Пандемия COVID-19, которая опустошила мир в 2020 году, заставила многих из нас осознать огромное влияние, которое вирус может оказать на нашу жизнь.

Большинство из нас в то или иное время болели простудой или гриппом, и мы особенно уязвимы в определенное время года. Эти симптомы-лихорадка, застойные явления, кашель, боль в горле-распространяются по офисам, школам и домам, где бы мы ни жили. Простуда и грипп (Грипп) вызываются вирусами. Но вирусы ответственны за многие другие серьезные, часто смертельные заболевания, включая COVID-19, СПИД, Эболу, геморрагическую лихорадку, инфекционный гепатит и герпес. Как могут вирусы причинять столько хлопот? Что делает нас такими уязвимыми для них, и что заставляет их распространяться?

В этой статье мы исследуем мир вирусов. Мы поговорим о том, что такое вирус, как он выглядит, как он заражает нас и как мы можем снизить риск заражения. И вы узнаете, почему вы чувствуете себя так несчастно, когда вирус простуды атакует ваше тело!

Что такое вирус?

Если вы читали, Как работают клетки, то знаете, как работают и бактериальные клетки, и клетки вашего тела. Клетка-это отдельное живое существо, способное питаться, расти и размножаться. Вирусы-это совсем не то. Если бы вы могли посмотреть на вирус, вы бы увидели, что вирус-это крошечная частица. Длина вирусных частиц составляет примерно одну миллионную дюйма (от 17 до 1000 нанометров) [источник: Milo and Phillips].

Большинство вирусов во много раз меньше бактерий, хотя гигантские вирусы-впервые обнаруженные в 2003 году-примерно такого же размера [источник: Pennisi]. Бактерии, в свою очередь, гораздо меньше большинства человеческих клеток. Вирусы настолько малы, что большинство из них невозможно увидеть с помощью светового микроскопа, но их необходимо наблюдать с помощью электронного микроскопа.

Вирусная частица, или Вирион, состоит из следующих элементов:

Нуклеиновая кислота-набор генетических инструкций, либо ДНК, либо РНК, либо одноцепочечные или двухцепочечные (подробнее о работе клеток см. В разделе ДНК и РНК)

Слой белка-окружает ДНК или РНК, чтобы защитить ее
Липидная мембрана-окружает белковую оболочку (встречается только в некоторых вирусах, включая грипп; эти типы вирусов называются окутанными вирусами в отличие от голых вирусов)

Вирусы сильно различаются по своей форме и сложности. Некоторые из них выглядят как круглые шарики из попкорна, в то время как другие имеют сложную форму, которая выглядит как паук или лунный спускаемый аппарат Аполлона.

В отличие от человеческих клеток или бактерий, вирусы не содержат химических механизмов (ферментов), необходимых для осуществления химических реакций на протяжении всей жизни. Вместо этого вирусы несут только один или два фермента, которые расшифровывают их генетические инструкции. Итак, вирус должен иметь клетку-хозяина (бактерию, растение или животное), в которой он будет жить и производить больше вирусов. Вне клетки-хозяина вирусы не могут функционировать. По этой причине вирусы проходят тонкую грань, отделяющую живые существа от неживых. Большинство ученых сходятся во мнении, что вирусы живы благодаря тому, что происходит, когда они заражают клетку-хозяина.

Как вирус заражает вас

Вирусы постоянно находятся в нашем окружении, просто ожидая появления клетки-хозяина. Они могут проникать в нас через глаза, нос, рот или разрывы в коже (Подробнее смотрите, как работает иммунная система). Оказавшись внутри, они находят клетку-хозяина для заражения. Например, вирусы простуды и гриппа будут атаковать клетки, которые выстилают дыхательные или пищеварительные тракты. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД, атакует Т-клетки иммунной системы.

Независимо от типа клетки-хозяина, вирусы выполняют одни и те же основные шаги для репликации:

Вирусная частица прикрепляется к клетке-хозяину. Частица высвобождает свои генетические инструкции в клетку-хозяина.

Введенный генетический материал рекрутирует ферменты клетки-хозяина.
Ферменты делают части для более новых вирусных частиц.

