Откуда берутся вирусы. Как появляются новые вирусы гриппа

Вирусы – причина инфекционных заболеваний и эпидемий. Такие же древние как жизнь. Их называют причиной эволюции и «орудием бога», они «создали» человека, но могут и уничтожить его. Особенно если их использовать как оружие.

Возникновение

Вирусы вездесущи. Они способны выживать как в глубинах океана, так и на высоте птичьего полета. Им не препятствует ни высокая, ни холодная температура. Для существования им нужно только одно условие – чужая жизнь. И это вовсе не обязательно должен быть человек или животное, достаточно и одной клетки, бактерии, или даже другого вируса, где инфекционный агент сможет размножаться.

При этом ни одна из вышеперечисленных гипотез неприменима для всех известных человеку вирусов. И все же, исходя из состава некоторых вирусных организмов, ученые предполагают, что вирусы – одни из самых древнейших организмов, зародившихся на земле. Горькая «шутка природы» - как только зародилась жизнь, появилась и смерть.

Главный двигатель эволюции

И все же, некоторые ученые видят в вирусах не бомбу замедленного действия, а главный двигатель эволюции. Согласно, так называемой, «вирусологической теории эволюции», если бы не вирусы, животный мир так бы и остался на уровне одноклеточных особей. Заслуга их в том, что заражая один организм, скажем, растительный, вирус заимствует у него гены и переносит его к следующим живым организмам при контакте. А последние уже приспосабливают их для собственных целей. Так, благодаря вирусным инфекциям, млекопитающие обзавелись временным органом плацентой, который забирает полезные вещества из материнского организма и передает зародышу. Иными словами, именно благодаря вирусам человек, многие млекопитающие и рыбы обзавелись возможностью деторождения.

По словам ученых, то, что было создано в природе и хорошо работало, уже никогда не исчезнет. Например, ген гемоглобина, который когда-то появился у динозавров, передался с помощью вирусов растениям, насекомым, животным и, наконец, человеку. И служит он совершенно разным целям: у человека и животных для переноса кислорода, у растений – это транспортный белок в корнях.

Ретровирус-орудие бога

Среди вирусов наиболее опасный для человека, так называемый, ретровирус, который заражает преимущественно позвоночных. Это единственный вирус, который обладает способностью переносить свою информацию с РНК на ДНК и обратно. Верующие ученые окрестили его «орудием Бога», поскольку именно ретровирус был главной действующей силой в «вирусной эволюции».

По иронии судьбы, именно ретровирус является причиной многих хронических, неизлечимых и часто смертельных заболеваний человека. Печально известный ВИЧ – тоже принадлежит к этому роду организмов. Также к «заслугам» ретровирусов относят и множество случаев возникновения рака.

Горячие точки планеты

Несмотря на то, что вирус, смертельный для человека, может появиться когда угодно и где угодно, на Земле есть особые области с «благоприятной» средой для его распространения. И недавно ученым удалось составить карту «горячих точек» планеты, где стоит ждать появление новой «чумы». В основном, это зоны с влажным тропическим климатом: устье реки Нигер в Африке, Юго-Восточная Азия, Индостан. Ситуация может усугубиться еще из-за того, что именно в этих районах фактически не практикуется первичная индикация, идентификация вирусов и разработка каких-либо методов воздействия на них.

Кстати, на территории России тоже оказалась одна опасная точка – дальневосточные районы, которые всегда были очагом возникновения многих заболеваний, в особенности тех, что переносятся с помощью насекомых. По мнению исследователей, Россию вообще нельзя назвать безопасным в отношении вирусов районом. Отсутствие горячих точек на территории нашей страны пока что всего лишь результат того, что Россия в данном отношении не изучена.

Пандемия – пляска смерти

Если человек всегда окружен смертельными вирусами, то, как тогда объяснить очередность эпидемий? По мнению ученых, причины пандемий могут быть совершенно разными: это мутирующий вирус, от которого иммунитет человека не успел выработать «средство», появление инфекции в обществе, долгое время от нее изолированном. Кстати, европейские колонисты часто становились причиной массовых заболеваний среди коренного населения завоеванных территорий, поскольку оказались более устойчивыми ко многим вирусом, нежели индейцы и негроиды.

