Вируси

Като вземем предвид, че имам настинка,

не мога да си представя по-подходяща тема от тази за вирусите.

Не искам да е изписано толкова плътно.

Вирус, вируси.

Вируси.

Мисля, че вирусите са може би

най-удивителното нещо в биологията,

защото размиват границите между

безжизненото и живото.

Кое се брои за живо същество?

Това, което целя да кажа е, че разгледаме ли себе си или живота като цяло,

като едно от онези неща, които веднага разпознаваш, когато ги забележиш.

Ако видиш нещо, което се ражда, расте

и е непрестанно променящо се.

Може да се движи.

А може би пък не.

Но пък има изграден метаболизъм около себе си,

възпроизвежда се и после умира.

Тогава си казваш - хей, това вероятно е живо.

В това влизат, повечето неща, които виждаме -- или самиите ние

ние хората

включваме бактериите,

растенията.

-- може би осакатявам подредбата на организмите

но това е, че сме сходни да разпознаваме живите организми, когато ги видим.

Вирусите обаче са просто шепа генетична

информация, заключена в белтъци.

В белтъчна капсула.

Нека го нарисувам.

Генетичната информация може да е кодирана под всякаква форма.

Може да е РНК, може да е ДНК,

може да е едноверижна РНК, двуверижна РНК.

Понякога на мястото на едноверижната можем да означим с две малки

букви "ев"(ss) пред веригата.

Да предположим, че говорим за двуверижна ДНК

бихме поставили "дв"(dd) пред нея.

Главната идеята е -- че вирусите могат да се появят във всякаква

от тези форми и имат генетична информация,

веригата на нуклеинова киселина.

Под формата на едно- или двуверижна РНК

или едно- или двуверижна ДНК.

Нуклеиновата киселина се намира определен вид белтъчна

структура, която се нарича капсид.

Класическата рисунка на формата на капсида наподобява

икосаедър

Да видим дали ще мога да го нарисувам

Изглежда нещо подобно на това.

Не всички вируси е задължително да изглеждат по този начин.

Има хиляди видове вируси.

А ние сме едва на повърхността на тяхното разглеждане

и разбиране, че вирусите ги има

и използват различни способи, жизненоважни, за да се дупликират

по свой модел.

Ще говорим за това напред в бъдещето

А предполагам, че всеки начин за репликация

вероятно съществува някъде

в света на вирусите.

Но те са едва само белтъци,

тези белтъчни капсиди,

които са съставени от няколко белтъка, свързани заедно.

А вътре под обвивката има генетичен материал, който може

да бъде ДНК или РНК.

Нека нарисувам генетичния материал

Белтъкът не е задължително да е прозрачен, но ако беше

щяхмее да видиш генетичния материал вътре.

Въпросът е - това нещо признак на живот ли е?

Не изглежда да е живо.

Не расте.

Не се променя.

Няма метаболизъм.

Ако е оставено само на себе си,

то просто ще си стои там,

Ще си стои там както би стояла книга върху маса, просто

ще си е там.

Нищо няма да се промени.

Обаче, тук възниква следният дебат.

Може да си кажеш: хей, когато го описваш по такъв начин,

прилича на шепа свързани помежду си молекули.

Това не нещо свързано с живот.

Обаче започва да изглежда живо изведнъж, когато

влезе в контакт с нещо, което бихме определелили като

форма на живот.

Т.е това, което правят вирусите,
класическият пример е, един вирус

би се прикрепил към някоя клетка.

Нека да го нарисувам по-дребен.

Да кажем, че това е моят вирус.

Ще го нарисувам като малък шестоъгълник.

Това, което прави е, вирусът се прикрепи към някоя клетка.

Може да е всякакъв вид клетка.

Може да е клетка на бактерия, на растение,

може да е клетка на човек.

Нека нарисувам клетката тук

Клетките всъщност са много по-големи от който и да е вирус.

В случаите, в които клетките имат мека мембрана,

вирусът намира начин да проникне през нея.

Понякога може просто да се слее с клетката-- не искам

да усложнявам нещата -- но понякога дори вирусите имат свои

но понякога дори вирусите имат свои малки мембрани.

Ще говорим за това след малко,

за това, от къде си набавят мембраните.

Вирусът може да си има собствена мембрана като тази.

Тя обгръща капсида.

И после, тези мембрани ще се слеят,

а вирусът ще може да проникне в клетката.

Ето това един от методите.

Други метод е те рядко

си приличат.

