Все о вирусах и бактериях простыми словами

Вирус — одно из самых популярных слов в последние полтора года. Все мы знаем, что от него надо защищаться, а еще помним, что вокруг много и других микроорганизмов — например, бактерий. Кстати, чем они отличаются от вирусов? От чего на самом деле помогают антибиотики, и почему от гриппа надо прививаться каждую осень? Вирусы и бактерии — единственные представители микромира? Возможно ли создать универсальное лекарство, чтобы раз и навсегда избавиться от опасных микроорганизмов? Чтобы ответить на эти вопросы и знать, как от них защищаться, нужно понимать, что собой представляют эти невидимые существа. В этой статье мы выясним, что такое микроорганизмы, вирусы и бактерии, и почему универсальное оружие от них никогда не появится.

Вирусы, микробы, бактерии – что это такое?
Что опаснее — вирусы или бактерии?
Какие болезни вызываются вирусами?
Какие болезни вызываются бактериями?
Как уберечься от вирусов и бактерий?

Вирусы, микробы, бактерии – что это такое?

Вирусы

Говоря строго, вирусы — это не совсем существа: ученые называют их неклеточной формой жизни или даже организмами на границе живого. Все потому, что вирусы¹ не обладают важным свойством живого — клеточным строением, которое есть у всех животных, растений, грибов и бактерий. Они не имеют собственного обмена веществ, поэтому не могут жить сами по себе. Для существования им всегда нужен другой организм, по сути, вирусы являются внутриклеточными паразитами.

Размеры вирусов колеблются от 20 до 350 нм (нанометр – одна миллионная миллиметра). Самые мелкие — парвовирусы, которые вызывают заболевания животных: всего 18 нм в диаметре. Вирусы гриппа побольше: 80–120 нм. А возбудители оспы и трахомы совсем «великаны»: достигают 300 нм, и их даже можно рассмотреть в обычный световой микроскоп (а чтобы увидеть более мелкие вирусы, необходим уже электронный).

Хотя вирусные заболевания преследовали людей во все времена, сами вирусы открыты совсем недавно по историческим меркам: их существование подтвердил в 1892 году русский микробиолог Дмитрий Ивановский. В студенчестве он изучал болезни растений и заинтересовался природой мозаичной болезни табака. Через несколько лет опытов Ивановский сумел разглядеть в световой микроскоп скопления возбудителя этой болезни, после чего он рассказал о своих изысканий в статье. А первого возбудителя вирусного заболевания человека — желтой лихорадки — обнаружили только в 1901 году. И только в 1937-м получилось разработать вакцину от нее, а ведь эта болезнь убивала людей несколько веков! С момента открытия вирусы активно изучаются, но большая их часть все еще даже не систематизирована. А ведь регулярно появляются новые вирусы! При этом даже нет единой гипотезы, как произошли вирусы, с которой были бы согласны все вирусологи. Одни считают их потомками доклеточных форм жизни, другие — «сбежавшими» генетическими структурами, которые отвоевали себе немного независимости от клеток. Зато уже подсчитано количество всех вирусов на планете: 10 в 39 степени — это больше, чем звезд во Вселенной. Прежде чем получить такое число, ученые выяснили,² что каждый день на квадратном метре нижнего слоя земной атмосферы скапливается более 800 млн вирусов.

