Где учёным сегодня работать хорошо (ноябрь 2016)

По количеству нобелевских лауреатов США, Великобритания и Япония опережают все страны. Россия же традиционно входит в десятку лидеров.

Прошедший октябрь ознаменовался вручением Нобелевских премий. И как обычно, объявление победителей вызвало множество комментариев, обсуждений и размышлений. Британское издание Times Higher Education(THE) решило подойти к обсуждению со статистической точки зрения и выяснить, какие страны в наше время способствуют гениальным научным открытиям, где живут и работают нобелевские лауреаты.

В расчет принимались все нобелевские категории, за исключением премии по литературе и премии мира. Другими словами, оценивались именно научные достижения в таких областях, как физика, химия, медицина и физиология, экономика, и только в нынешнем тысячелетии, то есть с 2000 по 2016 года. Вполне предсказуемо, безоговорочным лидером оказались США, как по общему количеству обладателей Нобелевской премии в 21 веке - 72 из 159, так и по числу лауреатов-иностранцев, работающих в университетах страны.

Неудивительно, что именно американские университеты заняли девять первых мест из десяти в рейтинге вузов, подаривших миру выдающихся ученых, удостоенных высокой награды (см. рейтинги ниже). Самыми успешными в этом смысле оказались Принстонский, Стэндфордский и Колумбийский университеты. В десятку лучших в этом году попал и израильский технологический институт Technion Israel Institute of Technology, вытеснив немецкое Общество научных исследований имени Макса Планка (Max Planck Society, 11-е место). Из британских вузов лидируют Манчестерский и Кембриджский университеты, поделившие между собой 14-е место. В то время как Оксфорд вообще не попал в рейтинг: ни одному из его ученых и исследователей не посчастливилось в этом столетии получить Нобелевскую премию.

По данным Times Higher Education, в США созданы наиболее благоприятные условия для научных исследований и открытий. Именно поэтому американские ученые, награжденные Нобелевской премией, предпочитают работать в родной стране (9 из 10 лауреатов), а иностранцы - менять родные институты на американские. Интересно, что из девяти лауреатов этого года пятеро родом из Великобритании, но работают в Америке. Как считает новоиспеченный обладатель Нобелевской премии по физике Данкан Холдейн, это феномен поздних 70-х и особенно 80-х годов прошлого века. Все нынешние лауреаты-британцы относятся к этому «потерянному для Великобритании поколению». Как и сам Данкан, родившийся в Лондоне, но сделавший свою научную карьеру в Принстоне.

Но в то же время, по словам профессора Холдейна, опубликованные результаты не в полной мере отражают текущую ситуацию с научными исследованиями в той или иной стране. В частности потому, что награда зачастую присуждается за «прошлые достижения» - работу, проделанную в течение нескольких десятилетий. «Например, в последнее время Великобритания сильно преуспела в такой области, как физика конденсированных сред. И многие молодые таланты, приезжающие в США для постдокторских исследований, после этого сразу же возвращаются домой, предпочитая строить свое будущее в Англии, а не в Штатах», - отметил Данкан Холдейн.

И все же пока факт остается фактом: почти половина (45%) нобелевских лауреатов 2000-2016 годов - граждане США. При этом общее число работающих в Америке обладателей премии еще выше: 7 человек приехало из Великобритании, 4 - из Японии, 2 - из Канады и по одному из Германии, Китая, России и Израиля. Впрочем, сама Великобритания тоже привлекает признанных ученых из других стран. Как пример - россияне Андрей Гейм и Константин Новоселов из университета Манчестера, получившие в 2010 году Нобелевскую премию по физике за новаторские эксперименты с графеном. Правда, не стоит забывать, что Великобритания потеряла такое же количество исследователей, отмеченных Нобелевской премией, сколько и приобрела. В этой связи бывший президент Королевского научного общества (RoyalSociety) Мартин Рис высказал опасения относительно того, что ситуация может только ухудшиться из-за выхода Великобритании из Европейского Союза. Это может произойти, если Британия «закроет» себя для Европы, ужесточив иммиграционные законы и усложнив академический обмен с другими странами.

