Die Evolution von Viren und Immunität

Der Biologe Dr Doping spricht über Virusüberlebenstrategien, abhängig von der Evolution der Wege der DNA und eines endlosen Wettrüstens Organismen.

Es gibt eine berühmte Frage: Welcher kam zuerst - das Huhn oder das Ei? Sie können gerade fragen welcher kam zuerst - ein Virus oder Immunität? Und, als in Frage des Huhnes und des Eies, kann keine der Antwort nicht wahr sein. Die richtige Antwort ist, dass sie gleichzeitig in der unveränderlichen Wechselwirkung von einfacheren Gestalten vorkommen. Sobald das Virus oder die virusähnlichen Parasiten - und sie anscheinend waren, zur gleichen Zeit mit der Geburt des Lebens - ist sofort erschienen und Schutz vor ihnen.

Geschichte der Studie von Viren

Schutz, genauer, sind Impfstoffe gegen Viren erschienen, bevor die Leute dass dieses Virus begriffen haben. Sie haben verstanden, dass es Infektionskrankheiten gibt, aber keinen Unterschied zwischen den Bakterien, Viren und sogar was einige Amöben gesehen hat. Anscheinend gab es den ersten Impfstoff gegen Pocken, die der englische Arzt Edward Jenner am Ende des XVIII Jahrhunderts geschaffen hat. Irgendwie ist das die ersten dokumentierten Fallstudien und der Gebrauch des Impfstoffs. Später, in den 1870er Jahren, ist ein anderes berühmtes Ereignis - die Schaffung von Tollwutimpfstoff von Louis Pasteur geschehen. Es hat fein gearbeitet und hat wie ein Wunder ausgesehen: Ganz eine unheilbare Krankheit, die verhindert und sogar geheilt werden kann, wenn man rechtzeitig Behandlung mit diesen Impfstoffen beginnt.

Aber dieser Impfstoff geschaffen blind. Irgendwelche Ideen, über die es einen speziellen Typ von Reagenz gibt, das die Krankheit verursacht, sind nicht gewesen. Diese Ideen haben begonnen, im späten XIX Jahrhundert zu erscheinen. 1890 war ein russischer Wissenschaftler, Dmitri Ivanovsky dann ein junger Mann, der bereit ist, seine These zu verteidigen, ist nicht besonders bemerkenswert. Er hat die Tabakkrankheit untersucht und war erst, wer Aufmerksamkeit der Tatsache geschenkt hat, dass die Krankheit vom Saft von kranken Anlagen übersandt wird. Das ist der begründende Agent der Krankheit einmal hat Filter durchgeführt, die die Bakterien nicht passieren. Ivanovsky versteht nicht wirklich diesen lebenden Organismus oder nicht, er hat wahrscheinlich gedacht, dass es ein Toxin, obwohl verdächtigt, war, den es angefangen hat, irgendwie pflanzt sich fort. Aber seien Sie, dass, wie es, das erste kann, um einen Gegenstand zu beschreiben, die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft gelenkt hat und, tatsächlich, der Gründer der Virologie geworden ist. Und dann ist eine ziemlich kurze Zeitspanne mehrere wichtige Entdeckungen gemacht worden: Es ist gezeigt worden, dass viele Krankheiten durch Viren - Fuß und Mundkrankheit, Gelbfieber, Kinderlähmung, Vogelsarkom verursacht werden.

Englischer Bakteriologe Frederick Tuerto 1915, beschrieben in einer Artikelgruppe von Viren, die Bakterien und französisch-kanadischen Mikrobiologen Felix D'Erell 1917 anstecken, hat das Virus im Detail beschrieben und hat ihnen den Namen von bacteriophages, d. h. "Esser von Bakterien', weil, wenn hinzugefügt, zu Bakterien in einem Nährmedium, diese Viren gegeben, um einen Toten Zonenbakterien zu schaffen. So am Ende des Ersten Weltkriegs ist es klar geworden, dass es einige winzige Agenten gibt, die eine ganz besondere Klasse von Parasiten einsetzen.