Другой неизменной причиной возникновения крупнейших пандемий в истории человечества являются физические и климатические изменения. Так, пресловутой «черной смерти» - бубонной и легочной чумой, скосившей большую часть населения средневековой Европы (около 60 миллионов человек) предшествовали глобальные климатические катаклизмы. В Европе, в результате извержения Этны в 1333 году, погода отличалась теплотой и сыростью. За несколько лет до начала великого бедствия по Франции и Германии прошли сильные дожди и наводнения, сопровождающиеся неурожаем, нашествием саранчи и мором скота. Подобные экологические условия создали благоприятную атмосферу для жизнедеятельности опасного вируса, а свирепствовавший голод привел полчища грызунов – распространителей заболевания, поближе к жилищу людей.

Разумеется, подобные процессы не могут не вызывать опасения у вирусологов. XX-XXI века уже показали себя «климатически нестабильными». Извержения вулканов, крупнейшие наводнения, землетрясения, климатические скачки и, наконец, угроза глобального потепления – все это создает идеальные условия для возникновения новой пандемии. И вирусная активность это доказывает: за последние 65 лет количество новых и мутирующих вирусов, поражающих человека, выросла в 4 раза.

Оружие массового поражения

Эпидемии унесли больше человеческих жизней, чем все другие природные явления. Больше, чем войны. Пандемии чумы, тифа, оспы и холеры опустошали целые территории, уносили миллионы жизней. Подобная «победоносная» статистика не могла не породить идею об использовании вирусов в качестве биологического оружия. И, несмотря на международную конвенцию 1972 года о запрещении разработки, производства и накопления биологического оружия, возможность искусственно вызванной эпидемии на сегодняшний день вызывает опасения даже у экспертов.

И они не беспочвенны. Так, например, вирус оспы, который на сегодняшний день считается уничтоженным в естественной среде, до сих пор хранится в лабораториях России и США. При этом, несмотря на наличие вакцины, большая часть населения земли не привита, поскольку вакцина характерна тяжелыми последствиями. В последние годы до официально объявленного искоренения вируса больше людей заболели из-за вакцины, чем от вируса.

Компьютерный вирус — это особая компьютерная программа, которая отличается способностью к размножению. К тому же, вирус может повредить или уничтожать данные пользователя, от имени которого запускается зараженная программа.

Некоторые неопытные пользователи считают вирусами и программы-шпионы, трояны и даже спам.

Постепенно вирусы стали распространяться, и внедряли в себя исполняемый код программ, либо заменяли другие программы. Некоторое время было принято считать, что вирус, как программа, может заражать только программы, а любые изменения не-программ - это лишь повреждение данных.

Но в дальнейшем хакеры доказали, что вирусом может быть не только исполняемый код. Появились вирусы, написанные на языке пакетных файлов, макровирусы, которые через макросы внедрялись в офисные программы.

Затем стали появляться вирусы, которые пользовались уязвимостями в популярных программах, они распространялись при помощи специального кода, который внедрялся в последовательность данных.

Версии о рождении первого компьютерного вируса существует немало. Но опираясь на факты можно сказать - на первом компьютере Чарльза Бэббиджа вирусов еще не было, а вот в середине 1970-х, на IBM 360/370 они уже были.

В 1940-х годах стали известны труды Джона фон Неймана посвященные самовоспроизводящимся математическим автоматам. Это можно считать отправной точкой в истории компьютерных вирусов. В последующие годы различными учеными проводился ряд исследований, направленных на изучение и развитие идей фон Неймана. Естественно, они стремились не разработать компьютерный вирус, а изучить и усовершенствовать возможности компьютеров.

В 1962 г. в американской компании Bell Telephone Laboratories группой инженеров была создана игра «Дарвин». Суть игры сводилась к противоборству двух программ, которые имели функции размножения, исследования пространства и уничтожения. Побеждал тот, чья программа удаляла все копии программы соперника и захватывала поле битвы.