Похожей точки зрения придерживается и главный редактор рейтингов THE Фил Бэти. «В условиях, когда США, Великобритания и Швейцария устанавливают барьеры для свободного перемещения талантов, глобальная наука не может не пострадать», - считает он. Фил Бэти видит и другую опасность. По его мнению, тенденция последнего времени - финансировать проекты, приносящие сиюминутную выгоду и коммерческий результат.

Никто не отрицает ценности практического применения научных исследований, но настоящие открытия совершаются там, где работают увлеченные своим делом люди, не боящиеся рисковать и браться за абсолютно безумные и «бесперспективные» темы. «Вполне возможно, что через несколько лет мы не увидим работ, аналогичных тем, что получили Нобелевскую премию ранее, - продолжает г-н Бэти. - Они покажутся слишком рискованными, слишком эзотеричными или слишком долгими». Редактору THEвторит и профессор физики калифорнийского университета Беркли Сол Перлмуттер, обладатель Нобелевской премии 2011 года. Он считает, что вряд ли он смог бы совершить свое открытие в современных условиях.

Так или иначе, эксперты сходятся в том, что пришло время «раздвинуть границы», выйти за пределы национальных ограничений и сделать доступ к новаторским научным исследованиям, открытым для всех. Ведь опыт показывает, что зачастую именно интернациональные коллективы ученых, у каждого из которых свой угол зрения, добиваются поразительных результатов. В том числе заслуживают Нобелевскую премию.

Нобелевская премия по странам, 2000-2016

Топ-10 университетов мира по количеству Нобелевских лауреатов, 2000-2016

Место в 2016 г.	Место в 2015 г.	Университет	Страна	Общий балл*
1	=4	Princeton University	США	3.25
2	1	Stanford University	США	3.16
3	2	Columbia University	США	2.5
4	3	University of California, Berkeley	США	2.25
5	=8	Massachusetts Institute of Technology	США	2.17
6	=4	University of Chicago	США	2
7	6	Howard Hughes Medical Institute	США	1.94
8	11	Harvard University	США	1.78
9	7	University of California, Santa Barbara	США	1.74
10	=8	Technion Israel Institute of Technology	Израиль	1.66

* За основу взято количество Нобелевских лауреатов, получивших премию во время работы в данном университете. Общий балл представляет собой средневзвешенное значение числа лауреатов в каждой категории и университетов, в которых они работают.

************************************
Небольшое пояснение .В свои рейтинги я включил только те страны,которые дали миру не менее 3-х Нобелевских лауреатов,с тем чтобы упростить работу и снизить значение элемента случайности неизбежного при подобных исследованиях.
Конечно, понятно,что присуждение любых премий даже таких престижных как Нобелевская не всегда носят объективный характер,но учитывая уникальный по продолжительности отрезок времени (более ста лет), в течение которого присуждалась эта премия и обширный круг стран,участвовавших в этом процессе,можно предположить,что основные стратегические потоки награждений были сформированы в целом правильно и объективно.
И значит они стоят того,чтобы их исследовать.И сделать какие-то выводы,может быть,неприятные,но честные и необходимые.

НЕБОЛЬШИЕ УТОЧНЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧ.
В процессе составления этого поста получил от одного из моих френдов вполне законное пожелание " уточнить в чем заключается эта объективность, в контексте сопоставления результатов стран."( evg_pashin)
Действительно,я как-то совсем упустил из виду задачи,которые вольно или невольно поставил перед собой,составляя эти рейтинги.
1.На мой взгляд,имея в руках,пускай такой формальный признак,как количество Нобелевских лауреатов по отдельным странам (график N1) можно составить некоторое представление о вкладе каждой страны в развитие мировой науки.Следовательно в качестве первой задачи можно провозгласить стремление выявить абсолютную долю вклада каждой страны в развитие мировой науки за период существования Нобелевской премии.
2.Вторая задача куда более сложная и интересная.Рассчитав в табличке N2 удельный вес Нобелевских лауреатов в населении рассматриваемых нами стран мы можем в первом приближении оценить степень креативности и предрасположенности населения той или иной страны к изучению наук.Итак вторая наша задача - выяснить население каких стран проявило за более чем столетний период существования Нобелевской премии наибольшие способности в сфере наук.
Тот же френд (evg_pashin) высказал и большое сомнение в возможности " сравнивать научные результаты разных стран, т.к. это бессмысленно и полностью дело вкуса "сравнителя".