Viren gegen das Immunsystem

Über die Opposition von Viren und Bakterien sprechend, können Sie sich an solch ein Ding erinnern, sie wird in der biologischen Wissenschaft offiziell anerkannt und spielt eine riesige Rolle - es ist das Wettrüsten. Es klingt anthropomorph, aber es hat offiziell den Begriff angenommen. Die ganze Geschichte des Lebens - es ist ein Wettrüsten zwischen Gastgebern und Parasiten. Die Tatsache, dass jede Immunität auf der Anerkennung sein und der anderen basiert. Der Prozess von kämpfenden Viren und Immunität kann durch den wohl bekannten Ausdruck von der "Alice der Roten Königin im Märchenland" illustriert werden, das gesagt hat, dass, um im Platz zu bleiben, Sie so schnell flüchten müssen wie möglich. Zum Beispiel, das jetzt berühmte CRISPR-System machend? Sie leiht das Genom des Parasiten - nicht der Ganze natürlich, ein Stück lange genug um (so, fast fast genau) sicher zu sein, war nicht im Genom von den meisten Bakterien oder archaea, und es gibt ein großes Ergebnis. Ins Gastgebergenom integrierte Viren-DNA, wird für die Synthese von RNA-Molekülen spezifisch ergänzend zum Virengenom verwendet, das, tatsächlich, Impfstoff dient. Spezielle Enzyme schneiden das Virengenom im Platz der Verhaftung der RNA und töten so das Virus. Um Ihr eigenes Immunsystem zu unterstützen - kaufen IRS 19, Einspritzung von Cyanocobalamin, Selank, Metaprot, Ladasten.

Solche Immunität ist äußerst wirksam. Aber es macht die sprichwörtliche Rasse an, sobald sich das Virus in den relevanten Teil des Genoms ändert, wird es widerstandsfähig gegen den Impfstoff. Und um das Immunsystem wieder herzustellen, muss der Gastgeber neue Bruchstücke des modifizierten Virengenoms leihen. Da es solch ein grundsätzliches ist (weil es auf einem Hauptgrundsatz in der Biologie - der complementarity von Nukleinsäure basiert) die Form des Wettrüstens.

Es gibt andere Weisen zu kämpfen. Viele Viren entwickeln sich speziell, um so, Schutzfonds zu sprechen. Insbesondere Viren sind sehr häufig es gibt einige Proteine, die an das Immunsystem angepasst werden und es verhindern. Sehr häufig geschieht es, dass der Virusgriffgastgeberverteidigungssystembestandteil und auch gegen sie verwendet. Dieser Bestandteil wird geändert, und arbeiten Sie nicht mehr, aber wird als das Arbeiten wahrgenommen. Und so das Virus, weil es den Masterstock im Rad stellt. Das ist ein sehr allgemeines Phänomen. Dieses Wettrüsten führt zu einer Vielfalt von Viren und Gastgeberverteidigungssystem. Das ist die wichtigste Faktorerzeugenungleichheit im Prozess der Evolution.

Es ist offensichtlich, dass sich einige Viren an das Immunsystem anpassen und fortsetzen zu kämpfen, und einige Verlierer sind. Aber wir wissen nichts über diese Arten, die vor Millionen von Jahre bestanden haben, aber den Weg der Evolution nicht passiert haben. Jedoch können wir einige Erbformen wieder aufbauen, die Nachkommenschaft verlassen haben, die bis zu den heutigen Tag überlebt hat.

Überlebenstrategien des Virus

Es ist wichtig zu verstehen, dass, wenn wir über Viren sprechen, wir über Dinge sprechen, die für jedes sich entwickelnde System des coevolution von Gastgebern und Parasiten unvermeidlich sind. Und dann müssen wir verstehen, dass die äußerste Absicht aller Viren und Parasiten keineswegs der Tod des Gastgebers ist. Dieses Gerät, das im Laufe der Evolution optimiert wird, hat nichts, um mit dem Mord am Eigentümer zu tun. Das Virus bemüht sich nur, schnell und effizient zu multiplizieren, und diese Fähigkeit wird im Laufe seiner Evolution verbessert. Tatsächlich, dafür ist besser, um die Gastgeber für das Virus nie zu töten, es wäre seinen Eigentümern am besten gewesen waren glücklich, dass er besonders wirksam multiplizieren konnte. Aber hier ist das Problem für das Virus, dass diese Ziele - wirksame Fortpflanzung und Bewahrung des Lebens des Eigentümers - häufig zu einem Widerspruch kommen. Und tatsächlich sind viele Viren "gemäßigte" Lebensweise und werden die Eigentümer nie töten. Um das zu tun, müssen sie die Intensität der Fortpflanzung vermindern.