Да кажем, че друг метод би бил, вирусът

"убеждава" базирано само на определени белтъчни рецептори върху него или

чрез белтъчните рецептори на клетката да бъде пропуснат вътре,

това очевидно е вид "троянски кон".

Клетката не иска вируси.

Затова вирусът трябва да я убеди, че

не е чуждо тяло.

Можем да направим стотици видеа как са устроени механизмите на вирусите и

това продължава да е тема за изследване.

Понякога някой вирус може да бъде погълнат

от клетката.

Вероятно клетката си мисли, че вирусът е нещо, което е нужно

да бъде изядено.

Затова клетката го обгръща по този начин.

А тези две страни накрая ще се съединят

и вирусът ще попадне в клетката.

Това се нарича ендоцитоза.

Ще говорим за нея.

Клетката внася нещо в цитоплазмата си.

Това не се случва само с вирусите,

но това е един начин да проникнат в клетката.

В случаите, в които конкретната клетка -- например

в случая с бактерията -- ако клетката има

много плътна обвивка -- нека го нарисувам в друг цвят.

Да кажем, че това е бактерия ето тук

И има плътна обвивка.

Тогава вирусите не проникват в клетката.

Просто стоят извън клетката, ето така.

Не, не го рисувам в реален мащаб.

И всъщност инжектират генетичния си материал в клетката.

Затова има огромен набор от начини,

по които вирусите проникват в клетките.

Но тоба ни отклонява от темата.

Интересното е, че вирусите проникнат в клетката.

а веднъж влезли вътре, те освобождават своят

генетичен материал вътре в клетката.

Така генетичният им материал се носи наоколо.

Ако генетичният материал е записан под формата на РНК--

а можем да си представим почти всички възможни начини,

по които вирусите съществуват в природата.

Просто не сме ги открили.

Тези, които вече сме открили обаче като цяло

правят товаввв всеки възможен начин.

Та, ако имат РНК-а, тази РНК-а може незабавно да започне

да бъде използвана с огромно значение-- ако това е, да кажем,

ядрото на клетката.

Това е ядрото на клетката и в него обикновено има ДНК,

която изглежда ето така.

Може би ще нарисувам ДНК в друг цвят.

Но обикновено ДНК-то се презаписва в РНК.

Така че, в една нормално функционираща клетка, РНК

напуска ядрото, отива в рибозомите, а след това

информационната РНК в комбинация с

транспортната РНК синтезира белтъците.

РНК съдържа информация за последователността на аминокиселините на различни белтъци.

Ще говоря за това в друго видео.

Когато се синтезират тези белтъци,те формират

различните структури вътре в клетката.

Това, което прави вируса е да кофискува процесите в клетката за себе си.

Открадва механизмите.

Неговата РНК прави това, което и РНК на клетката-гостоприемник

би правила сама.

И започва да кара клетката да синтезира белтъците на вируса.

Очевидно вирусът не синтезира същите неща,

които биха били синтезирани.

Всъщност първите белтъци, които синтезира вирусната РНК

започват да унищожават ДНК и РНК-молекулите,

които биха му пречили.

И така, вирусът синтезира своите белтъци,

а после тези белтъци започват да изграждат още вирусни обвивки.

Образуват се още вирусни белтъчни обвивки -

ето така.

Междувременно, вирусната РНК се дубликира.

Използва механизмите на самата клетка. Ако е оставен на своите собстени

способи, вирусът просто би бил в покой.

Но веднъж влязла в клетката,

РНК ползва всички хубави ресурси на клетката, за да се копира.

Това е удивително, дори само биохимията в тези процеси е удивителна.

Как тези молекулите РНК се връщат обратно

в капсидите.

След като има синтезирани достатъчно вируси и клетката

е намалира или изчерпала ресурсите си,

вируси, тези самостоятелни нови вируси, които

които са се дупликирали, използвайки всички клетъчни механизми,

ще намирят начин да напуснат клетката.

Повечето -- не искам да казвам "по принцип", защотот

още не сме открили всички различните видове вируси,

които съществуват-- но онова, което е всеобщо казано за повечето е,

че когато има достатъчно от тези, те ще освободят

белтъци или ще синтезират белтъци,

тъй като не могат да произведат собсвени белтъци.

Това е причината клетката или да умре,

или мембраната й да се разпадне.

Мембраната се разпада.

Клетката се разпада, лизира.

Нека запиша това.

Клетката лизира.

Лизира значи, че клетъчната мембрана

просто изчезва.