Но уже через несколько лет стало ясно, что теория саморазмножающихся структур может применяться не только для развлечения инженеров.

Краткая история компьютерных вирусов

Сегодня компьютерные вирусы принято классифицировать по трем типам:

Традиционный виру с - при попадании в компьютер он самовоспроизводится и начинает вызывать проблемы, такие как уничтожение файлов. Наибольший ущерб нанес в 2000 году вирус I Love You - $8 млрд.

«Черви » - попадают в компьютеры через сеть и заставляют программу рассылки электронной почты слать письма с вирусом по всем адресам, хранящимся в памяти. Червь «Blaster» в 2003 году сумел поразить более миллиона компьютеров.

«Троянский конь » - программа не причиняет вреда компьютеру, но попав в систему, он обеспечивает хакеров доступом ко всей информации на компьютере, а также к управлению компьютером. В 2002 году при помощи троянской программы QAZ хакерам удалось получить доступ к программным кодам Microsoft.

1949 год. Ученым Джоном фон Науманн была разработана математическая теория создания самовоспроизводящихся программ, которая являлась первой теорией создания компьютерных вирусов.

1950 год. Группа американских инженеров создает игру: программы должны отобрать друг у друга компьютерное пространство. Эти программы были предтечами вирусов.

1969 год. Создана первая компьютерная сеть ARPANET,к которой подключились компьютеры ведущих исследовательских центров и лабораторий США.

Конец1960-х годов. Появляются первые вирусы. Жертвой первого вируса, созданного для извлечения, был компьютер Univax 1108.

1974 год. Был создан коммерческий аналог ARPANET - сеть Telenet.

1975 год. Через новую сеть распространился The Creeper - первый в истории сетевой вирус. Чтобы нейтрализовать его, написана первая антивирусная программа - The Reeper.

1979 год. Инженерами исследовательского центра компании Xerox был создан первый компьютерный «червь».

1981 год. Компьютеры Apple поражены вирусом Elk Cloner, распространяющимся через «пиратские» компьютерные игры.

1983 год. Впервые употреблен термин «компьютерный вирус».

1986 год. Создан The Brain - первый вирус для IBM PC.

1988 год. Создан «червь», массово заразивший ARPANET .

1991 год. Написана программа VCS v 1.0, которая была предназначена только для создания вирусов.

1999 год. Первая мировая эпидемия. Вирусом Melissa были заражены десятки тысяч компьютеров. Это спровоцировало скачок спроса на антивирусы.

Май 2000 год. Вирус I Love You !, поразил миллионы компьютеров за несколько часов.

2002 год. Программист Дэвид Смит был приговорен к тюремному заключению.

2003 год. Новый рекорд быстроты установлен червем «Slammer», который заразил 75. тыс. компьютеров за10 минут.

Происхождение вирусов

Жан Эффель в своей книге "Сотворение мира" утверждает, что вирусы созданы дьяволом. Нельзя не признать, что для этой точки зрения есть все основания.

Говоря всерьез, вопрос о том, как возникли вирусы, далек от разрешения и, возможно, никогда не будет решен. Очевидно одно – вирусы не могли возникнуть раньше, чем клетка, в которой они только и могут размножаться. Таким образом, вирусы нельзя считать простейшими формами жизни, от которых пошли ее более продвинутые формы.

Поэтому более популярна теория происхождения вирусов не от клетки в целом, а из ее генетических элементов, прежде всего из хромосомной ДНК.

Согласно этой гипотезе, вирусы возникли из структур, предназначенных для переноса генов из одной клетки в другую. Какие есть основания у этой гипотезы?

Гены любого живого организма подвержены непрерывному изменению. Такие изменения возникают как из–за точечных замен одного нуклеотида на другой, так и при перемещении по геному довольно крупных кусков генетического материала.