Вирусы устроены очень лаконично — из-за этого ученые когда-то считали их инертными кристаллами. Эти «кристаллы» по-разному выглядят внешне — могут быть шарообразными, спиралевидными, продолговатыми. Но, по сути, любые вирусы — это просто оболочка, внутри которой находится генетический материал в виде молекул ДНК или РНК. Это «или» — важное отличие вируса от нас, живых существ: в наших клетках всегда имеется и то, и другое: и ДНК, и РНК. А вот что у нас с вирусом общее, так это стремление размножить свой генетический материал. Для этого вирусы и должны попасть в живую клетку. Бывает, что вирусный геном просто встраивается в хозяйскую ДНК, и могут пройти годы, прежде чем вирус «проснется». А если вирус попал в половые клетки и интегрировался в хромосомы, то он будет передаваться и потомкам хозяина. В человеческом геноме очень много таких включений (примерно 8%), полученных миллионы лет назад в ходе эволюции. Некоторые из них постепенно разрушаются, а другие оказались полезными для нас и участвуют в физиологических процессах. Например, в 2018 году ученые выяснили,³ что важнейшую роль в формировании нашей долговременной памяти играет ген вирусного происхождения.

Но что, если вирус прятаться не хочет, а жаждет деятельности? Тогда его генетический материал фактически перехватывает командование в живой клетке: заставляет множить свои копии, которые проникают во все новые и новые ткани и органы. И во время этой «штамповки» происходит процесс, благодаря которому вирусы и приобрели репутацию коварных убийц. Новые вирусы не получаются 100-процентными копиями — какая-нибудь да выходит с «ошибкой», т. е. слегка измененным геномом. Это вирусные мутации, которые помогают микроорганизму выживать, несмотря на усилия организма, который активно сражается с инфекцией. Из-за мутаций вирусы могут выглядеть иначе и обманывать иммунную систему — ей приходится заново с ним знакомиться и разрабатывать стратегию борьбы. Такой уловкой активно пользуются вирусы гриппа, которые мутируют непрерывно и каждый год приходят к нам в виде новых штаммов. Но самая удачная ситуация для вируса — оказаться в одной клетке со своими «коллегами» другого вида: например, когда встречаются вирусы человека, птицы и обезьяны. Тогда они могут обменяться целыми кусками генома, и в результате получится принципиально новый штамм, мощный и опасный мутант, которого не остановят даже межвидовые барьеры — он сможет сначала заразить животное, а потом человека. Такие вирусные эксперименты, как правило, случаются в жарких перенаселенных странах, где все не очень хорошо с санитарией, а люди чаще контактируют с дикими и сельскохозяйственными животными. Поэтому мы так часто слышим, что в Юго-Восточной Азии вспыхнула новая инфекция.

Бактерии

В отличие от вирусов, бактерии — самые что ни на есть живые организмы, хотя и тоже очень маленькие (длиной до 10 мкм, то есть одной сотой метра). Они одноклеточные, но одна эта клетка может имеет разные формы: бактерии бывают круглыми, в виде палочек, звездочек или кубиков, есть даже гофрированные и С-образной формы. По строению бактерии сложнее, чем вирусы — у них есть клеточная стенка, внутриклеточные структуры, органеллы, жгутики для передвижения. Они самостоятельно живут и размножаются (с помощью простого деления).

Бактерии — одни из первых обитателей Земли, и они же самые вездесущие — их находят даже там, где вообще никому не выжить. Бактериям не страшен ни холод, ни кислые источники, где температура воды почти 100° С. Они живут и в Мертвом море, и в нижнем слое стратосферы, и в Марианской впадине, и даже в радиоактивных отходах. Учеными описано примерно 10 тыс. видов бактерий, но на самом деле их гораздо больше. Первым бактерии увидел голландский ученый Антони ван Левенгук в 1676 году. Он хотел выяснить, почему жгучий перец раздражает язык, и решил изучить перечную настойку под микроскопом. Каково же было удивление натуралиста, когда в крошечной капле он увидел движущихся существ! Левенгук назвал их «анимакули» и стал искать повсюду: в дождевой воде, на одежде, в соскобе с собственных зубов. О своих наблюдениях он рассказал в письме к Лондонскому королевскому обществу по развитию знаний о природе. Но настоящий интерес к открытию Левенгука проснулся гораздо позже, ближе к середине XIX века, когда начала развиваться клеточная теория.