Новые частицы собирают части в новые вирусы.

Новые частицы вырываются на свободу из клетки-хозяина.

Все вирусы имеют некоторый тип белка на внешней оболочке или оболочке, который "чувствует" или "распознает" соответствующую клетку(ы) хозяина. Этот белок прикрепляет вирус к мембране клетки-хозяина. Некоторые окутанные вирусы могут растворяться прямо через клеточную мембрану хозяина, потому что и вирусная оболочка, и клеточная мембрана состоят из липидов.

Те вирусы, которые не попадают в клетку, должны вводить свое содержимое (генетические инструкции, ферменты) в клетку-хозяина. Те вирусы, которые растворяются в клетке, просто высвобождают свое содержимое, оказавшись внутри хозяина. В любом случае результаты будут одинаковыми.

Оказавшись внутри клетки, вирусные ферменты берут на себя эти ферменты клетки-хозяина и начинают делать копии вирусных генетических инструкций и новых вирусных белков, используя генетические инструкции вируса и ферментные механизмы клетки (смотрите, как работают клетки для получения подробной информации о механизме). Новые копии вирусных генетических инструкций упаковываются в новые белковые оболочки, чтобы создать новые вирусы.

Как только появляются новые вирусы, они покидают клетку хозяина одним из двух способов:

Они разрывают клетку-хозяина на части (лизис) и разрушают клетку-хозяина.
Они выщипываются из клеточной мембраны и отрываются (распускаются) вместе с окружающим их куском клеточной мембраны. Именно так окутанные вирусы покидают клетку. Таким образом, клетка-хозяин не разрушается.

Освободившись от клетки-хозяина, новые вирусы могут атаковать и другие клетки. Поскольку один вирус может воспроизводить тысячи новых вирусов, вирусные инфекции могут быстро распространяться по всему организму.

Последовательность событий, которая происходит, когда вы заболеваете гриппом или простудой, является хорошей демонстрацией того, как работает вирус:

Рядом с вами чихает зараженный человек.

Вы вдыхаете вирусную частицу, и она прикрепляется к клеткам, выстилающим носовые пазухи.

Вирус атакует клетки, выстилающие носовые пазухи, и быстро размножает новые вирусы.

Клетки-хозяева разрушаются, и новые вирусы распространяются в ваш кровоток, а также в легкие. Поскольку вы потеряли клетки, выстилающие носовые пазухи, жидкость может течь в носовые проходы и вызывать насморк.

Вирусы в жидкости, которая капает в ваше горло, атакуют клетки, выстилающие горло, и вызывают боль в горле.

Вирусы в вашем кровотоке могут атаковать мышечные клетки и вызывать у вас мышечные боли.

Ваша иммунная система реагирует на инфекцию, и в процессе борьбы она производит химические вещества, называемые пирогенами, которые вызывают повышение температуры вашего тела. Эта лихорадка на самом деле помогает вам бороться с инфекцией, замедляя скорость размножения вируса, потому что большинство химических реакций вашего организма имеют оптимальную температуру 98,6 градуса по Фаренгейту (37 градусов по Цельсию). Если ваша температура поднимается немного выше этого, реакция замедляется. Этот иммунный ответ продолжается до тех пор, пока вирусы не будут удалены из вашего организма. Однако, если вы чихнете, вы можете распространить тысячи новых вирусов в окружающую среду, чтобы дождаться другого хозяина.

Лизогенный Цикл

Попав в клетку хозяина, некоторые вирусы, такие как герпес и ВИЧ, размножаются не сразу. Вместо этого они смешивают свои генетические инструкции с генетическими инструкциями клетки-хозяина. Когда клетка-хозяин размножается, вирусные генетические инструкции копируются в потомство клетки-хозяина.

Клетки-хозяева могут проходить много раундов размножения, и тогда какой-то экологический или заранее заданный генетический сигнал пробудит "спящие" вирусные инструкции. Затем вирусные генетические инструкции возьмут на себя управление механизмами хозяина и создадут новые вирусы, как описано выше.