Разнообразные мобильные генетические элементы переносят гены из одного участка хромосомы в другой и из одной хромосомы в другую, постоянно создавая новые генетические комбинации и видоизменяя проявления генов, по соседству с которыми они временно расположились. Такие элементы широко распространены и у бактерий, и у высших организмов. За свою уникальную способность они весьма образно названы "прыгающими генами". Их деятельность ограничена данной клеткой, точнее, ее ядром, но почему надо непременно оставаться внутри клетки? Почему не попытаться проникнуть в соседнюю клетку? Почему – может быть и так – не предложить соседке К&кую–то вдруг возникшую выгодную комбинацию – да хотя бы из альтруистических соображений: мы же все одна семья. Иными словами, идея превращения внутриклеточного мобильного генетического элемента в межклеточный просто носилась в воздухе, и в какой–то момент, после длительной обкатки, путем проб и ошибок, была наконец реализована. Научиться после этого перемещаться между организмами было уже делом техники.

Сразу ли так было задумано, или в какой–то момент фрагмент генетического материала, предназначенный для отправки на экспорт, вышел из–под контроля и на свой страх и риск пустился в автономное плавание, то есть превратился в полноценный вирус, способный к размножению – кто теперь может ответить на этот вопрос! Как бы там ни было, вирус возник и зажил отныне самостоятельной жизнью, по собственным законам, у него началась его собственная история.

Кстати, подвижные генетические элементы высших организмов имеют много общего с эндогенными ретровирусами. Может быть, последние являются постоянным резервом для образования мобильных генетических элементов, пока еще не обладающих способностью к образованию полноценных вирусных частиц. У бактерий широко распространены так называемые плазмиды – небольшие кольцевые молекулы ДНК, которые способны к автономному размножению внутри бактериальной клетки и переходу из одной клетки в другую при клеточном контакте. Плазмиды определяют много самых разнообразных признаков, например, устойчивость к антибиотикам, и способны быстро распространяться среди бактерий. Заманчиво рассматривать умеренные фаги как фрагменты бактериального генома, которые приобрели способность не только к независимому размножению, но и к построению вирионов.

Такие элементы "в экспортном исполнении" могли образовываться из разных источников, отчего различные группы вирусов имеют мало общего в строении и свойствах. Они возникали, а, весьма вероятно, возникают и в настоящее время в огромном избытке. В результате исходного материала, который в принципе способен стать вирусом, оказывается более чем достаточно.

Но даже если образования вирусов из генетических элементов клетки в настоящее время уже почему–то не происходит, имеющегося материала вполне достаточно для того, чтобы постоянно возникали новые виды вирусов. Сколько детей у человека? А у вируса иммунодефицита человека только за одни сутки образуется несколько миллиардов дочерних вирусных частиц. И пусть другие вирусы далеко не столь плодовиты и более консервативны, все же скорость их размножения и темпы изменчивости таковы, что обеспечивают вирусам не просто непотопляемость, но постоянную возможность образования все новых и новых форм. Поэтому вирусы неистребимы; пока на земле существует жизнь, они останутся нашими хотя и нежелательными, но непременными спутниками.

Из книги Энциклопедия безопасности автора Громов В И

4. ЗАЩИТА ОТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ВИРУСОВ Компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может «приписывать» себя к другим программам (т. е. «заражать» их), а также выполнять различные нежелательные действия на компьютере. Программа,

Из книги Тайны драгоценных камней автора Старцев Руслан Владимирович

Происхождение Для начала стоит отметить хоть и не историческую, но от этого не менее интересную вещь. Оказывается, из всей россыпи драгоценных камней можно найти тот, который в минералогии считается «родным братцем» рубина. Это сапфир.Читатель, наверное, удивится: что

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина] автора

Происхождение Жемчуг относится к камням, которые образуются в процессе жизнедеятельности организма моллюска, а точнее сказать - его биохимическими реакциями, связанными с этой жизнедеятельностью. Это скорее всего не камень, а продукт, выработанный в результате

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

Происхождение В течение многих веков люди пытались разгадать тайну происхождения янтаря. Еще ученые античных времен заметили, что он обладает свойствами, присущими обычной древесной смоле.Первые, довольно наивные представления относительно происхождения янтаря

Из книги Я познаю мир. Вирусы и болезни автора Чирков С. Н.

