Существует множество способов классификации живых организмов, альтернативных классической систематике, оперирующей видами, родами и далее всё более и более крупными систематическим единицами вплоть до царств и империй. Альтернативные способы классификации позволяют акцентировать наше внимание на различных аспектах жизнедеятельности живых организмов и помогают лучше осознать фундаментальные биологические закономерности.
С точки зрения строения наиболее фундаментальным является деление организмов на одноклеточные (для которых понятия «клетка» и «организм» совпадают) и многоклеточные. Промежуточной формой ученые считают колониальные одноклеточные организмы со слабо выраженной дифференциацией клеток (например, вольвокс). При этом следует отметить, что истинная многоклеточность свойственна только эукариотам. Все прокариоты – одноклеточные, хотя многие их виды существуют колониями. Одноклеточными бывают как животные (простейшие), так и растения (многие виды водорослей). Современные систематики выделяют одноклеточные и колониальные организмы в отдельное царство – Протисты.
Фундаментальным свойством живой материи является способность к обмену веществом и энергией с окружающей средой. Классификация по источнику вещества и энергии или (упрощая) «по способу питания» также чрезвычайна важна. В соответствие с этой классификацией все живые организмы подразделяются на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы синтезируют необходимые им для жизни органические вещества из неорганических, используя энергию солнечного света (фотоавтотрофы) или химических связей (хемоавтотрофы). Гетеротрофы используют готовые органические вещества в качестве источника пластического материала и энергии. Таким образом (опять-таки несколько упрощая), автотрофы не нуждаются в гетеротрофах для поддержания своего существования, а гетеротрофы нуждаются в автотрофах в качестве источника органического вещества. Среди бактерий встречаются все типы питания. Растения – фотоавтотрофы (за незначительным исключением – есть паразитические и сапрофитные растения), грибы и животные – гетеротрофы.
Среди гетеротрофов также выделяют множество более узких групп. Например, сапротрофы питаются преимущественно отмершими растениями, трупами животных и их фекалиями, осуществляя важную функцию «утилизации» мертвой органики.Паразиты – организмы, использующие в качестве источника пищи и «естественной среды обитания» другой (обычно более крупный) организм. Симбионты – организмы, сосуществующие или, если хотите, «взаимно паразитирующие» друг на друге и оба извлекающие из этого определённые преимущества. В последние годы в литературе симбиозом называют любые длительные отношения между видами, в том числе паразитизм, поэтому для взаимовыгодных отношений лучше использовать понятие мутуализм. (Главное отличие паразитизма от мутуализма: при паразитизме все выгоды от союза получает лишь однасторона – паразит, на долю хозяина достаются лишь издержки). Паразиты, в свою очередь, подразделяются на облигатных(постоянно проживающих в организме хозяина) и факультативных (для которых паразитизм на данном хозяине является лишь одной из возможных форм существования и способов питания).
Особое положение среди паразитов (и вообще в органическом мире) занимают вирусы и фаги (вирусы бактерий). Их одни ученые называют «неклеточной формой жизни», другие же вовсе не считают «живыми» в прямом смысле этого слова.
Вирусы состоят из белковой оболочки, собранной из субъединиц одного или нескольких белков, и молекулы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), упакованной в эту оболочку (иногда над белковой оболочкой остается плазматическая мембрана клетки-хозяина). Проникнув в клетку, вирус использует свою нуклеотидную последовательность в качестве матрицы для синтеза новых собственных копий, используя аппарат трансляции клетки-хозяина. Когда синтезировано достаточное количество копий, вирус провоцирует распад клетки-хозяина и многие тысячи молодых вирусов выходят в окружающую среду.
Классическим примером вируса является открытый в 1852 г. русским ботаником Д. И. Ивановским вирус табачной мозаики (строение вируса было описано гораздо позже).
 |
Рис. 1. Строение вируса табачной мозаики |
Вирусы вызывают множество болезней. Некоторые из которых чрезвычайно опасны для человека (чума, бешенство, полиомиелит). И, конечно же, вирусной является самая опасная болезнь нашего времени, «чума ХХ века» – СПИД – синдромприобретенного иммунодефицита. Вирус СПИДа – ретро-вирус (содержит РНК), который поражает иммунную систему человека.
Жизненный цикл вируса (HIV) начинается с того, что вирусная частица присоединяется снаружи к клетке и вводит внутрь неё свою сердцевину. Сердцевина вириона содержит две идентичные цепи РНК, а также структурные белки и ферменты, функционирующие на последующих стадиях жизненного цикла. Фермент обратная транскриптаза, имеющая несколько ферментативных активностей, осуществляет этапы переноса генетической информации вируса – синтез ДНК. На первом этапе она синтезирует одноцепочечную ДНК по РНК; затем синтезируется вторая цепь, первая используется в качестве матрицы. Генетическая информация вируса, теперь уже в форме двухцепочечной ДНК, проникает в клеточное ядро. С помощью того же фермента эта ДНК встраивается в хромосомную ДНК. В таком виде вирусная ДНК, называемая провирусом, будет воспроизводиться вместе с собственными генами при делении клетки и передаваться следующим поколениям. Вторая часть жизненного цикла HIV – производство новых вирионов – совершается спорадически (нерегулярно) и только в некоторых зараженных клетках.
Больной СПИДом может умереть от самой незначительной инфекции. Одной из опасных черт этой болезни является длительный латентный период, во время которого человек не подозревает о своей болезни, но, являясь носителем вируса, может заразить других людей. Вирус СПИДа легко разрушается во внешней среде, поэтому бытовое общение с ВИЧ-инфицированными (носителями) и больными не опасно. Вирус передается от организма к организму с «биологическими жидкостями», такими, как сперма и кровь. В группе риска оказываются прежде всего люди, ведущие беспорядочную половую жизнь, и наркоманы, использующие инъекционные наркотики. Эффективной терапии против СПИДа на сегодняшний день не существует, имеющиеся (очень дорогие) препараты, способны лишь отсрочить развитие болезни, но не излечить.
Методы терапии вообще любых вирусных инфекций крайне мало результативны. Большинство антибиотиков эффективны против бактерий, блокируя их аппарат трансляции (прокариотические рибосомы), отличный от аппарата трансляции у человека. Против вирусов они неэффективны. Поэтому без консультации с врачом принимать антибиотики во время вирусных инфекций (к которым относится большинство простуд) бессмысленно и даже вредно. Основными методами борьбы с вирусными заболеваниями является профилактика и вакцинация. Вакцина – небольшая порция мёртвого или ослабленноговируса – вводится в организм и активирует специфический иммунитет против данного вируса. Если позднее в организм попадет «настоящий» вирус, иммунная система сумеет быстро его распознать и нейтрализовать.
Именно вакцинация помогла победить такие страшные болезни, как оспа и полиомиелит. К сожалению, многие вирусы изменяются слишком быстро или обладают слишком большим «внутривидовым» разнообразием, чтобы к ним можно было выработать эффективную вакцину. Так, вакцина против СПИДа всё ещё не получена, хотя работы в этом направлении ведутся уже много лет. А вакцину против гриппа приходится синтезировать заново каждый год: так сильно успевает за это время измениться вирус.