Микробы

Когда вы говорите ребенку, что вокруг полно микробов, вы не ошибаетесь. Микробы, или микроорганизмы — это собирательное название всего живого, что меньше 0,1 мм и не видно невооруженным глазом. К ним относят простейших (микроскопических одноклеточных животных), бактерий и крошечные грибки, а также вирусы (с этим согласны не все ученые, т. к. вирусы — все же не живые организмы). В термине «микроб» объединились греческое μικρό (маленький) и βίος — жизнь. Большинство микробов состоят из одной клетки, но есть среди них и многоклеточные.

Что опаснее — вирусы или бактерии?

А вот на этот вопрос ответить невозможно: вирусы и бактерии могут быть и опасными, и безвредными в зависимости от ситуации. Большинство людей спокойно переносят сезонный грипп — ежегодные вирусные заболевания, но в начале ХХ века испанский грипп унес, по разным оценкам, 3-5% населения Земли. Страшные эпидемии прошлого — чума, холера, оспа — вызывались бактериями, но мы спокойно контактируем с миллионами других бактерий каждый день. Новая коронавирусная инфекция к началу июля 2021 года охватила уже более 182 млн человек во всем мире, при этом практика показывает, что, будучи по началу высокопатогенными, новые вирусы со временем становятся менее опасными. Как видите, опасность, которую несут вирусы или бактерии, зависит от их «видовых» характеристик. Что же касается противостояния вирусам и бактериям, в обоих случаях есть сложности.

Если вирус уже проник в клетку, его невозможно убить — можно только ждать, что организм с ним справится. Поэтому лучший способ борьбы с инфекцией — не допустить заражения. Для этого существует вакцинация: во время прививки иммунитет знакомится с вирусом и заранее разрабатывает стратегию борьбы. Именно с помощью вакцин люди победили вирусные болезни, от которых когда-то не было спасения. Если сегодня мы вдруг начнем массово отказываться от прививок, то рискуем вернуться в прошлое — нас снова начнут поражать почти забытые заболевания: оспа, корь, столбняк и т. д. Однако в случае с часто мутирующими вирусами прививки помогают не всегда. Вакцина может быть эффективна против одного штамма, но бесполезна против другого, нового. Именно поэтому ученые обратили свое внимание на возможности иммунитета. Его главное оружие в борьбе с вирусами — белки интерфероны, которые организм вырабатывает в ответ на вторжение. Они обладают неспецифическим действием, то есть действуют на широкий спектр вирусов. Интерфероны были созданы в процессе эволюции, на настоящий момент являясь неотъемлемой частью противовирусного иммунитета. Однако интерферона может быть недостаточно, это происходит по разным причинам: детский и пожилой возраст, наличие сопутствующих заболеваний, беременность и другие. Именно в таких случаях специалисты могут рекомендовать препараты на основе интерферона, такие как Виферон.

Бороться с опасными бактериями люди тоже давно научились — с помощью антибиотиков (обратите внимание: на вирусы они не действуют, поскольку разработаны для совершенно иной формы жизни!). Но тут другая проблема: к ним у бактерий со временем вырабатывается устойчивость. И чем чаще мы их используем, тем больше становится бактерий, которые к ним совсем не чувствительны. Например, к пенициллину, с которого когда-то и началась история антибиотиков, сегодня бактерии уже равнодушны. А прошло все 80 лет с момента его первого применения. Новые антибиотики тоже разрабатываются, но это очень долгий и дорогой процесс, поэтому чаще модифицируются уже имеющиеся лекарства.

Какие болезни вызываются вирусами?

