообщество в образцах ледяного керна из тибетского ледника Гулия возрастом 15 тысяч лет. Помимо многочисленных бактерий, ПЦР-анализ выявил генетические последовательности как минимум 33 вирусных популяций, 28 из которых — ранее неизвестные древние вирусы. Для 14 из них ученые, используя метод сходства вирусных и бактериальных нуклеотидных последовательностей, нашли в тех же образцах микробов-хозяев. Значит, древние вирусы сохранили способность заражать организмы, в данном случае — бактерии.Старт российской палеовирусологииУченые Северо-Восточного федерального университета в Якутске (СВФУ) и Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» недавно сообщили о запуске российского проекта по изучению древних вирусов в останках животных из растаявшей вечной мерзлоты. Первым объектом для отбора биологического материала стала лошадь, найденная в Верхоянском районе в 2009 году. Возраст — 4450 лет, а главная научная ценность находки в том, что удалось расшифровать полный ядерный геном древнего животного.
Основой для исследования послужат мягкие ткани мамонтов и других представителей доисторической фауны — лосей, собак, куропаток, различных грызунов и зайцеобразных, хранящиеся в специальных морозильных камерах Музея мамонта СВФУ. Специалисты надеются, что современные методы полногеномного секвенирования позволят получить данные по всему биоразнообразию микроорганизмов в каждой пробе.»Если нуклеиновые кислоты не подвергнутся деструкции, мы сможем получить данные об их составе и установить, как он менялся, каким было эволюционное развитие событий. Мы сможем получить те значимые тенденции, которые определяют текущую ситуацию, и возможность определить эпидемиологический потенциал ныне существующих инфекционных агентов», — приводятся в пресс-релизе СВФУ слова одного из участников проекта, научного сотрудника отдела биофизики и экологических исследований ГНЦ «Вектор» Олеси Охлопковой.Ученые отмечают, что у них нет задачи «возродить» палеовирусы, наоборот — они пытаются извлечь древние патогены из вечной мерзлоты, чтобы лучше изучить их, оценить потенциальную опасность для человека и предложить методы борьбы с ними.
https://ria.ru/20200707/1573984546.html
https://ria.ru/20200707/1573984337.html
арктика
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn21.img.ria.ru/images/07e5/03/01/1599441477_72:0:1209:853_1920x0_80_0_0_0993ac64bc5207dc4431656e34c424ad.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
северо-восточный федеральный университет, арктика, здоровье, государственный научный центр вирусологии и биотехнологий «вектор», биология, вирусы
МОСКВА, 2 мар — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. В России стартовал проект по изучению доисторических вирусов, сохранившихся в вечной мерзлоте. Сибирские ученые из Якутского университета и научного центра «Вектор» планируют системно исследовать древние патогены, которые находят в мумифицированных останках ископаемых животных и образцах ледяного керна. Что известно о палеовирусах и опасны ли они — в материале РИА Новости.
Тайны вечной мерзлоты
Из-за глобального потепления вечная мерзлота в Арктике активно тает. По мнению специалистов, это может привести к высвобождению из ледяного плена древних патогенов, в том числе неизвестных бактерий и вирусов, содержащихся в тканях мумифицированных ископаемых животных и пузырьках атмосферного воздуха в толще льда.
После 25-й конференции ООН по изменению климата, состоявшейся в Мадриде в декабре 2019 года, ученые из 12 стран подготовили открытое письмо в ВОЗ, опубликованное в 2020-м в журнале Infection, Genetics and Evolution. Специалисты призвали международные организации и правительства разработать специальные программы по изучению захороненных в вечной мерзлоте древних патогенов.Исследователи отметили: в последние годы в Российской Арктике среди домашних и диких животных наблюдается всплеск таких заболеваний, как клещевой энцефалит, бруцеллез, туляремия, лептоспироз, бешенство и сибирская язва. Многие из этих вирусных и бактериальных инфекций — зоонозные, то есть возникают в популяциях животных, но затем могут передаваться человеку.
Один из характерных примеров, о котором писали ученые, — вспышка сибирской язвы в Ямало-Ненецком автономном округе в июле-августе 2016 года. В аномально жаркое лето вечная мерзлота протаяла глубже обычного, и олени поглощали вместе с растениями зараженную бактериями грязь.
Тогда погибли около двух тысяч оленей, 72 человека госпитализировали, один ребенок умер.
Как феникс из пепла
Некоторые смертельно опасные патогены чрезвычайно устойчивы. Например, ДНК вируса оспы обнаружили в извлеченных из вечной мерзлоты телах людей, умерших 300 лет назад в Якутии, а также в кожных струпьях мумии фараона Рамзеса V в Египте, возраст которой — 3,2 тысячи лет. Хотя все попытки выделить жизнеспособный вирус натуральной оспы из останков естественным путем не увенчались успехом, биологи могут реконструировать структуру древних патогенов, восстанавливая последовательности РНК или ДНК. Так, в 2005-м воссоздали вирус пандемического испанского гриппа — на основе останков человека, похороненного на Аляске в 1918 году.В 2006-м французские исследователи из Института Густава Русси восстановили по эндогенным вирусным элементам — последовательностям ДНК вирусного происхождения — неизвестный древний патоген возрастом несколько сотен тысяч лет. Его поместили в культуру клеток человеческих тканей.
Так вот, он не только проникал в клетку физически, но и встраивался в ДНК. Восстановленные вирионы инфицировали свежие клетки, и процесс приобретал циклический характер. Этот палеовирус назвали Phoenix.7 июля 2020, 03:26НаукаУченые заявили о риске пробуждения древних вирусов из-за таяния мерзлотыЯщик Пандоры
Первое «воскрешение» живых древних вирусов произошло, по сути, случайно. В 2014-м французские эволюционные биологи, супруги Жан-Мишель Клаври и Шанталь Абергель из Средиземноморского университета Экс-Марсель выявили в образце многолетней мерзлоты из Сибири возрастом 30 тысяч лет древний вирус. Его назвали Pithovirus sibericum.Ученые заподозрили инфекцию из-за того, что в размороженном образце погибали амебы. И увидели в обычный световой микроскоп доисторический патоген — из группы гигантских ДНК-вирусов, по размерам не уступающим бактериям. Это вообще самый крупный из известных сегодня вирусов: 1,5 микрометра в длину и 0,5 микрометра в диаметре.
В 2015-м французы разглядели в том же образце вечной мерзлоты еще один гигантский вирус — Mollivirus sibericum.
Инфицированная им амеба превращается в своеобразную фабрику по его производству, что обеспечивает экспоненциальное распространение инфекции.Хотя эти древние вирусы-гиганты заражают только микроорганизмы, их способность возрождаться спустя тысячелетия вызывает тревогу. Ученые не исключают, что в вечной мерзлоте есть и опасные для человека патогены. Недаром название питовируса, открытого в Сибири, происходит от греческого слова «питос» — так назывался сосуд, по преданию, подаренный Зевсом первой земной женщине Пандоре: из этого сосуда потом по миру разлетелись все несчастья и бедствия.
Во льдах Тибета
Помимо вечной мерзлоты Арктики, к зоне повышенного риска относятся и многолетние льды Антарктиды, Гренландии, а также горные ледники. При их образовании между кристаллами льда на тысячелетия законсервировались пузырьки воздуха вместе с микроорганизмами. Лед тает, патогены освобождаются.Исследователи из США изучили микробное сообщество в образцах ледяного керна из тибетского ледника Гулия возрастом 15 тысяч лет.
Помимо многочисленных бактерий, ПЦР-анализ выявил генетические последовательности как минимум 33 вирусных популяций, 28 из которых — ранее неизвестные древние вирусы. Для 14 из них ученые, используя метод сходства вирусных и бактериальных нуклеотидных последовательностей, нашли в тех же образцах микробов-хозяев.Значит, древние вирусы сохранили способность заражать организмы, в данном случае — бактерии.
7 июля 2020, 03:07
Ученый оценил риски для инфраструктуры Севера от таяния вечной мерзлотыСтарт российской палеовирусологии
Ученые Северо-Восточного федерального университета в Якутске (СВФУ) и Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» недавно сообщили о запуске российского проекта по изучению древних вирусов в останках животных из растаявшей вечной мерзлоты.Первым объектом для отбора биологического материала стала лошадь, найденная в Верхоянском районе в 2009 году. Возраст — 4450 лет, а главная научная ценность находки в том, что удалось расшифровать полный ядерный геном древнего животного.
Основой для исследования послужат мягкие ткани мамонтов и других представителей доисторической фауны — лосей, собак, куропаток, различных грызунов и зайцеобразных, хранящиеся в специальных морозильных камерах Музея мамонта СВФУ. Специалисты надеются, что современные методы полногеномного секвенирования позволят получить данные по всему биоразнообразию микроорганизмов в каждой пробе.
«Если нуклеиновые кислоты не подвергнутся деструкции, мы сможем получить данные об их составе и установить, как он менялся, каким было эволюционное развитие событий. Мы сможем получить те значимые тенденции, которые определяют текущую ситуацию, и возможность определить эпидемиологический потенциал ныне существующих инфекционных агентов», — приводятся в пресс-релизе СВФУ слова одного из участников проекта, научного сотрудника отдела биофизики и экологических исследований ГНЦ «Вектор» Олеси Охлопковой.