И всички вируси могат самостоятелно да се появят от клетката.

Преди малко казах, че някои вируси

имат своя собствена мембрана.

Как са се сдобили с нея,

тази мембрана, изградена от двоен липиден слой?

Някои от тях, това което правят е, щом се дупликират

в клетката,излизат от нея без да я убиват -- те

не се нуждаят от лизиране.

Всичко, за което говоря в момента, са специфични начини, по които действа един вирус.

Но интересното при вирусите е, че изследват -- различните видове

вируси, използват почти всяка възможена комбинация, която можем да си представим

за репликиране и кодиране на протеини и

за напускане на клетката.

Някои просто набъбват.

А когато набъбнат, можем да си ги представим

как натискат клетъчната стена,

или клетъчната мембрана.

Не трябваше да казвам "клетъчна стена".

Това е външната мембрана на клетката.

Та, когато натискат тази мембрана,

те взимат част от нея със себе си.

Докато накрая клетката не... когато това продължи достатъчно дълго -

няколко излязат заедно и ще вземат

част от мембраната със себе си.

Можем да си представим защо това би било полезно нещо-

да притежаваш със себе си.

По този начин, сега след като имаш мембрана, един вид

ще изглеждаш като клетката.

И когато искаш да заразиш друга клетка като тази,

вече няма да изглеждаш като чужда частица.

Това е много полезен начин да изглеждаш като нещо, което

не си.

И ако не смяташ, че това е достатъчно зловещо -

да откраднеш ДНК-то на един организъм, вирусите могат

да изменят ДНК-то на един организъм.

И един от най-честите примери за това е вирусът на СПИН.

Нека го запиша тук.

СПИН, това е вид ретровирус, който

интригуващ.

Защото това, което ретровирусите правят, е да притежават РНК с тях

и когато проникнат в клетката,

да речем, че проникват в клетката.

Вече са вътре в клетка ето така.

Те всъщност донасят белтъчни молекули със себе си.

И всеки път се запитаме откъде са си набавили този протеин ?

Всичко това идва от различна клетка.

Те ползват нечия друга клетка за аминокиселините и рибозомите

и нуклеиновите киселини и всичко друго за да се синтезират.

Затова, каквито и белтъци да носят със себе си, те са

от друга клетка.

Но те носят със себе си и този белтък, наречен "обратно записване".

и обратното записване взима вирусната РНК

и я презаписва в ДНК.

Така преминава от РНК в ДНК.

което - когато било открито за първи път,

хората смятали, че процесът винаги върви от ДНК към РНК,

но това променило цялата парадигма.

Вирусите превръщат РНК-а в ДНК-а.

Ако това не е достатъчно лошо, вирусът ще вгради това ДНК-а

в ДНК-то на клетката-гостоприемник.

Така това ДНК ще се вгради в

ДНК-а на клетката.

Да кажем, че жълтото е ДНК-то на клетката-гостоприемник,

а това нейното ядро.

Вирусъ разбърква генетичния код

на това, което е инфектирал.

Когато правих видеата за бактериите, казах,

че на всяка една човешка клетка се падат 20 бактерийни клетки и

че те живеят с нас и са полезни, и

са част от нас и са около 10% от сухото вещество в нас и пр.

Бактериите съществуват наравно с нас.

Те не ни променят.

Тези ретровируси обаче ни променят,

променят генетичния ни код.

Искам да кажа, че приемам гените си много лично.

Те определят кой съм.

Но тези вируси всъщност биха променили

генетичния ми код.

След това, когато станат част от ДНК,

естественият процес, който върви от ДНК към РНК ще кодира

техните вирусните белтъци.

Или пък - понякога - вирусите остават в покой

непокътнати и не правят нищо.

Понякога - да речем, че има нещо в

околната среда, което ги кара да започнат да

се синтезират отново.

И те започват да синтезират още вируси.

Те използват директно ДНК-то на организма,

на клетката-гостоприемник.

Те стават част от организма.

Не мога да си представя по-тясна връзка между

организми от това да станеш част от обща ДНК.

Не мога да си представя друг начин,

за описване на един организъм.

И ако това не е достатъчно подтискащо,

и само за информация, когато един вирус става част от ДНК-то на

друг организъм, се нарича провирус.

Но ако и това не ти стига, е изчислено,

че ако вирусът инфектира клетка в носа или ръката ми,

когато клетката минава през цикъла на митозата,

т.е. потомството й е генетично идентично -

то ще има вирусна ДНК.