Поскольку вирус-это всего лишь набор генетических инструкций, окруженных белковой оболочкой, и поскольку он не осуществляет никаких собственных биохимических реакций, вирусы могут жить в течение многих лет или дольше вне клетки-хозяина. Некоторые вирусы могут" спать " внутри генетических инструкций клеток-хозяев в течение многих лет, прежде чем размножаться. Например, человек, инфицированный ВИЧ, может жить без проявления симптомов СПИДа в течение многих лет, но он все еще может распространять вирус среди других людей.

Снижение распространения

Как мы уже говорили, вирусы могут долгое время существовать вне организма. Способ распространения вирусов зависит от типа вируса. Они могут быть распространены с помощью следующих средств:

Организмы-носители-комары, блохи

Воздух

Прямой перенос жидкостей организма от одного человека к другому-слюны, пота, носовой слизи, крови, спермы, вагинальных выделений
Поверхности, на которых высохли жидкости организма

Чтобы снизить риск распространения или контакта с вирусами, вот что вы можете сделать:

Прикрывайте рот или нос, когда вы чихаете или кашляете, используя салфетку, чтобы прикрыть рот или чихать или кашлять в локоть.
Часто мойте руки, особенно после посещения ванной комнаты или приготовления пищи. Если вы не можете вымыть руки, обильно нанесите дезинфицирующее средство для рук.

Избегайте контакта с телесными жидкостями других людей.
Подумайте о том, чтобы носить маску для лица на публике, если вы боитесь заразить других или заразиться сами.

Не трогай свое лицо.

Эти методы не являются надежными, но они могут помочь вам значительно снизить риск вирусной инфекции.

Лекарства, Которые Могут Помочь

Вопреки распространенному мнению, антибиотики не оказывают никакого воздействия на вирус. Большинство антибиотиков препятствуют размножению бактерий, препятствуя их созданию новых генетических инструкций или новых клеточных стенок. Поскольку вирусы не осуществляют собственных биохимических реакций, антибиотики на них не действуют.

Иммунизация работает путем предварительного заражения организма, чтобы он знал, как производить правильные антитела, как только вирус начинает размножаться. Кроме того, поскольку вирусы размножаются так быстро и так часто, они часто могут немного изменяться. Иногда в их генетические инструкции вкрадываются ошибки. Эти изменения могут незначительно изменить белковую оболочку, поэтому в следующем году одна партия вакцины может оказаться не столь эффективной против того же типа вируса. Именно поэтому для борьбы с вирусными инфекциями и предотвращения вспышек необходимо постоянно производить новые вакцины.

Не все вирусы смертельны. Например, люди все время простужаются и не умирают. Но грипп ежегодно убивает десятки тысяч людей в США, а другие вирусы, такие как вирус Эбола или вирус Западного Нила, а в начале 2020 года-коронавирус КОВИД-19, стали причиной большого числа смертей во всем мире. И даже эти банальные вирусные инфекции могут быть смертельно опасны для человека, который уже имеет ослабленную иммунную систему – людей со СПИДом, онкобольных, принимающих химиотерапию, пожилых людей или новорожденных. Мы должны позаботиться о том, чтобы не распространять вирусы среди этих особенно восприимчивых людей.

После появления COVID-19 в качестве всемирной угрозы здоровью в конце 2019 года органы общественного здравоохранения подчеркнули тактику под названием Социальное дистанцирование, чтобы помочь замедлить распространение вируса. В основном, она включает в себя поддержание физической дистанции около шести футов (1,8 метра) между людьми и держаться подальше от собраний или людных мест. Идея состоит в том, чтобы предотвратить распространение вируса через брызги капель, когда инфицированный человек кашляет или чихает. Во многих частях США чиновники закрыли предприятия, школы и другие места, где люди могли бы вступать в контакт с инфицированными людьми, и настоятельно призвали людей оставаться как можно дольше в закрытых помещениях. Хотя никто не ожидал, что социальное дистанцирование устранит новые инфекции, цель состояла в том, чтобы замедлить распространение болезни — также известное как сглаживание кривой – так, чтобы больницы не были переполнены большим количеством больных людей.

ИСТОЧНИК