Ученые отмечают, что у них нет задачи «возродить» палеовирусы, наоборот — они пытаются извлечь древние патогены из вечной мерзлоты, чтобы лучше изучить их, оценить потенциальную опасность для человека и предложить методы борьбы с ними.
Воздушно-капельные пути – Огонек № 7 (5503) от 26.02.2018
Вирусы могут перемещаться на сотни тысяч километров вместе с частичками пыли и каплями влаги. Означает ли это, что в любой момент смертоносные инфекции могут обрушиться нам на голову прямо с неба?
Величественный хребет Сьерра-Невада расположен в Андалусии, на юге Пиренейского полуострова. В этих горах — самый южный горнолыжный курорт в Европе, но еще больше они славятся тем, что здесь проходит так называемый глобальный пояс пыли — ветра доносят сюда шлейф из самых пыльных областей Восточного полушария: западного побережья Северной Африки, Ближнего Востока, Центральной и Южной Азии, даже из Китая.
На высоте примерно 3 тысяч метров на пике Велета ученые из Университета Британской Колумбии (Канада) установили анализаторы — ловушки для пыли и аэрозоля — смеси газа, частичек пыли и пара. Их целью было посмотреть, в каком виде живые организмы — бактерии, грибы и вирусы — способны преодолевать большие расстояния «верхом» на пылевых частицах.
Каково же было удивление ученых, когда они нашли не мертвых, а вполне себе живых и бодрых микробов. За день в сборник попали миллионы бактерий и примерно миллиард вирусов.
— Свыше 20 лет мы пытались понять, каким образом вирусы с одного континента перемещаются на другой,— говорит автор исследования Кертис Саттл.— Мы находили генетически идентичные вирусы в самых разных уголках планеты, и вот теперь загадка разгадана.
По словам соавтора исследования, специалиста по экологии микроорганизмов из Гранадского университета в Испании Исабель Рече, со временем это глобальное переселение микроорганизмов будет все более интенсивным: из-за изменения климата усиливается эрозия почв, растет количество ураганов.
По всей вероятности, после перемещения в пространстве бактерии и вирусы спускаются из верхних слоев атмосферы на поверхность земли с дождем и пылевыми бурями. То есть в буквальном смысле сыплются на нас с неба.
Новые горизонты
Пока ученые не могут сказать, какие именно вирусы попали к ним в «сети» в горах Испании, но, по предварительным оценкам, подавляющее большинство этой биомассы — бактериофаги, вирусы, которые разрушают бактерии.
Но что, если среди них окажутся болезнетворные вирусы, способные вызвать эпидемии?
— Вопрос в том, выживет вирус в новых условиях или нет,— говорит Кертис Саттл.— Чаще всего это зависит от того, найдет ли он себе «хозяина» на новом месте.
Подозрение, однако, существует давно. Уже в 2001 году некоторые ученые объясняли вспышку ящура в Великобритании гигантской бурей на севере Африки, которая перенесла пыль, а вместе с ней и вирус ящура на тысячи миль к северу. Буря произошла всего за неделю до того, как были выявлены первые случаи заболевания в Британии.
А совсем недавно, осенью прошлого года, во время вспышки коронавируса MERS-CoV в Саудовской Аравии, врачи предупреждали, что инфекция может переноситься с порывами ветра: вирус разносят летучие мыши и крыланы, которые заражают верблюдов. Их испражнения впитываются в песок и пыль, а затем разносятся ветром. По этой причине россияне, которые планируют отправиться в эту страну, должны были проявлять бдительность, особенно оказавшись на природе.
— Могут ли переноситься патогенные вирусы на большие расстояния — вопрос абстрактный,— пояснил «Огоньку» завкафедрой инфекционных болезней и эпидемиологии РНИМУ им. Н.И. Пирогова, главный инфекционист ФМБА России Владимир Никифоров.— Все зависит от вида вируса и его жизнестойкости. Большинство быстро погибает вне организма, как, например, тот же вирус гриппа. Но есть и такие, которые могут выживать в течение нескольких дней и месяцев. К этим долгоживущим инфекциям относятся вирус гепатита В и вирус бешенства. В целом, однако, нынешнее исследование зарубежных коллег не должно вызывать паники, потому что доля патогенных вирусов в общем числе вирусов, путешествующих в атмосфере, составляет не более одной тысячной процента.
Стоит отметить, что диапазон жизнестойкости у микроорганизмов чрезвычайно широк. Так, бактерии сибирской язвы чрезвычайно опасны для человека именно потому, что их споры могут жить в земле столетиями. При этом есть бактерии, которые погибают, едва выпав из привычных условий обитания (к таким, например, относится бактерия хеликобактер, которая вызывает язву желудка).
Вирусы в этом отношении — более хрупкие, что в первую очередь связно с их строением. Вирус состоит всего из одной молекулы нуклеиновой кислоты, которая хранит генетическую информацию. У него нет аппарата для самовоспроизведения, поэтому он размножается, только паразитируя на клетках зараженного организма. Зато, покидая своего «хозяина», вирусы, как правило, быстро утрачивают жизнестойкость: перегреваются, высыхают и теряют способность заражать. При этом именно перегрев для вирусов — один из наиболее губительных факторов. Скажем, при температуре 37 градусов они еще «чувствуют» себя вполне сносно. А вот при жаре, когда температура тела поднимается до 38-39 градусов, вирусы погибают. Это, кстати, и объясняет, почему не надо сбивать не очень высокую температуру — нужно дать вирусам погибнуть, а не создавать комфортные условия для размножения.
Зато даже при низких температурах они неплохо выживают, и это дает ответ на другой популярный вопрос: почему зимой к нам привязывается то вирус гриппа, то герпеса.
— Все вирусы лучше хранятся при максимально низких температурах,— рассказывает «Огоньку» профессор Николай Львов, руководитель лаборатории герпес-вирусов Института микробиологии и эпидемиологии им. Гамалеи, в прошлом хранитель коллекции вирусов.— Не случайно люди, которые страдают от неизлечимой болезни и мечтают воскреснуть, когда эти болезни научатся лечить, просят поместить их в жидкий азот — в этом материале клетки могут храниться миллионы лет. Даже в расхожих триллерах про инопланетян есть доля правды. Мы не знаем, что происходило на Земле тысячи лет назад. Не исключено, что и во льдах Антарктики могут скрываться некие инфекции, которые останутся жизнеспособны, когда их высвободит таяние льдов.
Вместе с тем способность вирусов к размножению после попадания в новый организм зависит не только от переохлаждения, но и от злоупотребления антибиотиками, которые подавляют иммунитет, а еще от стрессов, смены часовых поясов, переездов с места на место…
Смена традиций
«Каждая капелька океана действительно содержит огромное количество вирусов, не способных вызвать заболевание человека,— комментирует работу испанских и канадских микробиологов заведующий лабораторией эпидемиологии природно-очаговых инфекций ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Александр Платонов.
— Ветром брызги воды уносятся на сотни километров, вместе с микроорганизмами — это логично. Но с точки зрения эпидемиологии это значения не имеет. Если морской воздух перелетит горы, то ничего болезненного он с собой не потащит. Но вот если больной человек закашляет, то вокруг него образуется облачко вирусов, которое осядет на ближайшее окружение. Однако никакой ветер ни в Испанию, ни в Америку это облачко не унесет.
Намного опаснее, с точки зрения ученых, традиционные способы миграции вирусов — в организмах носителей, которые в условиях глобального мира перестают поддаваться контролю.
— Вот представьте, что человек болеет, скажем, герпесом губ,— рассуждает Николай Львов.— Он лечит его специальной противовирусной мазью, но назавтра должен лететь на другой конец земли, допустим, в Новую Зеландию. Там он активно общается с людьми, а известно, что капельки слюны при разговоре разлетаются на метр, при кашле — уже на 2 метра. И пожалуйста, контактировавшие с ним заразились герпесом, а поскольку он применял мазь, то еще и устойчивым вирусом герпеса.
Вот в этом случае мы можем говорить про миграцию вируса — через человека.
Высокая мобильность людей и потрясающая скученность населения — вот основные козыри вирусов. Например, каждый вирус гриппа несет в себе 9-10 фрагментов генома и может обмениваться ими с другими вирусами. Таким образом, получается астрономическое число фрагментов генома вирусов гриппа. И именно потому так трудно создать вакцину против этого заболевания. При этом вирусы могут заимствовать генетическую информацию как у человека, так и у птиц и животных, что делает их фактически неуязвимыми для современных лекарств.
— Обычно грипп существует как зоонозная (передающаяся от животного к животному) инфекция, в местах больших скоплений птиц,— объясняет Александр Платонов.— Птицы мигрируют, летят через горы, через моря в другие страны, заражают других птиц, иногда млекопитающих. В результате мутационного процесса образуются новые варианты вируса гриппа, способные заражать и человека, причем к ним у нас пока нет иммунитета.
Люди контактируют с ними, заболевают и становятся сами источником инфекции. И чем населеннее местность, тем больше вероятность заболеваний. Разных, не только гриппа.