На что я хочу заметить следующее.Я не собираюсь сравнивать (действительно,не сравниваемое) научные результаты разных стран,я лишь пытаюсь через более менее объективный показатель (численность лауреатов) косвенно оценить вклад каждого государства в развитие науки за более чем 100 лет.

Итак,вероятно,вполне логично выяснить какие страны больше всего дали Нобелевских лауреатов? Это самая простая задачка.На графике N1 отражены все страны согласно полученным премиям.
Вероятно,самые первые впечатления у россиянина могут быть такими.У России 7-е место вроде бы достойное место(!),но у США не только первое место,но и почти в 15 раз больше лауреатов!?
Кроме того,у других стран-лидеров лауреатов тоже больше кратно,чем у России!? Поневоле начинает закрадываться сомнение в том,что место России и вообще ее роль в научном мире находились и находятся на достойном уровне.
N1

Для того, чтобы окончательно расставить все точки над "и" составим еще один, Главный рейтинг, нашего мини-исследования выясним насколько креативным (в плане научных достижений) было население рассматриваемых нами стран.Рассчитаем удельный вес Нобелевских лауреатов в составе населения каждой из стран.Для простоты восприятия воспользуемся не процентами,а количеством лауреатов на 1 миллион населения.

ХОРОШАЯ МЕТОДОЛОГИЯ - ЗАЛОГ УСПЕХА.
.Хочу обратить особое внимание на примененную мною формулировку не народ или нация,а именно население . Почему все же население? Потому что
(1) почти все страны имели и имеют многонациональный состав (за исключением,разве что Японии).
(2)некоторые национальные меньшинства играли и играют значительно бОльшую роль в развитие науки и культуры своих стран по сравнению со своим удельным весом в населении (о каких меньшинствах здесь идет речь любому россиянину понятно).
(3)с другой стороны,на мой взгляд,решающую роль в том или ином открытии,как правило играет все же "национальная научная школа" той или иной страны (в виде совокупности научных знаний и методов исследования) и счастливый индивид первооткрыватель лишь делает следующий неизбежный шаг вперед,опираясь на фундамент своих предшественников.
Итак,что же нам показывает Индекс "гениальности" ? Если образно и кратко,то "все смешалось в доме Обломовых "...
Некоторые страны-лидеры по абсолютным показателям сместились ближе к середине (США,Франция),а любезное наше Отечество переместилось с достойного 7-го места на 8-е,но уже с конца рейтинга и cтрадания истинного российского патриота только начинаются...

ЛЕОНИД СПЕШИТ НА ПОМОЩЬ.
В России,как известно,еще осталось немало добрых людей и они всегда готовы придти в трудную минуту на помощь.
Вот и сейчас не могу не дать возможности ознакомиться дорогим россиян с ласковыми речами одного из них...
Леонид Радзиховский о теме Нобелевских Лауреатов

Из этого опуса всего одна цитата,но какая(!) " А что станет с российской наукой “без евреев”?
Даже по последней цитате из статьи Л.Радзиховского можно понять,что есть определенный круг людей склонных считать Нобелевских лауреатов строго по национальному признаку.Это,впрочем,их право.Но тогда перед россиянами,принадлежащих к титульной нации картина "Что сделал твой народ для мировой науки?" приобретает совершенно мрачные очертания...
Но не будем зацикливаться на национальном вопросе подобно некоторым российским интеллигентам и сосредоточимся на больном,но важном для всех граждан России вопросе.Можно ли считать текущий уровень научной креативности россиян вполне достаточным? И стоит ли в этом вопросе надеяться на русский "авось" и пускать все на самотек?
Ответ вполне очевиден.Уж,коли Россия ставит перед собой достаточно амбициозные экономические и политические цели,то и в науке у России должны стоять столь же масштабные и амбициозные задачи.И ради достижения этих задач российской науке столь же необходимы серьезные финансовые и людские вливания.