Среди всех изученных вирусов (а это около 6000), болезнетворна совсем небольшая часть. Вирусные болезни человека — грипп, корь, оспа, полиомиелит, свинка, краснуха, герпес, инфекционный мононуклеоз, гепатит, энцефалит, СПИД и т. д. У животных — ящур, чума, бешенство. У растений — различные мозаичные болезни и желтухи. В основном же вирусы не приносят вреда или приносят пользу. Среди них для нас самые важные — вирусы, которые поражают только бактерии: их называют бактериофагами, то есть «пожирателями бактерий». Их используют в сельском хозяйстве — для защиты животных и растений от бактериальных болезней. Также есть предположение, что вирусы помогают жвачным животным превращать целлюлозу в сахара, которые затем становятся молоком или участвуют в наборе массы. Еще одна заслуга фагов — регуляция количества бактерий в океане. Микроорганизмы, которые там обитают, производят почти половину земного кислорода. Если какой-то один вид бактерий вдруг начнет бесконтрольно размножаться, нарушится вся пищевая цепочка, и множество видов просто не выживет. Некоторые вирусы стали важным компонентом симбиотических систем — природных «партнерств», в которых организмы разных видов помогают друг другу. Например, на горячей почве вблизи гейзеров в Йеллоустонском национальном парке (США) растет трава,⁴ которая выживает в экстремальных условиях только благодаря грибу, зараженному определенным вирусом. А есть вирусы, которые замедляют развитие опасных болезней у человека: например, у людей, зараженных гепатитом G, легче протекает другая инфекция — лихорадка Эбола, тоже вирусное заболевание. И от бактериальных инфекций вирусы тоже можно применять: в СССР это практиковали еще в 1920-х годах. Сегодня бактериофагов «дрессируют» даже на уничтожение рака — это называется онколитическая вирусная терапия. Как видите, уничтожать вирусы подчистую — плохая идея с учетом пользы, которую они приносят. Кроме того, это невозможно даже теоретически: чтобы разработать универсальный вирусный яд, надо прежде изучить абсолютно все вирусы. В ближайшей перспективе это невозможно.

Какие болезни вызываются бактериями?

Как и вирусы, бактерии⁵ могут быть безопасными для живых организмов или болезнетворными. Такие бактерии-паразиты попадают в организм и начинают питаться за его счет, активно размножаются, повреждая клетки и отравляя их продуктами своей жизнедеятельности. Так и начинается заболевание. У человека бактерии вызывают туберкулез, коклюш, менингит, чуму, тиф, столбняк, холеру, дифтерию, фурункулез, стрептококковую ангину. У животных — бруцеллез, сибирскую язву. У растений подобная инфекция вызывает гнили, ожоги, пятнистости, увядание. Но полезных бактерий все-таки тоже гораздо больше. Например, миллионы бактерий населяют наш кишечник, кожу, даже дыхательные пути. Они называются микробиотой, и ее баланс очень важен для сохранения здоровья: она создает условия, в которых вредные микроорганизмы жить не смогут. Две группы таких бактерий вы точно знаете: это бифидо- и лактобактерии, которые живут в кишечнике.

Как уберечься от вирусов и бактерий?

Мир населен огромным количеством бактерий и вирусов, и избавиться от них полностью невозможно, да и неразумно — ведь без них не сможем существовать и мы сами. Но предотвратить вирусное или бактериальное заболевание в повседневной жизни возможно. Надо только придерживаться правил:

соблюдать гигиену, почаще мыть руки с мылом и пореже трогать руками лицо;
вакцинироваться;
в высокий эпидемический сезон заболеваемости ОРВИ и гриппом, использовать противовирусные препараты, например, Виферон гель;
носить медицинские маски в людных местах;
избегать поездок в экзотические страны;
обеспечить себе доступ к медицинской помощи;
не злоупотреблять антибиотиками;
пить чистую воду;
тщательно мыть овощи, фрукты и зелень, термически обрабатывать мясо.

Справочно-информационный материалАвтор статьиШамшева Дарья СергеевнаВрач-терапевт, кардиолог, к.м.н.Источники: ¹ https://postnauka.ru/² https://news.ubc.ca/³ https://www.nature.com/⁴ https://elementy.ru/⁵ https://ru.wikipedia.org/