Традиционно свой поход грипп всегда начинал из Юго-Восточной Азии — именно здесь больше всего птиц — разносчиков этого вируса. И именно через Азию проходят пути перелетных птиц. Так называемый свиной грипп тоже начал свой путь оттуда же. Его, кстати, правильнее назвать калифорнийским, чтобы не вводить в заблуждение. По словам профессора Платонова, в принципе, все вирусы гриппа можно считать свиными, поскольку, прежде чем «перекинуться» от птиц к млекопитающим — человеку, они сначала «обживаются» на свиньях. Пожив в них, мутируют и приобретают способность заражать людей.
Победить зоонозные инфекции практически невозможно, в отличие от тех, что передаются от человека к человеку. Например, когда мы прививаемся от полиомиелита или кори, то одной прививкой защищаем не только себя, но и других людей, которых могли бы заразить.
Но если вирус живет в животном, то вакцинация уже не столь эффективна, потому что не будешь же прививать всех мышей, обезьян, свиней, кур и клещей.
Сейчас ученые ВОЗ создают карты перемещения инфекций, пытаясь найти новые закономерности распространения заразы. Источником все новых и новых разновидностей обычного человеческого гриппа долгое время, как отмечалось выше, оставалась Азия, откуда инфекция волнами распространялась по планете и примерно через год затухала в Южной Америке. Сегодня традиционная картинка миграции вирусов уже не столь четкая, что, возможно, тоже связано с глобальным изменением климата.
Полное собрание
— Мы собрали более 30 тысяч единиц хранения в государственной российской коллекции вирусов,— с гордостью отмечает Николай Львов из НИИ вирусологии им. Гамалеи.— И это одно из лучших подобных собраний в мире, с которым может поспорить разве только коллекция США. Вирусы, еще в советское время, собирались в Прибалтике, на Украине, Таджикистане — в общем, на всем пространстве СССР.
Много вирусов мы выделяли из образцов самостоятельно, часть получали благодаря официальному обмену с другими странами.
Хранят спящие вирусы самыми удивительными способами: в мозге зараженных мышей, в виде замороженных концентратов или клеточных культур. Работа государственной коллекции заключается в том, чтобы спустя годы и десятилетия поднимать вирусы из анабиоза, определять степень их сохранности и создавать оптимальные для хранения условия. Помимо чисто научных целей коллекция вирусов нужна, чтобы сохранить разнообразие этих микроорганизмов.
— В природе существует огромное количество вирусов, которые не предоставляют опасности для человека, говорит Александр Платонов из ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора.— Они нужны прежде всего для экологического равновесия. Например, от тех вирусов, которые живут в морях, зависит состояние планктона. А эти водоросли производят огромное количество кислорода.
Ученые предлагают рассматривать как своего рода «банк семян» микроорганизмов и те группы вирусов, которые обитают в атмосфере.
— Я считаю, что атмосфера — это большая трасса в буквальном смысле,— говорит Кертис Саттл из Университета Британской Колумбии.— Она дает возможность экосистемам, расположенным в тысячах километрах друг от друга, обмениваться микроорганизмами и, на мой взгляд, это имеет гораздо более серьезные экологические последствия, чем мы думаем.
Дело за малым: остается выяснить, как научиться хранить это биоразнообразие, не давая ему выйти из-под контроля.
Елена Бабичева
Вирусы — это не только болезни
Досье
Государственная коллекция вирусов НИИ вирусологии им. Ивановского включает огромное количество микроэкспонатов. И патогенные микробы — лишь небольшая часть из них. Этот банк данных помогает создавать инновационные лекарства, бороться с бактериями, изучать эволюцию. А вообще, аргументов в пользу того, чтобы считать вирусы не только источником заболеваний, довольно много
Потомки вирусов
Удивительно, но многие фрагменты человеческого генетического кода происходят от вирусов, которые на ранних стадиях эволюции встроились в организм теплокровных.
Предполагают, что бывшие вирусы или размножившиеся вирусоподобные объекты занимают 40-45 процентов генома человека. Именно они, по-видимому, сыграли важную роль в развитии иммунной системы.
На страже урожая
В некоторых странах вирусы, паразитирующие на насекомых, с успехом используются в борьбе против вредителей, атакующих сельхозкультуры. Например, вирусы ядерного полиэдроза можно успешно применять в борьбе с гусеницами совок, репной белянки и американской белой бабочки.
Вирус-садовод
С помощью вирусов были получены многие сорта цветов, чья пестрая окраска — результат вирусной инфекции, передающейся от поколения к поколению. Например, знаменитую и чрезвычайно ценную пестролепестность тюльпанов вызывает вирус, переносимый тлей. А недавно было установлено, что растение джут (источник грубых волокон для канатов и мешков) дает больший урожай, когда поражен вирусным заболеванием,— некротической мозаикой риса.
Против рака
Онколитические вирусы — большая группа микробов, которые способны бороться с раковыми клетками.
Например, сейчас проходят клинические испытания генно-инженерного штамма герпес-вируса для лечения больных с тяжелой формой рака кожи.
Убить инфекцию
Бактериофаги — это вирусы, которые избирательно поражают бактериальные клетки. В СССР активно разрабатывали препараты на их основе, которые составляли конкуренцию традиционным антибиотикам. Сегодня применяются в случаях, когда лечение антибиотиками невозможно или недейственно.
Точно в цель
В России разрабатывалась новая живая вакцина от гриппа. Она оказалась малоэффективной, зато на ее основе сейчас создают новую вакцину против туберкулеза, где вирус гриппа используется как вектор. То есть в него генно-инженерным путем введены компоненты, которые формируют иммунитет против туберкулеза.
бактерий и вирусов | Американская ассоциация легких
Что такое бактерии и вирусы?
Бактерии и вирусы — это живые организмы, вызывающие болезни, такие как простуда или грипп. Они также могут усугубить некоторые заболевания, например астму 1
Как переносимые по воздуху вирусы и бактерии могут повлиять на здоровье?
Бактерии и вирусы могут перемещаться по воздуху, вызывая и усугубляя болезни. Они легко поднимаются в воздух. Когда кто-то чихает или кашляет, крошечные водяные или слизистые капельки, наполненные вирусами или бактериями, разлетаются в воздухе или попадают в руки, где они растекаются по поверхностям, например дверным ручкам.Вдыхание этих вирусов или бактерий может распространять кашель, простуду, грипп, туберкулез и другие инфекционные агенты. 1
Переполненные условия с плохой циркуляцией воздуха могут способствовать этому распространению. Некоторые бактерии и вирусы размножаются и циркулируют через плохо обслуживаемые системы вентиляции зданий, как при болезни легионеров. Влажный влажный воздух может увеличить выживаемость вирусов в помещении. 1
Кроме того, некоторые люди с аллергией реагируют на эндотоксины, вещества, которые поступают из разрушенных клеток мертвых бактерий.Эти микроскопические частицы вызывают кашель, хрипы и обострение астмы. Тем не менее, некоторые исследования связывают их с защитой от некоторых угроз для здоровья. 1, 2
Бактерии в почве производят эндотоксины, поэтому на открытом воздухе они практически повсюду. Они могут находиться в помещении с домашними животными, вредителями, увлажнителями, кухонными контейнерами для компоста и на открытом воздухе. Прогулка, мытье полов и другие действия могут привести к их попаданию в воздух, когда они окажутся внутри.
Снижение распространения бактерий, вирусов
Чаще всего источником инфекционных заболеваний являются люди, находящиеся в доме или на рабочем месте.Ключевым шагом к сокращению распространения болезней через воздух в помещении является здоровое поведение. Меры предосторожности, такие как кашель или чихание в сгиб локтя, могут сдержать распространение вирусов и бактерий, передающихся по воздуху. Мытье рук и общих поверхностей водой с мылом может предотвратить их распространение по внутренним поверхностям.
Эффективная вентиляция также может помочь предотвратить попадание бактерий, вирусов и других загрязнителей в воздух в помещении. Исследования показывают, что воздушный поток и вентиляция могут влиять на распространение болезней в помещении.Чем более застойный воздух, тем выше вероятность распространения болезней. 3
Вентиляция также может ограничивать влажность. Влажные внутренние помещения способствуют росту и передаче вирусов и бактерий3. Контроль влажности в помещении может ограничить распространение этих инфекционных заболеваний, а также ограничить рост плесени, пылевых клещей и тараканов. 4
| Источники |
|
|---|---|
| Инкубационный период | Обычно от 1 до 4 недель, может длиться до 70 дней |
| Симптомы | Listeria может вызывать лихорадку и диарею, как и другие микробы пищевого происхождения, но этот тип инфекции Listeria диагностируется редко. Симптомы у людей с инвазивным листериозом, означающие, что бактерии распространились за пределы кишечника, включают:
|
| Продолжительность болезни | Дней в недель |
| Кто подвержен риску |
|
| Что делать | При инвазивном листериозе своевременное введение антибиотиков может вылечить инфекцию.Беременным женщинам назначают антибиотики, чтобы предотвратить заражение будущего ребенка. |
| Профилактика | Рекомендации для всех:
Рекомендации для людей повышенного риска:
|
Как действует инфекция — что нужно знать об инфекционных заболеваниях
Между микробами и людьми существует тесная связь . Эксперты полагают, что около половины всей человеческой ДНК произошли от вирусов, которые заразили и внедрили их нуклеиновых кислот в яйцеклетки и сперматозоиды наших предков.