КАК ЗАВИСИТ ЭКОНОМИКА СТРАНЫ ОТ НАУЧНОЙ КРЕАТИВНОСТИ НАСЕЛЕНИЯ?
Для того,чтобы немного разрядить обстановку и дать возможность российскому патриоту глотнуть немного свежего воздуха после осмысления уровня научной креативности российской общественности и утешительных речей Леонида Радзиховского,зададимся отнюдь не праздным вопросом.А как, собственно говоря,влияет уровень научной креативности населения (да,населения,Леонид,простите) на развитие экономики стран? Есть ли какая-то зависимость (корреляция) между этими явлениями?
Строим новые графики...
N3

N2

Для удобства разместим ниже графика N3 (душевые показатели ВВП стран) уже знакомый нам график под N2 (Индекс "гениальности"),где указано количество лауреатов на 1 млн.населения страны.Еще чуть ниже,для более подробного изучения разместим два дополнительных графика (NN4 и 5).
Странное дело! Корреляции почти нет.В первой группе стран (N4) ее нет вообще.Во-второй,она едва просматривается на уровне погрешности.
Данное "открытие" дает нам некоторое утешение и надежду на то,что и при нынешней "скудости научного ума" у любезного Отечества еще могут быть какие-то перспективы на экономическое развитие.Вон те же японцы,как оказывается,тоже звезд с неба не хватают,а живут себе припеваючи!
Или все же,может быть,соломку себе подстелим?
N4

Вызывается «бактериями, проходящими через фильтр Шамберлана, которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах». На основании этих данных были определены критерии, по которым возбудителей заболеваний относили к этой новой группе: фильтруемость через «бактериальные» фильтры, неспособность расти на искусственных средах, воспроизведения картины заболевания фильтратом, освобождённым от бактерий и грибов . Возбудитель мозаичной болезни называется Д. И. Ивановским по-разному, термин «вирус» ещё не был введён, иносказательно их называли то «фильтрующимися бактериями», то просто «микроорганизмами».

Пять лет спустя, при изучении заболеваний крупного рогатого скота, а именно - ящура , был выделен аналогичный фильтрующийся микроорганизм. А в 1898 году , при воспроизведении опытов Д. Ивановского голландским ботаником М. Бейеринком , он назвал такие микроорганизмы «фильтрующимися вирусами». В сокращённом виде это название и стало обозначать данную группу микроорганизмов.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

Вирусы: виды, устройство и способы заражения клетки

Все виды компьютерных ВИРУСОВ, САМЫЙ полный СПИСОК!

Андрей Летаров: "Бактериофаги и концепция вируса. История ключевой идеи"

Сергей Нетёсов. Основы вирусологии. Ретровирусы. ВИЧ

Скрытый МАЙНЕР - Вычисляем и УНИЧТОЖАЕМ!