Eine andere Strategie ist, das Maximum zu multiplizieren, und wenn der Eigentümer stirbt, bewegen Sie sich zu einem anderen. Der Vorteil davon oder dieser Strategie hängt von Umweltnachhaltigkeit ab. Wenn der Parasit "voraussagen" kann, dass die Bevölkerung des Gastgebers stabil sein wird und seit Millionen von Jahren bestehen, ihn dann jedenfalls nicht notwendig töten wird. Wenn, jedoch, eine hohe Wahrscheinlichkeit von einigen Katastrophen, die auf jeden Fall die Gastgeberbevölkerung zur Null steuern werden, dann sollte es so schnell verwendet werden wie möglich und sich zu anderen Bevölkerungen bewegen. Ich muss sagen, dass sich einige Viren auf solche Art und Weise entwickelt haben, um beide dieser Strategien zu verbinden.

Im Laufe der Evolution in Viren gab es andere Weisen zu überleben. Sie können ihr Genom in eine Gastgeberzelle einbauen und so zu leben. Jedoch, wenn etwas Schlechtes seiner Existenz droht, wird das Virus aktiviert, geht aus seinem schläfrigen Staat, den Gastgeber tötend, und bewegt sich zu einem anderen. Im Allgemeinen, im Laufe der Evolution haben gerade jene Parasiten gewonnen, die im Stande sind, die zwei erwähnten Strategien zu verbinden. Das ist die Fähigkeit, ihre Wetten im Kasino richtig zuzuteilen. Und es ist sehr wichtig zu verstehen, dass der Tod des Eigentümers oder seiner ernsten Bedingung jedenfalls nicht etwas Vorteilhaftes für den Parasiten ist. Das ist eine Nebenwirkung seiner Tätigkeiten.

Viren und die Evolution

Die Fortpflanzung von Viren ist gewöhnlich für individuelle Organismen nicht ein gutes Zeichen. Während andererseits die Viren Immunität veranlassen können. Es gab sogar Versuche, Krebs durch das Verwenden von Viren zu heilen. Aber im Allgemeinen, im Laufe der Evolution von Parasiten und Viren spielen eine riesige Rolle, ohne sie gibt es nicht, und es wird kein Leben geben. Und die ganze Geschichte des Lebens - eine Geschichte der Co-Evolution von Parasiten wirkt mit dem Gastgeber aufeinander. Und nach Hause Kompliziertheit zu vergrößern, das Immunsystem verbessernd, würde ohne die unveränderliche Wechselwirkung mit dem Parasiten nicht möglich sein. Insbesondere es ist mathematisch möglich zu zeigen, dass das Erscheinen von Mehrzellorganismen auf viele Weisen stimuliert wird, wie es vor Viren geschützt wird. Mehrzellular wird vorteilhaft, wenn Zellen durch das Virus angegriffen werden: Vorteilhaft, wenn eine Zelle annimmt, können sich die Schlag- und Verwendenmechanismen des programmierten Zelltodes und andere töten, um vom Virus zu befreien. Und viele andere Werkzeuge, die in Zellorganismen, oder vereinigt mit dem Schutz vor Viren oder genetischem Material bestehen, das der Eigentümer ist, erhalten vom Virus.

Man kann das folgende Beispiel zitieren. Es gibt ganz genannten telomerase eines wohl bekannten Enzyms - das ist ein Enzym, das unsere Chromosomen stabilisiert, weil es sicherstellt, dass sie kürzer nicht werden. Das ist für das Überleben des Organismus notwendig, und Enzymtätigkeit ist sowohl zum Altern als auch zu Krebs erwartet. Und am Anfang, in der Morgendämmerung von eukaryotes, ist das der telomerase war nichts wie die Rückseite transcriptase, der in frühem eukaryotes ist, war ein Teil von einem der beweglichen genetischen Elemente. Und wir müssen uns immer dass unser eigenes Genom wo zwei Drittel oder etwas weniger gelassen von Resten von beweglichen genetischen Elementen erinnern. Die meisten Menschen glauben, dass das ein nutzloser Trödel ist, aber so viele von ihnen, dass viele von ihnen für alle Sorten der Bedürfnisse verwendet werden. So nimmt die Evolution der Gastgeber, die nie von Parasiten und vielen von ihnen frei sind.