Микробы населяют все поверхности нашего тела, включая кожу, кишечник и слизистые оболочки. Фактически, наши тела содержат по крайней мере в 10 раз больше бактериальных клеток, чем человеческие, стирая грань между концом микробов и началом человека. Только микробы в желудочно-кишечном тракте человека включают не менее 10 триллионов организмов, представляющих более 1000 видов, которые, как считается, предотвращают колонизацию кишечника болезнетворными организмами. Помимо других полезных функций, микробы синтезируют витамины, расщепляют пищу на усваиваемые питательные вещества и стимулируют нашу иммунную систему.
Подавляющее большинство микробов утверждают себя стойкими «колонистами», процветающими в сложных сообществах внутри и на наших телах. Во многих случаях микробы получают пользу, не причиняя нам вреда; в других случаях выигрывают и хозяин, и микроб.
Рисунок
С момента нашего рождения микробы начинают колонизировать наши тела. У каждого из нас есть уникальный набор микробных сообществ, которые, как считается, играют важную роль в пищеварении и защите от болезней.
Рисунок
Lactobacillus бактерии, , которые производят молочную кислоту , чтобы помочь пищеварению.
И хотя некоторые микробы вызывают у нас болезни и даже убивают, в конечном итоге они заинтересованы в нашем выживании. Для этих крошечных захватчиков мертвый хозяин — тупик.
Успех микроорганизмов обусловлен их замечательной адаптивностью. Благодаря естественному отбору организмы, которые генетически лучше подходят для своего окружения, имеют больше потомков и передают свои желательные черты будущим поколениям.В мире микробов этот процесс протекает гораздо эффективнее, чем у людей. Люди производят новое поколение каждые 20 лет или около того; бактерии делают это каждые 20–30 минут, а вирусы — еще быстрее. Поскольку они так быстро размножаются, микроорганизмы могут собираться в огромных количествах с большим разнообразием в своих сообществах. Если их среда внезапно изменится, генетические вариации сообщества повышают вероятность того, что некоторые из них выживут. Это дает микробам огромное преимущество перед людьми, когда дело доходит до адаптации для выживания.
Типы микробов
Существует пять основных категорий инфекционных агентов: вирусы, бактерии, грибы, простейшие и гельминты.
Вирусы
Вирусы крошечные, размером от 20 до 400 нанометров в диаметре (см. Стр. 9). На булавочной головке уместятся миллиарды. Некоторые имеют форму стержня; другие круглые и 20-гранные; а у других причудливые формы с многогранными «головами» и цилиндрическими «хвостами».
Вирусы — это просто пакеты нуклеиновой кислоты, ДНК или РНК, окруженные белковой оболочкой, а иногда и жирными веществами, называемыми липидами.Вне живой клетки вирус — это спящая частица, не имеющая сырья для размножения. Только когда он попадает в клетку-хозяин, он начинает действовать, захватывая метаболический аппарат клетки, чтобы производить свои копии, которые могут вырваться из инфицированных клеток или просто отплыть от клеточной мембраны. Это отсутствие самодостаточности означает, что вирусы нельзя культивировать в искусственных средах для научных исследований или разработки вакцин; их можно выращивать только в живых клетках, оплодотворенных яйцах, тканевых культурах или бактериях.
Рисунок
Электронная микрофотография частицы вируса гриппа , демонстрирующая детали ее структуры.
Вирусы вызывают широкий спектр заболеваний, включая простуду, корь, ветряную оспу, генитальный герпес и грипп. Многие из возникающих инфекционных заболеваний, таких как СПИД и атипичная пневмония, вызываются вирусами.
Бактерии
Бактерии в 10–100 раз крупнее вирусов и более самодостаточны.Эти одноклеточные организмы, обычно видимые под микроскопом с малым увеличением, бывают трех форм: сферической (кокк), палочковидной (палочка) и изогнутой (вибрион, спириллум или спирохета).
Большинство бактерий несут одну кольцевую молекулу ДНК, которая кодирует (или программирует) основные гены репродукции и других клеточных функций. Иногда они несут дополнительные маленькие кольца ДНК, известные как плазмиды, которые кодируют специальные функции, такие как устойчивость к антибиотикам. В отличие от более сложных форм жизни, бактерии несут только один набор хромосом вместо двух.Они размножаются путем деления на две клетки, этот процесс называется двойным делением. Их потомки идентичны, по сути, клоны с одним и тем же генетическим материалом. Когда во время репликации совершаются ошибки и происходит мутация, это создает разнообразие в популяции, которое может — при правильных обстоятельствах — привести к повышенной способности адаптироваться к изменяющейся среде. Бактерии также могут получать новый генетический материал от других бактерий, вирусов, растений и даже дрожжей. Эта способность означает, что они могут развиваться внезапно и быстро, вместо того, чтобы медленно приспосабливаться.
Рисунок
Бактерия E. coli , непосредственно переносящая генетический материал через пилус (тонкая нить , соединяющая две).
Бактерии — древние организмы. Доказательства этого существуют в летописи окаменелостей более 3 миллиардов лет назад. Они выработали множество различных моделей поведения в широком диапазоне сред обитания, научившись прилипать к клеткам, вырабатывая парализующие яды и другие токсины, уклоняясь или подавляя защитные силы нашего организма, а также сопротивляясь лекарствам и антителам иммунной системы.Бактериальные инфекции связаны с такими заболеваниями, как ангина, туберкулез, кожные инфекции стафилококка, инфекции мочевыводящих путей и кровотока.
Другие инфекционные агенты
Три других основных типа инфекционных агентов включают грибы (спорообразующие организмы, от хлебной плесени и стригущего лишая до смертельного гистоплазмоза), простейшие (например, возбудители малярии и дизентерии) и гельминты (паразитарные глисты, подобные тем, которые вызывают трихинеллез, анкилостомоз и шистосомоз).
Недавно признанный класс инфекционных агентов — прионы или белковые инфекционные частицы — состоят только из белка. Считается, что прионы вызывают вариант болезни Крейтцфельдта-Якоба у людей и «коровье бешенство» у крупного рогатого скота. Эти белки неправильно свернуты и, когда они вступают в контакт с подобными нормальными белками, превращают их в прионы, подобные им самим, вызывая цепную реакцию, которая в конечном итоге оставляет в мозгу дыры. Прионы не вызывают иммунного ответа и противостоят воздействию тепла, ультрафиолетового излучения, радиации и стерилизации, что затрудняет их контроль.
Рисунок
Большой Призматический источник, геотермальный горячий источник в Йеллоустоне и , где обитают микробы, которые адаптировались к этой экстремальной среде.
Встреча с микробами
Микробы населяли Землю миллиарды лет и могут быть самыми ранними формами жизни на планете. Они живут во всех мыслимых экологических нишах — в почве, воде, воздухе, растениях, камнях и животных. Они даже живут в экстремальных условиях, таких как горячие источники, глубокие океанические термальные источники и антарктический лед.Действительно, микробы по своей массе являются самой распространенной формой жизни на Земле и легко адаптируются к внешним силам.
Новые места встреч
Любые изменения, создающие новые пересечения между микробами и людьми, открывают путь для проникновения болезнетворных агентов в наш вид. Одно из таких изменений, которое подвергает нас риску, — это глобальный взрыв численности населения — с примерно 1,6 миллиарда человек в 1900 году до почти 7 миллиардов сегодня. Люди вырубили леса для сельского хозяйства и создания пригородов, что привело к более тесному контакту с окружающей средой, которая может содержать новые (или недавно появившиеся) патогены.В большинстве развивающихся тропических регионов мира массовое расширение дорог и населенных пунктов также создало переходные зоны, заполненные возможностями для контакта с потенциальными возбудителями болезней.
Путешествие людей и коммерция сопряжены с другими рисками. Почти 2 миллиона пассажиров, каждый из которых является потенциальным носителем инфекции, ежедневно путешествуют самолетами по международным направлениям. Международная торговля, особенно продуктами питания, увеличивает глобальный трафик болезнетворных микробов.Поскольку время доставки людей и товаров часто короче, чем инкубационный период инфекции, носители болезни могут прибыть в пункт назначения до того, как инфекция, которую они переносят, будет обнаружена. Международная торговля и путешествия связаны с появлением таких инфекционных агентов, как коронавирус SARS и вирус Западного Нила.
Изменения в демографии и поведении людей связаны с появлением таких инфекций, как СПИД и гепатит С, в результате сексуальной активности и внутривенного употребления наркотиков.Более широкомасштабные изменения, повышающие риск инфекционных заболеваний, включают в себя распад систем общественного здравоохранения, бедность, войны и голод.
Попадание в организм человека-хозяина
Микроорганизмы, способные вызывать заболевания — патогены — обычно проникают в наш организм через рот, глаза, нос или урогенитальные отверстия, а также через раны или укусы, которые нарушают кожный барьер. Организмы могут распространяться — или передаваться — несколькими путями.
