Вирусология. Систематическое положение и классификация вирусов. Работы Ивановского. Отличия вирусов от бактерий

Вирусология: история, определение, методы, задачи

В задачи вирусологии входит изучение:

• принципов систематики и номенклатуры вирусов;

• морфологии и химического состава вирусов;

• особенностей репродукции и изменчивости вирусов;

• патогенеза и иммуногенеза при вирусных болезнях;

• методов диагностики, специфической профилактики и лечения вирусных инфекций.

 В вирусологии применяются следующие методы:

• фильтрация инфекционных агентов (вместе со следующим – исторически первый);

• заражение чувствительных организмов;

• культивирование вируса в куриных эмбрионах и клеточных культурах;

• биологические (основаны на способности к гемагглютинации, гемолизу, образованию включений, цитопатическому действию) и применение бактериофагов;

• иммунологические (основаны на взаимодействии антигенов и антител);

• биохимические (определение химического состава вирионов);

• физико-химические (ультрацентрифугирование, применение радиоактивных изотопов, электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа);

• молекулярные (секвенирование, гибридизация, генная инженерия).

Отсчет истории вирусологии ведется с 1892 г., когда русский физиолог растений и микробиолог Дмитрий Иосифович Ивановский на сессии Академии наук сделал доклад об открытии «фильтрующегося» возбудителя табачной мозаики (болезни растений). Его выводы основывались на следующих наблюдениях:

• сок больного растения заражал здоровое растение, однако при микроскопии никакие бактерии не обнаруживались;

• на питательных средах после посева сока колонии не образовывались (в то время считалось, что любой микроорганизм можно вырастить на правильно подобранной среде);

• после фильтрации сока через фарфоровые фильтры он сохранял заразительную способность (потому обнаруженный агент он назвал «фильтрующимся»);

• при последовательном заражении соком больных растений болезнь проявлялась всегда, то есть заразное начало не разбавлялось после введения в растения, а размножалось.

Опыты Ивановского в 1898 г. воспроизвел Бейеринк и назвал инфекционный агент вирусом (лат. яд). В том же году был открыт первый вирус животных (вирус ящура), а человека – в 1901 г. (вирус желтой лихорадки). Следующими открытыми вирусами человека стали вирус бешенства (1903 г.), вирус натуральной оспы (1908 г.) и вирус полиомиелита (1909 г.).

Вирусы. Отличия вирусов от бактерий. Систематика вирусов

Основные отличия вирусов от бактерий:

1. Не имеют клеточного строения.

2. Имеют субмикроскопические размеры, большинство от 20 до 300 нм.

3. Имеют только один тип нуклеиновой кислоты: или ДНК, или РНК, где закодирована вся информация вируса.

4. Не обладают собственными метаболическими и энергетическими системами.

5. Размножение вирусов происходит с использованием белоксинтезирующих и энергетических систем клетки-хозяина, поэтому вирусы – это облигатные внутриклеточные паразиты (как, впрочем, и некоторые отдельные бактерии).

6. Не способны к росту и бинарному делению, размножаются путём репродукции их белков и НК в клетке хозяина с последующей самосборкой вирусной частицы.

Несмотря на отсутствие консенсуса по отнесению вирусов к живому, в таксономии живой природы для них выделен отдельный таксон в корневом таксоне Biota (живое). Таким образом, они классифицируются наряду с тремя доменами «клеточной жизни»: прокариотами, археями и эукариотами.

Систематика вирусов определяется Международным комитетом по таксономии вирусов (ICTV). Из-за малого размера генома и высокой частоты мутаций выяснение родства больших порядков затруднительно, поэтому наивысшим таксоном для вирусов является порядок (-virales). Далее следует семейство (-viridae), подсемейство (-virinae), род (-virus) и вид (также -virus). При этом не все семейства включены в порядки, не все роды – в семейства, а большинство видов вирусов до сих пор никак не классифицированы. 

В основе классификации лежат самые разнообразные критерии, например тип нуклеиновой кислоты, ее структура, наличие оболочки, морфология вириона, антигенная структура, стратегия репликации, патогенность, восприимчивые хозяева, география и эпидемиология вируса.

Как дополнение к этой систематике вирусов используется классификация по Балтимору, критерием для которой служит механизм образования мРНК. В конечном счете, она различает вирусы по строению генома и стратегии его репликации. Выделяют семь групп вирусов по Балтимору (ранее – пять):

1. ДНК, двунитевая (например, герпесвирусы).

2. ДНК, однонитевая (парвовирусы).

3. РНК, двунитевая (ротавирусы).

4. РНК, однонитевая, положительная (пикорнавирусы).

5. РНК, однонитевая, негативная (ортомиксовирусы).

6. РНК, однонитевая, имеется ДНК-стадия (ретровирусы).

7. ДНК, двунитевая, имеется РНК-стадия (вирус гепатита В).