Субтитры

Вирус - это неклеточный инфекционный агент. Живой это организм или нет? У нас до сих пор нет однозначного ответа на этот вопрос. Сегодня нам известно 6 000 вирусов, но их существует несколько миллионов. Вирусы не похожи друг на друга и могут иметь как форму сферы или спирали, так и форму сложного асимметричного сплетения. Размер вирусов варьируется от 20 до 300 нанометров в диаметре. Как устроен вирус? В центре агента - генетический материал - РНК или ДНК. Вокруг располагается белковая структура - капсид. Капсид служит для защиты вируса и помогает при захвате клетки. Некоторые вирусы дополнительно покрыты липидной оболочкой - жировой структурой, которая защищает их от изменений окружающей среды. Вирусолог Девид Балтимор объединил все вирусы в 8 групп. Некоторые группы вирусов содержат в себе одну или две цепочки ДНК, другие - одну цепочку РНК, которая может удваиваться или достраивать на своей матрице ДНК. При этом каждая группа вирусов воспроизводит себя в различных органеллах зараженной клетки. Каждый вирус имеет определенный диапазон хозяев, то есть опасен для одних видов и безвреден для других. Например, оспой болеет только человек, а чумкой - некоторые плотоядные. В организм человека вирус обычно попадает через кровь и секрецию. Каждый вирус по-разному заражает клетку. Герпес-вирусы встраиваются в мембрану, после чего генетический материал отбрасывает капсид и проникает в ядро. Вирус гепатита С целиком проникает в клетку, а бактериофаги впрыскивают свой генетический материал внутрь бактерии и оставляют белковую оболочку снаружи. Геном вируса встраивается в одну из органелл или цитоплазму и превращает клетку в настоящий вирусный завод. Естественные процессы в клетке нарушаются, и она начинает заниматься производством и сборкой генома и белка вируса. Этот процесс называется репликацией, и его основная цель - захват территорий. Во время репликации генетический материал вируса смешивается с генами клетки хозяина. Это приводит к активной мутации вируса и повышает его выживаемость. Когда процесс репликации налажен, вирусная частица отпочковывается и заражает новые клетки, а инфицированная клетка продолжает производство. По другому сценарию происходит лизис, то есть клетка разрывается, а зараженный организм наполняется новыми вирусами. Почему с вирусами так тяжело бороться? Эволюция вирусов происходит буквально на наших глазах. Идет постоянная гонка вооружений между вирусами и живыми организмами, и, когда вирус изобретает новое оружие, возникает пандемия. Людям уже удалось победить некоторые вирусы, такие как вирус черной оспы, но другие требуют ежегодной разработки или открытия новых вакцин.

Природа вирусов

Общая вирусология

Общая вирусология изучает основные принципы строения, размножения вирусов, их взаимодействие с клеткой-хозяином, происхождение и распространение вирусов в природе. Один из важнейших разделов общей вирусологии - молекулярная вирусология, изучающая структуру и функции вирусных нуклеиновых кислот, механизмы экспрессии вирусных генов, природу устойчивости организмов к вирусным заболеваниям, молекулярную эволюцию вирусов.

Частная вирусология

Частная вирусология исследует особенности определённых групп вирусов человека, животных и растений и разрабатывает меры борьбы с вызываемыми этими вирусами болезнями.

Молекулярная вирусология

В 1962 г. вирусологи многих стран собрались на симпозиуме в США , чтобы подвести первые итоги развития молекулярной вирусологии. На этом симпозиуме звучали не совсем привычные для вирусологов термины: архитектура вирионов, нуклеокапсиды, капсомеры. Начался новый период в развитии вирусологии - период молекулярной вирусологии.

Молекулярная вирусология, или молекулярная биология вирусов, - составная часть общей молекулярной биологии и в то же время - раздел вирусологии. Это и неудивительно. Вирусы - наиболее простые формы жизни, и поэтому вполне естественно, что они стали и объектами изучения, и орудиями молекулярной биологии. На их примере можно изучать фундаментальные основы жизни и её проявления.

С конца 50-х годов, когда начала формироваться синтетическая область знаний, лежащая на границе неживого и живого и занимающаяся изучением живого, методы молекулярной биологии хлынули обильным потоком в вирусологию. Эти методы, основанные на биофизике и биохимии живого, позволили в короткие сроки изучить строение, химический состав и репродукцию вирусов.

Если в 60-х годах основное внимание вирусологов было фиксировано на характеристике вирусных нуклеиновых кислот и белков, то к началу 80-х годов была расшифрована полная структура многих вирусных генов и геномов и установлена не только аминокислотная последовательность, но и третичная пространственная структура таких сложных белков, как гликопротеид гемагглютинина вируса гриппа. В настоящее время можно не только связать изменения антигенных детерминант вируса гриппа с заменой в них аминокислот, но и рассчитывать прошедшие, настоящие и будущие изменения этих антигенов.

С 1974 года начала бурно развиваться новая отрасль биотехнологии и новый раздел молекулярной биологии - генная, или генетическая, инженерия . Она немедленно была поставлена на службу вирусологии.

