Гіпотези походження вірусів. Роль вірусів в еволюції організмів

1.

Гіпотези походження вірусів.
Роль вірусів в еволюції
організмів.

2.

Віруси – живі чи неживі?
Властивості, за якими віруси
відносять до живого:
Властивості, за якими віруси
відносили до неживого:
Віруси володіють тими
властивостями, які
притаманні усім іншим
формам життя:
- розмноження,
- спадковість
- мінливість(пристосованість
до умов оточуючого
середовища)
Відсутність своїх білок —
синтезуючих систем.
Відсутність росту
Диз´юнктивний спосіб збірки
Один тип НК
Можливість кристалізації
Існування вірусоідів, віроідів
та пріонів
Можлива інтеграція з
клітинним геномом
Вони займають конкретну
екологічну нішу

3.

Боротьба з
бактеріальними
інфекціями
Вакцини
Навіщо це все вивчати?!
Діагностика
Стратегії боротьби
з вірусними
інфекціями в
медицині,
ветеринарії та
рослинництві
Нанотехнології

4.

Віруси здатні змінювати свої властивості
ГЕНОМ ГРИПУ
8 ФРАГМЕНТІВ
РНК → 10 БІЛКІВ
2 БІЛКА
ОБОЛОНКИ
Н (Н1-Н16)
ГЕМОГЛЮТИНІН
N (N1- N9)
ФЕРМЕНТ
НЕЙРАМІНІДАЗА
Наприклад
віруси грипу
вірус типу А / H1N1 — Brisbane;
вірус типу А / H3N2 — Kansas;
вірус типу В — Colorado
вірус типу В Phuket

5.

Як вірус набуває нових ознак?
Циркуляція вірусів серед морських мікроорганізмів вплинула на
існування життя на Землі.
Деякі бактеріофаги здатні тривалий
час перебувати в ураженій клітині,
вбудовуючи свій геном у геном
бактерії. Доки ДНК вірусу
залишається незмінною, вірус може
«звільнитися» і зруйнувати клітину.
Проте якщо ДНК фага зміниться
внаслідок мутації, вірус може втратити
здатність до вивільнення і залишається
в геномі клітини, ставши його
частиною. Геном фага може також
змінитися, «захопивши» під час
вивільнення якісь гени клітини-хазяїна.
У такому разі вірус передаватиме ці
гени всім наступним зараженим
Інколи такі запозичені гени надають
клітинам.
клітині — носію вірусу — еволюційні
переваги, роблячи її пристосованішою до
виживання.

6.

Як вірус набуває нових ознак?
Коли в одну клітину
потрапляє не один, а два
віруси або більше
можливий обмін однією або
декількома ділянками РНК
між різними вірусами.
У такий спосіб віруси
можуть набувати нових
властивостей, насамперед
можливості «втечі» від
імунного нагляду організму
хазяїна.
Обмін фрагментами
(реасортація) молекул РНК у
вірусу грипу.
Реасортація - обмін сегментами генома у вірусу грипу

7.

Віруси – це важливий природний засіб горизонтального
перенесення генів.
Віруси зіграли центральну роль у
ранній еволюції, ще до розбіжності
бактерій, архей і еукаріот, тому вони
мають генетичні зв'язки з
представниками флори і фауни з
усієї Землі.
Трансдукція – перенесення генів за
допомогою вірусів
За допомогою вірусів може
відбуватися передача генетичної
інформації
Від
безпосередніх
батьків до
свого
потомства
Між двома
неспоріднени
ми особинами
чи навіть між
особинами,
які відносяться
до різних
видів.

8.

Гіпотеза регресивної еволюції
віруси як вироджені форми
внутрішньоклітинних паразитів.
прогресивна втрата
біосинтетичних здібностей із
втратою трьох істотних функцій:
•Класичної реплікації ДНК.
•Білків ініціації реплікації
•Можливостей взаємодії з
біосинтетичною машиною хазяїна
Недоліки
• всі сучасні віруси є облігатними
паразитами і для їх репродукції
необхідна стадія
внутрішньоклітинного розвитку
• не може дати пояснень щодо РНКвмісних вірусів

9.

Гіпотеза втечі (“скажених генів”)
Віруси — видозмінений генетичний
матеріал, що «втік» із клітини. Гіпотеза
ґрунтується на схожості вірусів з
мобільними генетичними елементами.
Віруси-«втікачі» стали відносно
автономними, але певну залежність від
клітин зберегли.
На сьогодні не існує єдиної
точки зору щодо походження
вірусів.
Недоліки
Не пояснює, яким чином вільна
нуклеїнова кислота здобула капсид
та складний механізм, необхідний
для доставки вірусної нуклеїнової
кислоти в клітину.
Передбачає бактеріальне
походження бактеріофагів та
еукаріотичне походження вірусів
еукаріот.

10.

Гіпотеза виникнення з доклітинних
форм життя.
Вважається, що до виникнення перших
клітин як носії спадкової інформації
використовувалися різні форми
нуклеїнових кислот.
Віруси розвивалися паралельно з
їхніми господарями
віруси з'явилися з нормальних
клітинних нуклеїнових кислот
(ДНК і/або РНК), які набули
здатності відтворюватися
автономно.
Недоліки:
Невідомо жодної перехідної форми
між клітинами та вірусами;
Відомі паразити клітинного
походження (мікоплазми – з клітин
домену Бактерій, мікроспоридії – з
клітин домену Еукаріот та наноархеї
– з клітин домену Архей) зберегли
свої клітинні ознаки (такі як власні
рибосоми та повноцінні апарати
синтезу білку та АТФ).

11.

Віруси і походження життя
Гіпотетично геном
LUCA складався з
багатьох ділянок РНК
(200-400 молекул),
які копіювались через
проміжні ДНК в
ретровірус-подібній
реплікації.

12.

З’ясування ролі вірусів в екологічних нішах
Віруси в океанах
Морські віруси - головні «гравці» глобальної екосистеми
Відносна біомаса і кількість прокаріотів, протіст і вірусів. Віруси безумовно найпоширеніші біологічні об'єкти в океанах, охоплюючи
приблизно 94% з частинок, що містять нуклеїнові кислоти. Проте, із-за їх
дрібноти вони охоплюють тільки приблизно 5% з біомаси. Контраст: хоча
прокаріоти представляють менш ніж 10% з частинок, що містять нуклеїнові
кислоти, вони представляють більш ніж 90% з біомаси.

13.

Короткі підсумки
Представники царства Vira мають найбільшу
генетичну різноманітність на планеті
Віруси інфікують усі види живих організмів на
Землі
Віруси – могутній фактор еволюції біологічних
систем (як фактори горизонтальної передачі
генів та стимулятори відбору)
Говорячи про “вірус”, слід розуміти, що мова
йде про генетично неоднорідну популяцію
віріонів, а не про один окремий організм (віріон)