Контактное лицо: Некоторые заболевания передаются через прямой контакт с инфицированной кожей, слизистыми оболочками или жидкостями организма.Заболевания, передаваемые таким путем, включают герпес (вирус простого герпеса 1 типа) и заболевания, передающиеся половым путем, такие как СПИД. Патогены также могут распространяться путем непрямого контакта, когда инфицированный человек касается поверхности, такой как дверная ручка, столешница или ручка крана, оставляя после себя микробы, которые затем передаются другому человеку, который касается этой поверхности, а затем касается своего глаза, рта, или нос. Капли, распространяемые при чихании, кашле или простом разговоре, могут передавать заболевание, если они попадают на слизистые оболочки глаза, рта или носа другого человека.ТОРС, туберкулез и грипп являются примерами заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем.
Рисунок
Доказательства того, почему важно прикрывать рот при чихании.
Транспортные средства общего пользования: Зараженные продукты питания, вода, кровь или другие транспортные средства могут распространять патогены. Таким образом попадают в пищеварительную систему такие микроорганизмы, как E. coli и Salmonella .
Переносчики: Такие существа, как блохи, клещи, клещи, крысы, улитки и собаки, называемые переносчиками, также могут передавать болезни.Наиболее распространенным переносчиком инфекции среди людей является комар, переносящий малярию, вирус Западного Нила и желтую лихорадку.
Передача по воздуху: Патогены также могут распространяться, когда остатки испарившихся капель или частицы пыли, содержащие микроорганизмы, находятся во взвешенном состоянии в воздухе в течение длительных периодов времени. Заболевания, передаваемые воздушно-капельным путем, включают корь и хантавирусный легочный синдром.
НАСКОЛЬКО МИКРОБЫ МАЛЕНЬКИЕ?
Бактерии и вирусы почти невообразимо малы.Бактерии обычно измеряются в микронах (сокращенно «мкм», 1 микрон равен 1 миллионной части метра), в то время как вирусы измеряются в еще более мельчайших единицах нанометров (сокращенно «нм», 1 нанометр равен 1 одной миллиардной части метра). метр, или одну тысячную микрона). Чтобы понять эти меры, представьте, что точка в конце этого предложения составляет около 350 микрон, или 350 000 нанометров, в диаметре. Если мы увеличим период в тысячу раз по сравнению с его фактическим размером (см. Крайний левый угол), станет видимым соседний Pseudomonas aeruginosa , бактерия, вызывающая внутрибольничную пневмонию и инфекции кровотока.Если, в свою очередь, мы увеличим Pseudomonas еще в 75 раз или в 75 000 раз от его фактического размера, соседняя частица вируса гриппа также станет видимой.
Как мы болеем от патогенов
Инфекция не обязательно приводит к болезни. Заражение происходит, когда вирусы, бактерии или другие микробы попадают в ваш организм и начинают размножаться. Заболевание, которое обычно возникает у небольшой части инфицированных людей, возникает, когда клетки вашего тела повреждаются в результате инфекции, и появляются признаки и симптомы болезни.
В ответ на инфекцию срабатывает ваша иммунная система. Белые кровяные тельца, антитела и другие механизмы помогают избавить ваше тело от чужеродных захватчиков. Действительно, многие из симптомов, которые заставляют человека страдать во время инфекции — лихорадка, недомогание, головная боль, сыпь — являются результатом деятельности иммунной системы, пытающейся вывести инфекцию из организма.
Патогенные микробы разными способами бросают вызов иммунной системе. Вирусы делают нас больными, убивая клетки или нарушая их функции.Наше тело часто реагирует лихорадкой (тепло инактивирует многие вирусы), секрецией химического вещества, называемого интерфероном (который блокирует размножение вирусов), или мобилизацией антител иммунной системы и других клеток для нацеливания на захватчика. Многие бактерии вызывают у нас то же заболевание, но у них есть и другие стратегии. Иногда бактерии размножаются так быстро, что вытесняют ткани хозяина и нарушают нормальное функционирование. Иногда они сразу убивают клетки и ткани. Иногда они производят токсины, которые могут парализовать, разрушать метаболические механизмы клеток или вызывать массивную иммунную реакцию, которая сама по себе токсична.
Рисунок
Лихорадка часто является частью реакции иммунной системы на инфекцию.
Другие классы микробов атакуют организм по-разному:
Trichinella spiralis , гельминт, вызывающий трихинеллез, проникает в организм в виде цист, находящихся в недоваренном мясе. Пепсин и соляная кислота в нашем организме помогают личинкам в цистах попасть в тонкий кишечник, где они линяют, созревают и в конечном итоге производят больше личинок, которые проходят через кишечник в кровоток.В этот момент они могут беспрепятственно достигать различных органов. Те, что достигают клеток скелетных мышц, могут выжить и образовать новые кисты, завершив, таким образом, свой жизненный цикл.
Histoplasma capsulatum , грибок, передающий гистоплазмоз, растет в почве, загрязненной птичьим пометом или пометом летучих мышей. Споры гриба выходят из нарушенной почвы и, попав в легкие, прорастают и превращаются в почкующиеся дрожжевые клетки. В острой фазе болезнь вызывает кашель и симптомы гриппа.Иногда гистоплазмоз поражает несколько систем органов и может привести к летальному исходу без лечения.
Простейшие, вызывающие малярию, принадлежащие к роду Plasmodium , имеют сложные жизненные циклы. Спорозоиты — тип клеток, поражающий новых хозяев, — развиваются в слюнных железах комаров Anopheles . Они покидают комара во время еды кровью, попадают в печень хозяина и размножаются. Клетки, инфицированные спорозоитами, в конечном итоге лопаются, высвобождая другую форму клеток, мерозоитов, в кровоток.Эти клетки инфицируют красные кровяные тельца, а затем быстро воспроизводятся, разрушая хозяев красных кровяных телец и высвобождая множество новых мерозоитов, чтобы нанести дальнейший ущерб. Большинство мерозоитов продолжают воспроизводиться таким образом, но некоторые дифференцируются в половые формы (гаметоциты), которые поглощаются самками комара, завершая, таким образом, жизненный цикл простейших.
Эти и многие другие изобретательные пути к возникновению болезней демонстрируют богатое эволюционное наследие патогенов и их неизменную изобретательность.В следующем разделе мы более подробно рассмотрим, как некоторые из этих организмов научились процветать — часто за счет людей.
Что делают бактерии, когда заболевают · Frontiers for Young Mind
Абстрактные
Бактерии действительно маленькие, настолько маленькие, что вы их даже не видите. Знаете ли вы, что бактерии все еще могут болеть, как и мы? Фактически, большинство вирусов в мире заражают бактерии, а не людей. Что происходит, когда бактерия заражается вирусом? Как и мы, у многих бактерий есть собственная иммунная система, которая помогает защищаться от инфекций.Недавно ученые открыли несколько новых бактериальных иммунных систем. Мы смогли переоборудовать эти системы для совершенно новых целей. Одна из таких иммунных систем, называемая CRISPR, потенциально может позволить нам переписать ДНК любым способом и любым живым существом. Теперь ученые используют бактериальную иммунную систему в качестве мощного инструмента для точного редактирования ДНК всех видов живых существ.
Вирусы заражают бактерии
Знаете ли вы, что бактерии могут заболеть, как и вы? Если вы когда-нибудь простужались или болели гриппом, вы знаете, что заразиться вирусом — неинтересно.Что ж, оказывается, что большинство вирусов в мире заражают бактерии, а не людей. Ученые называют эти вирусы бактериофагами (что буквально означает «пожиратели бактерий»). В океане насчитывается около 10 30 вирусов (за которым стоит 30 нулей!). То есть вирусов больше, чем звезд во Вселенной! Большинство этих океанических вирусов заражают бактерии [1].
Может быть, все это для вас в новинку, но бактерии и вирусы существуют уже очень давно. Бактерии эволюционировали вместе с вирусами с момента зарождения жизни.Они были вовлечены в постоянную битву более 3 миллиардов лет [2]. Спустя столько времени бактерии разработали несколько уловок, чтобы защитить себя.
Бактерии защищаются, как и мы
У вашего тела есть множество способов уберечь вас от болезни или помочь вам быстрее поправиться, когда вы действительно заболеете. Ваша первая линия защиты — это ваша кожа и мембраны внутри вашего тела. Они, как стена, защищают от вредных бактерий и вирусов. Когда вы получаете порез, почему вы должны следить за тем, чтобы он оставался чистым? Чтобы вы не заразились.
Но иногда вашей кожи не хватает, и вы действительно заболеете. Когда у вас поднимается температура, это признак того, что ваше тело пытается бороться с тем, что вызывает у вас тошноту. Есть несколько хитроумных способов, с помощью которых ваш организм может бороться с инфекцией [3]. После того, как ваше тело впервые борется с инфекцией, вызванной вирусом, оно может сформировать память о том, как этот вирус выглядит. Таким образом, вы больше не заболеете этим вирусом. Вы узнаете «плохого парня» и дадите отпор. Мы называем эту память «адаптивным иммунитетом», и именно поэтому люди обычно заболевают ветряной оспой только один раз, а также поэтому вакцины работают.Вакцина показывает ваше тело немного мертвым или ослабленным вирусом, поэтому ваше тело может вспомнить вирус и бороться с живой версией позже. Однако некоторые вирусы со временем меняются, поэтому эти воспоминания не работают вечно. Вы болели простудой или гриппом более одного раза? Это потому, что эти вирусы быстро меняются. Каждый раз, когда вы заболеваете, это на самом деле немного другая версия простуды или гриппа.