Семейства, включающие вирусы человека и животных

Семейство Poxviridae (поксвирусы)
Семейство Iridoviridae (иридовирусы)
Семейство Herpesviridae (герпесвирусы)
Семейство Adenoviridae (аденовирусы)
Семейство Papovaviridae (паповавирусы)
Семейство Hepadnaviridae (вирусы, подобные вирусу гепатита B)
Семейство Parvoviridae (парвовирусы)
Семейство Reoviridae (реовирусы)
Семейство Birnaviridae (вирусы с двухцепочечной РНК, состоящей из двух сегментов)
Семейство Togaviridae (тогавирусы)
Семейство

Общая вирусология изучает природу вирусов, их строение, размножение, биохимию, генетику. Медицинская, ветеринарная и сельскохозяйственная вирусология исследует патогенные вирусы, их инфекционные свойства, разрабатывает меры предупреждения, диагностики и лечения вызываемых ими заболеваний.

Вирусология решает фундаментальные и прикладные задачи и тесно связана с другими науками. Открытие и изучение вирусов, в частности бактериофагов, внесло огромный вклад в становление и развитие молекулярной биологии. Раздел вирусологии, изучающий наследственные свойства вирусов, тесно связан с молекулярной генетикой. Вирусы не только предмет изучения, но и инструмент молекулярно-генетических исследований, что связывает вирусологию с генетической инженерией. Вирусы - возбудители большого количества инфекционных заболеваний человека, животных, растений, насекомых. С этой точки зрения вирусология тесно связана с медициной, ветеринарией, фитопатологией и другими науками.

Возникнув в конце XIX века как ветвь патологии человека и животных, с одной стороны, и фитопатологии - с другой, вирусология стала самостоятельной наукой, по праву занимающей одно из основных мест среди биологических наук.

Вирусология - молодая наука, ее история насчитывает немногим более 100 лет. Начав свой путь как наука о вирусах, вызывающих болезни человека, животных и растений, в настоящее время вирусология развивается в направлениях изучения основных законов современной биологии на молекулярном уровне, основываясь на том, что вирусы являются частью биосферы и важным фактором эволюции органического мира.

ИСТОРИЯ ВИРУСОЛОГИИ

История вирусологии необычна тем, что один из ее предметов - вирусные болезни - стал изучаться задолго до того, как были открыты собственно вирусы. Начало истории вирусологии - это борьба с инфекционными заболеваниями и только впоследствии - постепенное раскрытие источников этих болезней. Подтверждением тому служат работы Эдуарда Дженнера гг.) по предупреждению оспы и работы Луи Пастера гг.) с возбудителем бешенства.

К концу XIX-го столетия выяснилось, что целый ряд заболеваний человека, таких как бешенство, оспа, грипп, желтая лихорадка являются инфекционными, однако их возбудители не обнаруживались бактериологическими методами.

Благодаря работам Роберта Коха гг.), который впервые использовал технику чистых бактериальных культур, появилась возможность различать бактериальные и небактериальные заболевания. В 1890 г. на X конгрессе гигиенистов Кох вынужден был заявить, что «…при перечисленных болезнях мы имеем дело не с бактериями, а с организованными возбудителями, которые принадлежат к совсем другой группе микроорганизмов». Это высказывание Коха свидетельствует, что открытие вирусов не было случайным событием. Не только опыт работы с непонятными по своей природе возбудителями, но и понимание сущности происходящего способствовали тому, что была сформулирована мысль о существовании оригинальной группы возбудителей инфекционных заболеваний небактериальной природы. Оставалось экспериментально доказать ее существование.