Происхождение Практически все месторождения нефрита связаны с внедрением магматической породы в змеевик, но их образование происходит по другую сторону контакта. Когда происходит внедрение магматической породы в змеевик, то холодный серпентин нагревается, при этом

Из книги Компьютерные террористы [Новейшие технологии на службе преступного мира] автора Ревяко Татьяна Ивановна

Из книги Как я устроен автора Романовская Диана

Из книги автора

Нуклеиновые кислоты вирусов Молекулы нуклеиновых кислот состоят из отдельных звеньев – нуклеотидов, соединенных между собой в длинные нити. В зависимости от структуры нуклеотидов, из которых они состоят, нуклеиновые кислоты бывают двух типов: дезоксирибонуклеиновая

Из книги автора

Как человек способствует распространению вирусов Чаще всего это происходит при вегетативном размножении растений. В зараженном материнском растении все органы, служащие для вегетативного размножения (клубни, луковицы, побеги, черенки, привои), как правило, заражены

Из книги автора

А можно как–нибудь избавиться от вирусов? Коль скоро стало очевидным, что вирусные болезни наносят ощутимый ущерб растениеводству, возник естественный вопрос: нельзя ли как–то вылечить заболевшие растения? Если само растение неспособно избавиться от угнетающих его

Из книги автора

Раздел II. Разработчики вирусов Действие равно противодействию - этот закон Ньютона мы помним еще со школы. Наверное, потому, что он вдруг оказывается справедливым не только для механики, а даже для информатики. Массовое внедрение персональных компьютеров принесло с

Из книги автора

«Рождение» вирусов История компьютерного вируса, как правило, это сведения о месте и времени создания (первого обнаружения) вируса; информация о личности создателя (если это достоверно известно); предполагаемые «родственные» связи вируса; сведения, полученные из

Из книги автора

Провайдеры против вирусов Много хлопот доставляет провайдерам Internet почтовый хлам (spam), в огромных количествах пересылаемый по Сети. Но существует проблема и посерьезнее - это вирусописатели, анонимно рассылающие вирусы в e-mail и сеющие свои ядовитые семена в

Из книги автора

Атака вирусов Дело было так. На меня напали вирусы – маленькие вредные и коварные существа. Они похожи на пауков, только очень, очень мелких: меньше пылинок. Их можно увидеть лишь в мощнейший микроскоп. Целая армия вирусов с тысячами бойцов проникла в мой нос. И,

· Классификация · Роль в заболеваниях человека · Вирусные заболевания у других организмов · Роль вирусов в биосфере · Роль в эволюции · Применение · В массовой культуре · Близкие статьи ·

Вирусы найдены везде, где есть жизнь, и, вероятно, вирусы существуют с момента появления первых живых клеток. Происхождение вирусов неясно, поскольку они не оставляют каких бы то ни было ископаемых останков и их родственные связи можно изучать только методами молекулярной филогенетики.

Гипотезы о происхождении вирусов

Существует три основные гипотезы происхождения вирусов:

регрессивная гипотеза;
гипотеза клеточного происхождения;
гипотеза коэволюции.

Регрессивная гипотеза

Гипотеза клеточного происхождения

Некоторые вирусы могли появиться из фрагментов ДНК или РНК, которые «высвободились» из генома более крупного организма. Такие фрагменты могут происходить от плазмид (молекул ДНК, способных передаваться от клетки к клетке) или от транспозонов (молекул ДНК, реплицирующихся и перемещающихся с места на место внутри генома). Транспозоны, которые ранее называли «прыгающими генами», являются примерами мобильных генетических элементов, возможно, от них могли произойти некоторые вирусы. Транспозоны были открыты Барбарой Мак-Клинток в 1950 году в кукурузе. Эту гипотезу также называют гипотезой кочевания или гипотезой побега .