Бактерии кажутся намного проще, чем мы. В конце концов, они действительно крошечные и состоят только из одной клетки.У бактерий нет мозга или других органов. Даже их одна клетка выглядит намного проще, чем одна из наших. Даже в этом случае бактерии могут защищаться от вирусов во многом так же, как и мы.
Прежде всего, каждая бактерия окружена «клеточной мембраной» и «клеточной стенкой». Эти структуры подобны щитам, которые защищают бактерии от мира, подобно тому, как ваша кожа защищает вас. Вирусы должны прикрепляться к внешней стороне клетки и проникать внутрь, чтобы проникнуть внутрь. Если бактерии изменяют форму своих клеточных стенок, это может предотвратить прилипание к ним вирусов.Тогда бактерии защищены от заражения.
Что произойдет, если вирус проникнет через клеточную стенку бактерии? Ну, у некоторых бактерий тоже есть адаптивный иммунитет, как и у нас! Это означает, что они могут хранить память о вирусе, чтобы впоследствии защитить себя. Ученые открыли это сравнительно недавно [4, 5]. Раньше никто не думал, что бактерии достаточно сложны, чтобы иметь что-то вроде адаптивного иммунитета. Природа продолжает удивлять ученых новыми, странными вещами. Мы называем систему, обеспечивающую адаптивный иммунитет у бактерий, системой CRISPR.
CRISPR означает « кластеризованных коротких палиндромных повтора с регулярными интервалами», что является сложным способом описания того, как выглядит CRISPR. Когда ученые секвенировали генетический код некоторых бактерий (их ДНК), они обнаружили паттерн, в котором одна и та же короткая последовательность была , повторялась снова и снова с некоторыми промежутками между ними ( с регулярными интервалами ). Эти короткие повторяющиеся бита были палиндромами , что означает, что они выглядели одинаково как вперед, так и назад (как слова «каяк» и «гоночная машина»).Наконец, все повторы были обнаружены кластерами близко друг к другу в бактериальной ДНК. Отсюда и название CRISPR. Мы признаем, что это имя довольно сбивает с толку, но на вашем месте я бы не стал переживать по этому поводу. Ученые неплохо разбираются в том, как устроен мир, но мы не умеем придумывать простые названия для вещей.
Как работает CRISPR?
Что мы имеем в виду, когда говорим, что CRISPR помогает бактериям «запомнить» вирус? Что ж, чтобы понять это, сначала нужно понять, что такое вирус.В отличие от людей и бактерий вирусы не состоят из клеток. Вместо этого вирус — это связка ДНК или РНК (молекула, связанная с ДНК), плотно упакованная в капсулу, состоящую из белков. Вы можете думать о ДНК как о длинной книге, описывающей, на что должно быть похоже живое существо. Например, ваша ДНК описывает, как ваше тело должно работать, и этот «код» вместе с окружающим миром определяет ваш рост. Все живые существа хранят свой генетический код в виде ДНК, но вместо этого у некоторых вирусов есть РНК. РНК делает почти то же самое, что и ДНК для вирусов, но устроена немного иначе (подумайте о коде этих вирусов, написанном на каменных табличках, а не на бумаге).
В начале инфекции ДНК или РНК вируса вводятся в клетку (человеческую клетку, если вирус заражает человека, или бактериальную клетку, если вирус заражает бактерии). После этого вирус перепрограммирует клетку, чтобы сделать множество копий вируса. Со временем эти копии упаковываются в новые капсулы. Наконец, клетка взламывается, и множество новорожденных вирусов отправляются в мир, чтобы заразить новые клетки. Вы можете увидеть, как это работает, на рисунке 1.
- Рисунок 1 — Как вирус заражает бактерии.
CRISPR в бактериальных клетках работает в два этапа. Во-первых, когда у бактерии есть система CRISPR, она может хранить небольшие фрагменты вирусной ДНК. Каждую из этих частей можно рассматривать как разные «воспоминания». Теперь бактерия знает часть «кода» вируса и позже может распознать в нем «плохого парня». Если вирус внедряется в клетку и этот вирус совпадает с одним из хранимых воспоминаний бактерии, то бактерия знает, что что-то не так. Как только бактерия узнает, что она инфицирована, она начинает второй этап иммунитета CRISPR.Бактерия использует свою систему CRISPR для измельчения вируса до того, как вирус сможет сделать свои копии. Вуаля, никакой инфекции! Мы показываем, как это работает, на рисунке 2. Конечно, бактерии не «думают» и не «знают» вещи, как мы, потому что у них нет мозга. Все этапы иммунитета CRISPR выполняются автоматически, но полезно думать о них как о «воспоминаниях», когда вы пытаетесь понять, как они работают.
- Рисунок 2. Как CRISPR защищает бактерии от вирусов.
Почему мы так заботимся о CRISPR?
В последнее время CRISPR часто упоминается в новостях. Людей очень воодушевляет эта странная маленькая система, которую бактерии используют для борьбы с вирусами! Вы спросите, почему такое волнение? Что ж, оказывается, что мы, люди, довольно хорошо умеем воровать инструменты, которые бактерии развивались за миллиарды лет, и использовать их в своих целях. Ученым удалось превратить CRISPR в способ «редактирования ДНК» [6, 7]. Бактерии используют CRISPR для очень специфического разрезания ДНК вирусов.Ученые придумали, как с помощью CRISPR разрезать любую ДНК очень точно любым способом, каким мы хотим!
Почему ученые все равно хотят редактировать ДНК? Некоторые болезни человека очень трудно вылечить, потому что они закодированы в нашей ДНК. Эти заболевания не вызываются вирусами или бактериями. Некоторые примеры — серповидноклеточная анемия и муковисцидоз. Эти заболевания вызваны крошечными изменениями генетического кода. Эти изменения заставляют тело работать немного иначе, чем в противном случае.С CRISPR мы можем редактировать ДНК и, возможно, исправлять эти небольшие изменения. Это означает, что CRISPR можно использовать для лечения некоторых из этих генетических заболеваний. Но это еще не все. Ученые используют CRISPR для создания более выносливых культур, чтобы мы могли есть, чтобы избавиться от комаров, переносящих болезни, и для многого другого.
Мы все еще учимся, как лучше всего использовать CRISPR в качестве инструмента. Важно, чтобы мы использовали CRISPR по уважительным причинам. Недавно один ученый сообщил, что он использовал CRISPR для редактирования ДНК двух детей.Он пытался сделать их устойчивыми к определенным заболеваниям. Мировое научное сообщество было очень обеспокоено, когда они узнали об этом. Многие ученые были обеспокоены используемыми научными процедурами. Другие сомневались, действовал ли исследователь этично. Многие ученые считали, что польза не перевешивает риски. Болезни, которые могли бы предотвратить правки, легко предотвратить с помощью других методов. Технология CRISPR еще не совершенна и может нанести вред. Часто CRISPR может вносить изменения в ДНК там, где мы этого не хотим.Использование этой технологии на людях может быть рискованным. Важно помнить, что то, что ученый может что-то делать, не означает, что они должны это делать. Ученые всего мира часто проводят большие собрания, чтобы обсудить эти вопросы и обсудить, как лучше всего двигаться вперед. На этих встречах они задают друг другу и представителям общественности такие вопросы, как: «Можно ли когда-либо редактировать ДНК человека?» и «Если да, то когда все будет в порядке?» Что вы думаете? Что, если мы будем использовать CRISPR для лечения болезней? Что, если мы будем использовать его для других целей, например, чтобы делать людей умнее или сильнее? Что, если только некоторые семьи могут себе это позволить? Важно, чтобы мы задавали друг другу эти вопросы и чтобы мы включили заинтересованных лиц со всего мира.Таким образом, мы можем выбрать путь, который лучше учитывает потребности и заботы всех участников.
Глоссарий
Вирус : ↑ Вирус — это небольшое количество ДНК или РНК, окруженное белковой оболочкой. По сути, вирус — это просто инструкция по созданию новых вирусов. Когда вирус попадает в живую клетку (человеческую клетку, если вирус заражает людей, или бактериальную клетку, если вирус заражает бактерии), он перепрограммирует эту клетку и превращает клетку в вирусную фабрику.
Адаптивный иммунитет : ↑ У всех организмов есть разные типы иммунитета для защиты от инфекции. Адаптивные иммунные системы позволяют организмам запоминать инфекции из прошлого, чтобы лучше бороться с теми же инфекциями в будущем.
Бактерия : ↑ Бактерия — это микроскопический организм, состоящий из одной клетки. Их клетки тоже намного проще человеческих. Некоторые бактерии могут вызвать заболевание, но большинство — нет.На самом деле, чтобы оставаться здоровым, вы полагаетесь на бактерии в кишечнике!
CRISPR : ↑ CRISPR — это адаптивная иммунная система, которую бактерии используют для борьбы с вирусными инфекциями. CRISPR позволяет бактериям запоминать вирусы, которые они видели в прошлом, и распознавать эти вирусы и бороться с ними в будущем.