Определенный период времени в зарубежных публикациях открытие вирусов связывали с именем голландского ученого Бейеринка гг.) который также занимался изучением мозаичной болезни табака и опубликовал свои опыты в 1898 г. Профильтрованный сок зараженного растения Бейеринк поместил на поверхность агара, проинкубировал и получил на его поверхности бактериальные колонии. После этого верхний слой агара с колониями бактерий был удален, а внутренний слой был использован для заражения здорового растения. Растение заболело. Из этого Бейеринк сделал вывод, что причиной заболевания являются не бактерии, а некая жидкая субстанция, которая могла проникнуть внутрь агара, и назвал возбудителя «жидкий живой контагий». В связи с тем, что Ивановский только подробно описал свои опыты, но не уделил должного внимания небактериальной природе возбудителя, возникло недопонимание ситуации. Известность работы Ивановского приобрели только после того, как Бейеринк повторил и расширил его опыты и подчеркнул, что Ивановский впервые доказал именно небактериальный характер возбудителя самой типичной вирусной болезни табака. Сам Бейеринк признал первенство Ивановского и в настоящее время приоритет открытия вирусов Д.И. Ивановским признан во всем мире.

Слово ВИРУС означает яд. Этот термин применял еще Пастер для обозначения заразного начала. Следует отметить, что в начале 19 века все болезнетворные агенты назывались словом вирус. Только после того, как стала понятна природа бактерий, ядов и токсинов терминами «ультравирус», а затем просто «вирус» стали обозначать «новый тип фильтрующегося возбудителя». Широко термин «вирус» укоренился в 30-е годы нашего столетия.

Вирусы − уникальный класс, мельчайший класс инфекционных агентов, которые проходят через бактериальные фильтры и отличаются от бактерий по своей морфологии, физиологии и способу размножения.

Вирусы − внеклеточные формы жизни, надцарство Безядерных (аккариоты), царство Вира.

В настоящее время ясно, что вирусы характеризуются убиквитарностью, то есть повсеместностью распространения. Вирусы поражают представителей всех царств живого: человека, позвоночных и беспозвоночных животных, растения, грибы, бактерии.

ПРИРОДА ВИРУСОВ

Вирусы – внеклеточная форма жизни.

Вирусы − мельчайшие инфекционные агенты

Способ размножения. Вирусы не размножаются делением, размножение вирусов – репродукция – сборка отдельных вирусных компонент в вирусную частицу.

Вирусы встречаются в природе в двух состояниях: вне клетки вирусная частица находится в форме вириона – структуры вируса, в которой можно обнаружить все основные вирусные компоненты; внутри клетки вирус находится в вегетативной форме – это реплецирующаяся вирусная нуклеиновая кислота.

Вирусы не могут размножаться на обычных питательных средах, а только - в клетках, тканях или организмах.

Химический состав. Вирусная частица имеет белковую оболочку – белок, один тип нуклеиновой кислоты, либо РНК, либо ДНК, а также – зольный компонент. Сложно устроенные вирусы имеют ещё капсиды и углеводы.

Структура нуклеиновой кислоты (НК). НК вирусов (РНК или ДНК) являются хранителями генетической информации. У вирусов встречаются атипичные формы НК – двухцепочечные РНК и одноцепочечные ДНК.

Вирусные частицы не растут.

РАЗМЕРЫ ВИРУСОВ

Вирусы – мельчайшие агенты,нм (0,01-0,35 мкм). Они не видны в обычный световой микроскоп, и для определения размера вирусов используют различные методы:

1. фильтрация через фильтры с известной величиной пор;

2. определение скорости осаждения частиц при центрифугировании;

3. фотографирование в электронном микроскопе.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВИРУСОВ

Вирусы имеют три основных компонента: белок, НК, зольный компонент.

Белки построены из аминокислот (а/к) L-ряда. Все а/к тривиальной природы, как правило, в структуре преобладают нейтральные и кислые дикарбоновые кислоты. В составе сложных вирусов имеются основные гистоноподобные белки, связанные с НК, для стабилизации структуры и для увеличения антигенной активности.

Все вирусные белки делятся на: структурные – формируют белковую оболочку – капсид; функциональные – белки ферменты, часть белков ферментов находятся в структуре капсида, этими белками связана ферментативная активность и способность вируса проникать внутрь клетки (например, АТФаза, сиалаза – неиромеидаза, которые встречаются в структуре вируса человека и животных, а также лизоцим).

Капсид состоит из длинных полипептидных цепей, что могут состоять из одного или нескольких белков с маленькой молекулярной массой. В структуре полипептидной цепи различают химическую, структурную и морфологическую единицы.