Гипотеза коэволюции

Эта гипотеза предполагает, что вирусы возникли из сложных комплексов белков и нуклеиновых кислот в то же время, что и первые на Земле живые клетки, и зависят от клеточной жизни вот уже миллиарды лет. Помимо вирусов, существуют и прочие неклеточные формы жизни. К примеру, вироиды - это молекулы РНК, которые не рассматриваются как вирусы, потому что у них нет белковой оболочки. Тем не менее, ряд характеристик сближает их с некоторыми вирусами, а потому их относят к субвирусным частицам. Вироиды являются важными патогенами растений. Они не кодируют собственные белки, в тоже время взаимодействуют с клеткой-хозяином и используют её для осуществления репликации своей РНК. Вирус гепатита D имеет РНК-геном, схожий с геномом вироидов, в тоже время сам не способен синтезировать белок оболочки. Для формирования вирусных частиц он использует белок капсида вируса гепатита B и может размножаться только в клетках, заражённых этим вирусом. Таким образом, вирус гепатита D является дефектным вирусом. Вирофаг спутник схожим образом зависит от мимивируса, поражающего простейшее Acanthamoeba castellanii . Эти вирусы зависят от присутствия в клетке-хозяине другого вируса и называются вирусами-сателлитами. Подобные вирусы демонстрируют, как может выглядеть промежуточное звено между вирусами и вироидами.

Тем не менее, сегодня многие специалисты признают вирусы древними организмами, появившимися, предположительно, ещё до разделения клеточной жизни на три домена. Это подтверждается тем, что некоторые вирусные белки не обнаруживают гомологии с белками бактерий, архей и эукариот, что свидетельствует о сравнительно давнем обособлении этой группы. Во всём остальном же достоверно объяснить происхождение вирусов на основании трёх закрепившихся классических гипотез не удаётся, что делает необходимыми пересмотр и доработку этих гипотез.

Мир РНК

Гипотеза мира РНК и компьютерный анализ последовательностей вирусной ДНК и ДНК хозяина дают лучшее понимание эволюционных взаимоотношений между различными группами вирусов и могут помочь определить предков современных вирусов. До настоящего времени такие исследования пока не прояснили, какая из трёх основных гипотез верна. В тоже время представляется маловероятным, чтобы все современные вирусы имели общего предка, и, возможно, в прошлом вирусы независимо возникали несколько раз по одному или нескольким механизмам, поскольку между различными группами вирусов имеются значительные различия в организации генетического материала.

Прионы

Подробнее: Прионы

Прионы - это инфекционные белковые молекулы, не содержащие ДНК или РНК. Они вызывают такие заболевания, как почесуха овец, губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота и хроническая слабость (англ. chronic wasting disease ) у оленей. К прионным болезням человека относят куру, болезнь Крейтцфельдта - Якоба и синдром Герстмана - Штраусслера - Шейнкера. Прионы способны стимулировать образование собственных копий. Прионный белок способен существовать в двух изоформах: нормальной (PrP C) и прионной (PrP Sc). Прионная форма, взаимодействуя с нормальным белком, способствует его превращению в прионную форму. Не смотря на то, что прионы фундаментально отличаются от вирусов и вироидов, их открытие даёт больше оснований поверить в то, что вирусы могли произойти от самовоспроизводящихся молекул.

Возникновение

При этом ни одна из вышеперечисленных гипотез неприменима для всех известных человеку вирусов. И все же, исходя из состава некоторых вирусных организмов, ученые предполагают, что вирусы – одни из самых древнейших организмов, зародившихся на земле. Горькая «шутка природы» — как только зародилась жизнь, появилась и смерть.

Главный двигатель эволюции

Ретровирус-орудие бога

Горячие точки планеты

Пандемия – пляска смерти

Другой неизменной причиной возникновения крупнейших пандемий в истории человечества являются физические и климатические изменения. Так, пресловутой «черной смерти» — бубонной и легочной чумой, скосившей большую часть населения средневековой Европы (около 60 миллионов человек) предшествовали глобальные климатические катаклизмы. В Европе, в результате извержения Этны в 1333 году, погода отличалась теплотой и сыростью. За несколько лет до начала великого бедствия по Франции и Германии прошли сильные дожди и наводнения, сопровождающиеся неурожаем, нашествием саранчи и мором скота. Подобные экологические условия создали благоприятную атмосферу для жизнедеятельности опасного вируса, а свирепствовавший голод привел полчища грызунов – распространителей заболевания, поближе к жилищу людей.