Редактирование ДНК : ↑ Ученые выяснили, как использовать CRISPR для редактирования ДНК. Это означает, что они потенциально могут переписать «инструкцию по эксплуатации», которая сообщает каждому организму, как жить и расти.Мы называем это «редактированием ДНК».
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Список литературы
[1] ↑ Саттл, К. А. 2005. Вирусы в море. Природа 437: 356. DOI: 10.1038 / nature04160
[2] ↑ Forterre, P. 2006. Происхождение вирусов и их возможная роль в основных эволюционных переходах. Virus Res. 117: 5–16. DOI: 10.1016 / j.virusres.2006.01.010
[3] ↑ Чаплин Д. Д. 2010. Обзор иммунного ответа. J. Allergy Clin. Иммунол. 125: S3–23. DOI: 10.1016 / j.jaci.2009.12.980
[4] ↑ Mojica, F. J., Díez-Villaseñor, C., García-Martínez, J., and Soria, E. 2005. Промежуточные последовательности регулярно расположенных прокариотических повторов происходят от чужеродных генетических элементов. J. Mol. Evol. 60: 174–82.DOI: 10.1007 / s00239-004-0046-3
[5] ↑ Barrangou, R., Fremaux, C., Deveau, H., Richards, M., Boyaval, P., Moineau, S., et al. 2007. CRISPR обеспечивает приобретенную устойчивость к вирусам у прокариот. Наука 315: 1709–12. DOI: 10.1126 / science.1138140
[6] ↑ Jinek, M., Chylinski, K., Fonfara, I., Hauer, M., Doudna, JA, and Charpentier, E. 2012. Программируемая эндонуклеаза ДНК, управляемая двойной РНК, в адаптивных бактериальных клетках. иммунитет. Наука 337: 816–21. DOI: 10.1126 / science.1225829
[7] ↑ Гасиунас, Г., Баррангу, Р., Хорват, П., и Сикснис, В. 2012. Рибонуклеопротеиновый комплекс Cas9-crRNA опосредует специфическое расщепление ДНК для адаптивного иммунитета у бактерий. Proc. Natl. Акад. Sci. США 109: E2579–86. DOI: 10.1073 / pnas.1208507109
Бактерии и вирусы
Микробные и органические загрязнители не всегда можно обнаружить по зрению, запаху или вкусу.Вы можете пройти годы, прежде чем осознаете, что проблема существует.
Хотя некоторые микробы, передающиеся через воду, могут вызывать болезни, многие микробы безвредны или даже полезны. Во многих источниках воды естественным образом присутствует очень небольшое количество микробов, но некоторые из них более опасны, чем другие. Некоторые из наиболее опасных микробных контаминантов, такие как E. coli, Giardia, и Cryptosporidium, , могут вызывать желудочно-кишечные проблемы и симптомы гриппа, которые обычно приписываются недоваренной или неправильно хранимой пище.В их числе:
Бактерии: Одноклеточные организмы без четко выраженных ядерных мембран и других специализированных функциональных частей клеток, которые размножаются путем деления клеток или спор. Бактерии могут быть свободноживущими организмами или паразитами. Бактерии (наряду с грибами) являются разложителями, которые расщепляют отходы и тела мертвых организмов, делая их компоненты доступными для повторного использования. Бактериальные клетки имеют длину от 1 до 10 микрон и ширину от 0,2 до 1 микрона. Они существуют почти повсюду на Земле.Некоторые бактерии полезны для человека, а другие вредны.
Вирусы: Паразитарные инфекционные микробы, почти полностью состоящие из белка и нуклеиновых кислот, которые могут вызывать заболевания у людей. Вирусы могут воспроизводиться только в живых клетках. Их размер составляет от 0,004 до 0,1 мкм, что примерно в 100 раз меньше, чем у бактерий.
Цисты: Капсулы или защитные мешочки, производимые многими простейшими (а также некоторыми бактериями и водорослями) в качестве подготовки к переходу в стадию покоя или специализированную репродуктивную стадию.Как и споры, цисты более устойчивы к разрушению при дезинфекции. К счастью, цисты простейших обычно имеют диаметр от 2 до 50 микрон и могут быть удалены из воды тонкой фильтрацией.
Существуют как химические, так и физические способы дезинфекции воды. В химической дезинфекции часто используются галогены, такие как хлор, йод, бром или озон, тогда как обычными физическими вариантами являются ультрафиолетовый (УФ) свет, ультрафильтрация и дистилляция. Эти процессы могут устранить 99.9 — 99,9999% вредных микроорганизмов.
Очистка воды позволяет бороться с патогенными микробиологическими факторами с помощью следующих методов:
Хлорирование
Процесс обработки, при котором газообразный хлор или раствор хлора добавляют в воду для дезинфекции и борьбы с микроорганизмами. Хлорирование также используется при окислении растворенных примесей железа, марганца и сероводорода. Этот метод дезинфекции включает добавление хлора в воду, чтобы сделать ее более безопасной для питья.Это обычное, экономичное и быстрое уничтожение многих патогенных микроорганизмов. Он может даже окислять или расщеплять железо, марганец и сероводород, в результате чего вода становится более прозрачной и вкусной.
Некоторые люди считают, что хлор придает воде неприятный химический вкус и запах. Он также может производить побочные продукты дезинфекции (которые могут вызвать проблемы со здоровьем), вступая в реакцию с другими веществами в воде при хранении. Эти побочные продукты часто можно отфильтровать с помощью активированного угля.
Ультрафиолетовый (УФ) свет
Метод УФ-дезинфекции, в котором не используются химические вещества, давно стал популярным в коммерческих целях, но становится все более распространенным в домашних условиях. УФ-системы подвергают воду воздействию света с подходящей длиной волны для уничтожения микробов. Это способ убить бактерии, вирусы, грибки, простейшие и цисты, которые могут присутствовать в воде.
Эффективность УФ-обработки зависит от силы и интенсивности света, количества времени, в течение которого свет проходит через воду, и количества частиц, присутствующих в воде.Источник света необходимо содержать в чистоте, а УФ-лампу необходимо периодически заменять. Обработка УФ-светом не позволяет удалить газы, тяжелые металлы и твердые частицы; по этой причине системы более высокого уровня могут включать дополнительную фильтрацию, такую как активированный уголь.
Озон
Озон образуется при воздействии на кислород высокого напряжения. Использование озона при очистке воды может уничтожить вирусы, бактерии и другие микроорганизмы, а также удалить железо, серу и марганец. Озон быстро выполняет свою работу, а затем быстро разлагается, сокращая попадание вредных побочных продуктов дезинфекции и неприятных привкусов или запахов, связанных с хлорированием.Этот процесс, как правило, более дорогостоящий и энергозатратный и обычно используется в коммерческих целях или в крупных муниципалитетах.
Щелкните здесь, чтобы найти поставщика услуг по очистке воды, который может помочь с проблемами, связанными с бактериями и вирусами.
вирусов | Что такое микробиология?
Вирусы — самые маленькие из всех микробов. Говорят, что они настолько малы, что 500 миллионов риновирусов (вызывающих простуду) могут уместиться на булавочной головке. Они уникальны, потому что они живы и способны размножаться внутри клеток других живых существ.Клетка, в которой они размножаются, называется клеткой-хозяином.
Вирус состоит из ядра генетического материала, ДНК или РНК, окруженного защитной оболочкой, называемой капсидом, которая состоит из белка. Иногда капсид окружен дополнительным остроконечным слоем, называемым конвертом. Вирусы способны цепляться за клетки-хозяева и проникать внутрь них.
© CDC / Библиотека научных фотографийчастиц вируса гриппа h4N2, цветная трансмиссионная электронная микрофотография (ПЭМ).Каждый вирус состоит из нуклеокапсида (белковой оболочки), который окружает ядро генетического материала РНК (рибонуклеиновая кислота). Нуклеокапсид окружен липидной оболочкой, содержащей гликопротеиновые шипы гемагглютинин (H) и нейраминидазу (N). Эти вирусы были частью пандемии гонконгского гриппа 1968-1969 годов, в результате которой погибло около миллиона человек во всем мире. Вирусы h4N2 способны инфицировать не только людей, но и птиц и млекопитающих. Они часто вызывают более серьезные инфекции у молодых и пожилых людей, чем другие штаммы гриппа, и могут привести к увеличению числа госпитализаций и смертей.
Вирусы существуют только для того, чтобы производить больше вирусов. Частица вируса прикрепляется к клетке-хозяину, прежде чем проникнуть в нее. Затем вирус использует механизм клетки-хозяина для репликации собственного генетического материала. После завершения репликации вирусные частицы покидают хозяина, отпочковываясь или вырываясь из клетки (лизис).
Бутоньерка
Когда вновь образованная вирусная частица толкает плазматическую мембрану клетки-хозяина, часть прилипает к ней. Плазматическая мембрана окружает вирус и становится вирусной оболочкой.Вирус выделяется из клетки. Этот процесс медленно использует клеточную мембрану хозяина и обычно приводит к гибели клеток.
Лизис
Частицы вируса вырываются из клетки-хозяина во внеклеточное пространство, что приводит к гибели клетки-хозяина. Как только вирус вырвался из клетки-хозяина, он готов проникнуть в новую клетку и размножиться.