Това си има и добри страни -

децата ми няма да са заразени.

Поне няма да се предаде на потомството ми.

Само че тези вируси могат да инфектират не само соматичните клетки,

а и гаметите или половите клетки.

Така че вирусът влиза в половата клетка,

а половите клетки, както вече знаем,

те произвеждат гамети.

Тези клетки са сперматозоидите при мъжете и яйцеклетките при жените.

Ако си представим, че веднъж заразената

и след като вирусната ДНК стане част от ДНК на половата клетка,

аз ще предам това ДНК на сина си или дъщеря си.

Те от своя страна пък ще я предадат на своите деца.

Дори само идеята, поне според мен

ми се струва настръхваща.

Смята се, че от 5-8% -- а това е доста неточно,

те кара да се земислиш какво сме ние хората всъщност

но средната стойност е около 5-8% от човешкия геном.

Когато говорих за бактериите, говорех единствено за вирусите, които

съжителствуват с нас.

Но сегашният процент е неясен, а и погледнах това щателно.

На едни места намерих 8%, на други пък 5%.

Всичко е само предположение.

Хората предполагат въз основа на наблюденията им за

ДНК и колко е сходна с ДНК на други организми. Но

приблизителността е , че 5-8% от човешкият геном е съставен от основата на вирусите,

древни ретровируси, които са се вградили в

човешката полова клетъчна линия.

И оттам - в човешкото ДНК.

Те се наричат ендогенни ретровируси.

Което е разтърсващо лично за мен, защото не само значи, че

че тези неща просто съжителстват с нас, те също така може да

помагат ни или да ни нараняват.

Това значи, че 5-8% от нашето ДНК

идва от вируси.

А това е друго нещо, което говори за

генетичното разнообразие.

Защото вирусите правят нещо, наречено

хоризонтален трансфер на ДНК.

Престави си, че докато един вирус преминава от един вид към друг,

когато преминава от вид А към вид Б, той мутира,

за да може да проникне в клетките на новия вид

и взима част от ДНК, което вече има

и я пренася със себе си.

Понякога, когато започне да синтезира някой от тези тук,

да кажем, че това е провирус.

А синята част е оригиналния вирус.

Жълтата част е историческата ДНК на организма.

Понякога докато кодира, вирусът взима малки части

от ДНК-то на другия организъм.

Затова може част от онези проценти да е вирусна ДНК,

но след процесите транскипция и транслация

да е взела част или поне след

репликацията - да е взела малка част от

ДНК-то на организма-гостоприемник.

Всъщност това е да отрежеш част от ДНК от един организъм

и да ги внесеш в друг.

Да пренесеш ДНК от един организъм до друг.

Вирусите със сигурност могат да преминават от един вид на друг.

Затова ми идва идеята, че това ДНК може да премине от

един вид на друг.

Наистина е...не знам, кара ме да оценя

колко взаимосвързани сме като вид,

а си мислим, че сме сами

и можем да се възпроизвеждаме помежду си и да имаме генетични вариации само в рамките на

една популация.

Вирусите въвеждат идеята за хоризонталния трансфер

чрез трансдукция.

Хоризонталната трансдукция е идеята за това как ако

възпроизведа този вирус, взима, малко от

организма, който е използвал,

взимам малко от ДНК-то му със себе си.

А след това инфектирам с това ДНК следващия организъм.

И така, това ДНК, което прескача

от един организъм в друг.

Това, по някакъв начин обединява всички форми на живот, базирани на ДНК.

Което пък е всички форми на живот на планетата.

И ако всичко това все още не ти се вижда зловещо ---

може би ще запазя най-зловещата част за накрая

Като цяло, можем да говорим за различните видове

класове вируси.

Но, само за да се запознаем с част от терминологията,

когато един вирус атакува бактерия, което често правят.

Изучаваме тези най-много, защото могат да се окажат

добър заместник на антибиотиците.

Защото вирусите, които атакуват бактериите може -- понякога

бактериите са много по-лоши за вируса-- тези се наричат

бактериофаги.

Вече говорихме как точно получават своята ДНК.

Тъй като бактериите имат твърди мембрани, вирусите просто ще инжектират

ДНК в бактерията

А докато си говорим за ДНК, това е вид провирус.

Когато един вирус лизира по този начин,

това се нарича литичен цикъл.

Това е терминология, която е добре да знаете,

ако ще се явяваш на изпит по биология на подобна тема.