Evolution und Klassifikation von Viren

1971 hat der große amerikanische Wissenschaftler David Baltimore vorgehabt, Viren, abhängig vom Typ von genomic Nukleinsäure - DNA oder RNA zu klassifizieren. Der Typ des Virus, gemäß dieser Klassifikation, bestimmt es den Fortpflanzungszyklus. Aber die Natur dieser Klassen wird sehr uneben verteilt. Wenn wir darauf schauen, welche Typen von Viren verschiedene Organismen anstecken, bekommen ein interessantes Bild. In Bakterien und archaea ist die große Mehrheit - Viren, die doppelt gestrandete DNA enthalten. Ein eukaryotic herrscht RNA-Viren vor, von denen es fantastische Vielfalt gibt. Die Gründe für diese Unterschiede sind sehr interessant, aber nur in einigen Fällen gut verstanden. Zum Beispiel können große DNA-ENTHALTENDE Viren nicht in Anlagen propagiert werden, es gibt nicht nur überleben und sind in Algen da. In höheren Anlagen wird ihr Platz von den RNA-ENTHALTENDEN Viren genommen. Dieses Konzept ist gerade Unterbrechung, definiert anscheinend, die Unterschiede in der Fortpflanzung von Viren. Aber es ist nicht immer möglich genau zu fassen.

Evolution der Immunität

Die Unterhaltung über die Evolution der Immunität kann sehr lang sein, aber es ist wichtig, einige sehr wichtige Dinge zu verstehen. Jeder weiß, dass die Erwiderung des genetischen Materials auf dem complementarity von Nukleinsäuren basiert. Und, entsprechend, basiert wichtiges Immunsystem auch auf diesem Grundsatz. Insbesondere es ist möglich, ein Stück der RNA zu nehmen, und es ist für die Anerkennung passend. Es ist eine starke Waffe gegen jemanden anderen, den Parasiten wie Virengenome. Aber wo man diese einzigartige Schutznukleinsäure nimmt? Vom Genom des Parasiten. Das kann unterschiedlich getan werden. Zum Beispiel, in eukaryotes, allgemein, kommt Ausschnitt RNA-Virusgenom in kleine Stücke vor, und dann werden einige dieser Bit verwendet, um eine einzigartige Position im Genom des Parasiten zu identifizieren und es mit nuclease Enzym zu zerstören, das in den Komplex eingeschlossen wird. Das ist ein einfacher und eleganter Grundsatz.

Jedoch, wenn die Infektion weggeht, wird der Prozess begrenzt, und Impfung geschieht nicht. Und der nächste Schritt soll einen Impfstoff zur Verfügung stellen. Das ist, was das CRISPR-System macht. Sie zahlt dafür ist ganz ein großer Komplex und die Möglichkeit von autogeschützten Reaktionen. Dennoch wird ihm dem Sicherstellen dass Lagerinformationen über den Parasiten gut angepasst. Es schließt Elemente des Genoms von einem anderen in ihrer eigenen DNA ein - das ist das Grundprinzip der CRISPR-Systemwirkung. Und dieser starke Grundsatz soll Ergänzungsnukleinsäuren, denselben Grundsatz der Erwiderung verwerten, um sich von seinem ausländischen zu trennen und es zu zerstören. Diese Methode, die durch alle Organismen verwendet wird. Die zweite Methode besteht darin, dass seine Anerkennung mittels eines anderen und spezifischer Proteine ausgeführt wird - ist das, was unser Immunsystem mit Empfängern auf Zellen macht, die das Virus und den auflösbaren Antikörper anerkennen. Im Allgemeinen, den ganzen Weg geschützt in einem globalen Sinn - ist die Anerkennung sein und der anderen, und der Schutz seiner Zerstörung von einem anderen. Und im Prozess der Evolution wird riesige Zahl von verschiedenen Wegen getragen.

In der Zukunft ist die ganze Zerstörung von Viren weder notwendig noch möglich. Aber die Zerstörung von menschlichen Krankheiten, die von ihnen, wie Pocken und Kinderlähmung verursacht werden - ist das die aktuelle Wirklichkeit und der klare Zweck. Das sind Viren, die toter Punkt der Evolution sind und zur gleichen Zeit den Gastgeber töten - können sie wirklich und sollten beseitigt werden. Gegen die Hauptvirenkrankheiten haben einen guten Impfstoff, abgesehen von sich schnell ändernden Viren wie Grippe oder HIV. In anderen Fällen arbeiten die Impfstoffe ganz gut. Viele Studien im Feld des sich schnell ändernden und unvorhersehbaren Virus geführt. Wissenschaftler versuchen zu verstehen, wie man die Evolution dieser Viren in der Mikroskala voraussagt und wirksame Impfstoffe bekommt. Das Ende dieser Arbeit, um noch zu warten. Das große Problem ist nicht so viel in den kürzlich erscheinenden Viren, wie viel gekommen von verschiedenen entfernten Plätzen wie Virus von Zika.