Микробиология сегодня: арбовирусы и их переносчики
Microbiology Today августа 2019 года рассматриваются некоторые вирусы, которые передаются членистоногими, и членистоногие-переносчики-переносчики.
Возникающие зоонозы
В этом информационном бюллетене описываются возрастающие угрозы общественному здоровью и экономике, связанные с новыми зоонозными заболеваниями.
Полиомиелит
Полиомиелит — серьезная вирусная инфекция, которая может вызвать паралич. Он был ликвидирован в большинстве стран мира благодаря эффективной вакцинации, в то время как продолжающиеся кампании вакцинации ведут к его исчезновению в крошечной горстке стран, где он все еще сохраняется, особенно в Афганистане, Нигерии и Пакистане.
Корь
Корь — вирусное заболевание, передающееся при вдыхании вирусных частиц при кашле и чихании инфицированных. Заболевание атакует иммунную систему как у детей, так и у взрослых. Примерно в 1 из 15 случаев развиваются осложнения, которые варьируются от легкой инфекции уха до энцефалита.
Бактериофаг — злейший враг бактерий?
Бактериофаги состоят из белков и генома ДНК или РНК, который может быть очень простым, содержащим четыре гена, или сложным, с сотнями генов.Фаги инфицируют, внедряя свой геном в бактерии, что нарушает нормальный цикл репликации бактерий.
Вирус бешенства: можем ли мы лечить неизлечимые?
По оценкам, ежегодно от бешенства умирают 59 000 человек. Бешенство, которое обычно передается после укуса инфицированного животного, почти всегда заканчивается смертельным исходом для людей, которые не были вакцинированы. Как только появляются симптомы, у инфицированного практически нет надежды, поскольку в настоящее время нет доступных вариантов лечения.
В чем разница между микробами, бактериями и вирусами?
Во время покупок несколько недель назад, когда опасения по поводу коронавируса достигли Соединенных Штатов, я наткнулся на мыльный проход. На полках не было всякого мыла с надписью «антибактериальное», но простое старое мыло все еще было в изобилии. Похоже, люди не понимали, что антибактериальное мыло ничуть не лучше в борьбе с вирусами — подойдет и обычное старое мыло.Антибактериальные продукты предназначены для борьбы с бактериями. Вирусы и бактерии — это не одно и то же.
Во время пандемии получить хорошую, ясную и точную информацию было непросто. Мало того, что наше понимание нового коронавируса все еще развивается, но и сообщения о нем часто неточны или совершенно неверны. Недавно президент Трамп сказал, что «одна из самых больших проблем в мире заключается в том, что микроб стал настолько блестящим, что антибиотик не успевает за ним». Хотя неясно, называл ли он коронавирус «микробом», сама по себе эта двусмысленность сбивает с толку.
Намек на то, что такое коронавирус, заключается в названии — это вирус. Антибиотики «не поспевают», потому что они не предназначены для борьбы с вирусами; они борются с бактериальными инфекциями.
Итак, в чем разница между микробами, вирусами и бактериями? Давайте проясним это.
Что такое микробы?
Слово «микроб» — это универсальная фраза, которая может означать любую микроскопическую частицу, которая может вызвать заболевание у человека. Слово зародыш происходит от латинского слова germen, , что означает семя или росток.Это потому, что первые ученые, изучающие микробы, думали о них как о маленьких семенах, которые распространяются между организмами.
Идея о том, что болезнетворные организмы могут передаваться от человека к человеку, существовала еще в Древней Греции. Но до того, как теория микробов получила широкое признание в конце 19 века, не все ученые верили в идею микробов. В средние века, в том числе во времена Черной смерти, идея о том, что крошечные невидимые предметы могут вызвать у вас болезнь, если они прикоснутся к вам, казалась надуманной.В то время преобладающей теорией распространения болезней была теория миазмов. Он утверждал, что гниение органических веществ создает парообразный туман, наполненный частицами, вызывающими болезни. Считалось, что нахождение в районе, где присутствовал «плохой воздух», было причиной болезни.
Идея о том, что болезнетворные организмы могут передаваться от человека к человеку, существовала еще в Древней Греции.
Конечно, мы знаем, что санитария важна для сдерживания распространения болезней. Хотя теория миазмов ошибалась, сама идея привела к реформам и улучшению санитарных условий.На самом деле известная медсестра Крымской войны Флоренс Найтенгейл была сторонницей теории миазмов. Ее идея о том, что дурно пахнущие пары вызывают болезни, привела к санитарным реформам в больницах.
В конце 1800-х годов теория микробов получила широкое распространение, в основном благодаря экспериментам Луи Пастера и Роберта Коха.
В наше время термин «зародыш» не получил широкого распространения в формальной науке. Вместо этого к объектам, вызывающим болезни, относятся по их типу. Вирусы и бактерии — это типы микробов, как и некоторые виды грибов, протистов и прионов.
БактерииБактерии — это микроскопические одноклеточные организмы, которые обитают практически везде и везде, от вершин гор до самых глубоких морских источников. Есть бактерии, которые живут в воде, почве, воздухе, облаках, вашем ковре, океане и внутри вашего тела. Сколько существует видов бактерий? Точно никто не знает. В одной статье о количестве видов бактерий говорится, что в 30 граммах плодородного верхнего слоя почвы и лесов обитает «миллион видов бактерий… по крайней мере миллиард видов во всем мире «.
К счастью, большинство бактерий безвредны. Фактически, многие бактерии полезны и помогают в метаболизме и других аспектах здоровья человека.
Но некоторые бактерии действительно вызывают болезни. Когда вредные — или «патогенные» — бактерии попадают в ваш организм, они могут вызывать болезнь разными способами. Некоторые виды бактерий вызывают инфицирование открытых ран, другие размножаются в почках, вызывая инфекции мочевыводящих путей. Другие виды поражают спинной мозг, вызывая бактериальный менингит.Третьи растут только в жидкости в легких, что приводит к бактериальной пневмонии.
Какими бы замечательными ни были антибиотики, они действуют только на бактерии. Вот почему ваш врач не пропишет антибиотики от гриппа или простуды.
К счастью, многие из этих состояний можно лечить с помощью антибиотиков — веществ, которые либо убивают бактерии, либо замедляют их рост в достаточной степени, чтобы позволить вашей иммунной системе бороться с ними. Какими бы замечательными ни были антибиотики, они действуют только на бактерии.Вот почему ваш врач не прописывает антибиотики от гриппа или простуды — оба они вызваны вирусом, а не бактериями.
ВирусыВирусы крошечные — даже меньше бактерий. Фактически, самый крупный вирус все же меньше самых маленьких бактерий. В отличие от бактерий, вирусы не могут выжить без хозяина.
Вирусы — еще один тип объектов, вызывающих болезни у людей. Обратите внимание, я сказал «объект», а не «организм». Это потому, что среди ученых ведутся споры о том, живы ли вирусы.С одной стороны, они действительно содержат генетический материал (ДНК или РНК). С другой стороны, они не могут самовоспроизводиться в отсутствие хозяина.
Наша неуверенность в том, живы ли вирусы, не мешает нам описывать их очень живыми способами. Мы называем их «коварными» и называем «захватчиками». И, как я упоминал ранее, Трамп, возможно, даже назвал их «блестящими». Одно можно сказать наверняка — вирусы не обладают способностью думать, не говоря уже о том, чтобы быть крошечными гениями.
Вирус состоит из небольшого фрагмента генетического материала (ДНК или РНК, о котором я говорил), окруженного небольшой белковой капсулой.Хотя каждый вирус действует немного по-своему, все они в основном плавают, пока не натолкнутся на совместимую клетку. Затем они присоединяются к клетке и вводят свой генетический материал. Клетку обманом заставляют реплицировать ДНК вируса, используя содержащиеся в ней инструкции для создания новых вирусов. Вновь созданные вирусы вырываются из клетки, продолжая процесс.
Вирусы наиболее известны тем, что вызывают у нас болезни, но они могут быть полезны для генетических манипуляций.Часть, которая делает их опасными для человека, — это генетический материал, содержащийся внутри липидной оболочки. Этот бит можно удалить и заменить полезным генетическим материалом, чтобы исправить сломанные гены.
Еще одно полезное применение вирусов — это суперселективные антибиотики. Одна из проблем с антибиотиками заключается в том, что они, как правило, уничтожают полезные бактерии вместе с вредными, которые иногда могут принести больше вреда, чем пользы. Однако особый тип вируса, называемый бактериофагом, нацелен на определенные типы бактерий и уничтожает их, оставляя в покое другие штаммы.
Мытье рук важно
Надеетесь ли вы избежать заражения вирусом или бактериями, мытье рук — ключ к сохранению здоровья. По данным Центров по контролю за заболеваниями:
Содержание рук в чистоте — один из самых важных шагов, которые мы можем предпринять, чтобы не заболеть и не передать микробы другим людям. Многие болезни и состояния распространяются, если руки не мыть с мылом и чистой проточной водой.
Мытье рук также помогает предотвратить устойчивость к антибиотикам, что снижает эффективность наших антибиотиков в борьбе с болезнями.