Когато вирусът вгради своето ДНК в това на бактерията,

той остава в покой, вгражда се в ДНК-то на

организма-гостоприемник и остава в покой за известно време, това се нарича

лизогенен цикъл.

И по принцип, един провирус преминава през

лизогенен цикъл в еукариоти, в организми, които

имат клетъчна мембрана.

Когато говорим за лизогенен цикъл, обикновено

става дума за вирусна ДНК в покой в бактерийна ДНК.

Или ДНК-то на бактериофага в покой

в бактерийната ДНК.

Само за да добием представа за това как,

изглежда това,

имам тези две снимки от Уикипедия

едната е от центъра за превенция и контрол на болестите.

Тези дребни зелени нещица, които виждате, са по цялата повърхност,

а това голямо нещо тук е

бяло кръвно телце.

Част от имунната система на човека.

Това е бяло кръвно телце.

А това, което виждаш да излиза от повърхността, всъщност

набъбващо от повърхността на бялото кръвно телце --

Ви дава представа за мащабите също--

това са вируси на СПИН.

След като се запознахме с терминологията, вирусът на СПИН

е викус, който инфектира белите кръвни телца.

Синдромът на придобитата имунна недостатъчност се получава, когато

имунната ти система отслабне до определена степен.

Тогава много хора страдат от инфекции, от които

не биха пострадали хора с по-здрава имунна система.

А това е зловещо.

Тези неща проникнали вътре в огромната клетка, са използвали

клетъчните механизми, за да възпроизведат своето ДНК или

РНК и тези белтъчни капсиди.

След това набъбват и се отделят от клетката, те взимат малки части от

мембраната й със себе си.

Дори оставят част от своята ДНК в тази на

клетъчната ДНК.

Така те наистина променят цялата клетката.

Това е друга зловеща снимка.

Това са бактериофаги.

А тази картинка показва, онова, за което говорих по-рано.

Това е точно тук е бактерия.

Това е клетъчната й стена.

Тя е твърда.

Затова е трудно просто да проникнеш в нея.

Или пък да слееш двете мембрани.

Затова бактериофагът остава отвън вирусите

и те всъщност инжектират генетичния си

материал в самата бактерията.

Представи си, като гледаш размерите

на тези неща.

Това е клетка,

а изглежда като цяла планета.

Това е бактерия, а тези неща

са много по-малки.

С размер около 1/100 от този на бактерията.

А те са по-малки от 1/100 от клетката,

за която говорим.

Изключително трудно е да бъдат филтрирани.

Да се държат надалеч.

Понеже са толкова дребни дребни частички.

Ако си мислиш, че това са някакви екзотични неща, съществуващи единствено във

вируса на СПИН, или на САРС или Ебола, които причиняват,

имаш право.

Но има и по-често срещани от тях.

В началото на видеото Ви споделих, че

имам настинка.

А съм настинал, защото вируси са

инфектирали тъканта на назалните ми пътища

и предизвикват хремата ми и какво или още не.

Вирусите са причината и за варицелата.

Те предизвикват и еднородния херпесен вирус.

Предизвикват настинки.

Така че са навсякъде.

Почти съм сигурен, че има някой и друг вирус във вас

дори в този момент.

Те са навсякъде около нас.

Но това е много озадачаващ

философски озадъчаващ въпрос.

Тъй като започнах с въпроса дали вирусите са живи.

В началото, когато Ви ги показах,

изглеждаха като молекули на белтъци

с нуклеинови киселини в тях.

Не правещи нищо.

Затова не ми изглеждат живи.

Не се движат.

Нямат метаболизъм.

Не ядат.

Не се възпроизвеждат.

Тогава изведнъж, ако се замислиш какво се случва,

вирусът попадне ли в клетка и я използва за да се възпроизведе.

Ако трябва да използвам бизнес термини - това си е споделяне на активите.

Вирусът няма нужда от всички неща, защото може

да ползва чужди, за да се възпроизведе.

Можем да гледаме на вирусите като на

по-интелигентна форма на живот.

Защото няма проблемите, които имат

всички други форми на живот.

Това те кара да се зачудиш какво е животът и дори какво сме ние.

Дали сме неща, които просто съдържат ДНК или

просто сме транспортни механизми за ДНК?

Това са по-важните неща.

А вирусните инфекции са просто битки

между различни форми на ДНК и РНК и какво ли още не.

Както и да е, не искам да философствам толкова много пред вас.

Но се надявам , че поне това Ви дава идея какво са вирусите

и защо според мен са най-удивителният

псевдоорганизъм в биологията.