Химическая единица – это отдельный белок, формирующий полипептидную цепь.

Структурная единица – это повторяющаяся единица в структуре полипептидной цепи.

Морфологическая единица – это капсомер, который наблюдается в структуре вируса, что видна в электронном микроскопе.

Белки вирусного капсида имеют ряд свойств: они устойчивы к протеазам и причина устойчивости в том, что белок организован так, что пептидная связь, на которую действует протеаза, спрятана внутрь. В такой устойчивости большой биологический смысл: так как вирусная частица собирается внутри клетки, где высока концентрация протеолитических ферментов. Такая устойчивость предохраняет вирусную частицу от разрушения внутри клетки. Вместе с тем, эта устойчивость вирусной оболочки к протеолитическим ферментам теряется в момент прохождения вирусной частицы через клеточные покровы, в частности через ЦПМ.

Предполагают, что в процесс транспортировки вирусной частицы через ЦПМ, происходят изменения конформационной структуры и пептидная связь становится доступной для ферментов.

Функции структурных белков:

Защитная (предохраняют НК, которая расположена внутри капсида);

Некоторые белки капсиды несут адресную функцию, что рассматривается как рецепторы вирусов, с помощью которых вирусная частица прикрепляется на поверхности специфических клеток;

В составе вирионов обнаружен внутренний гистоноподобный белок связанный с НК, который обладает антигенной функцией и ещё участвует в стабилизации НК.

Функциональные белки-ферменты связанные с капсодом:

Сиалаза-неиромиедаза. Обнаружен в вирусах животных и человека, облегчает выход вирусной частицы из клетки и делает дырку (плешь) в вирусных структурах;

Лизоцим. Структурно связан с вирусной частицей, разрушает β-1,4-гликозидную часть в муреиновом каркасе и облегчает проникновение НК бактериофага внутрь бактериальной клетки.

АТФаза. Встроен в структуру бактериофага и некоторых вирусов человека и животных клеточного происхождения. Функции изучены на примере бактериофагов, с помощью АТФазы происходит гидролиз АТФ, которые интеркалированы в структуру вируса и имеют клеточное происхождение, выделяющаяся энергия расходуется сокращение хвостового отростка, это облегчает транспортировку НК внутрь бактериальной клетки.

Молекулярная масса вирусной ДНК колеблетсяД, а РНК – меньшеД.

НК вирусов в 10 раз меньше, чем НК самых мелких клеток.

Количество нуклеотидов в ДНК варьирует от нескольких тысяч до 250 тысяч нуклеотидов. 1 ген – 1000 нуклеотидов, это означает, что в структуре вирусов встречается от 10 до 250 генов.

В состав НК наряду с пятью азотистыми основаниями, имеют место и аномальные основания – основания, которые полностью способны замещать стандартные: 5-оксиметилцитозин – полностью замещает цитозин, 5-оксиметилурацил − замещает тимин.

Аномальные основания встречаются только у бактериофагов, у остальных – классические основания.

Функции аномальных оснований: блокируют клеточную ДНК, не дают возможность реализовать информацию заложенную в ДНК, в момент, когда вирусная частица попадает в клетку.

Помимо аномальных, обнаружены и минорные основания: малое количество 5-метилцитозина, 6-метиламино пурин.

У некоторых вирусов могут встречаться метилированые производные цитозина и аденина.

НК вирусов как РНК, так и ДНК, могут встречаться в двух видах:

В виде кольцевых цепей;

В виде линейных молекул.

Ковалентно-замкнутые цепи (не имеют 3’ – 5’ свободных концов, на них не действуют экзонуклеазы);

Релаксированая форма, когда одна цепь ковалентно замкнутая, а вторая имеет один или несколько разрывов в своей структуре.

Линейные молекулы делятся на две группы:

Линейная структура с фиксированной последовательностью нуклеотидов (начинается всегда одним нуклеотидам);

Линейная структура с пермитированной последовательностью (определенный набор нуклеотидов, но последовательность разлмчная).

В структуре РНК встречаются одноцепочечные +РНК и −РНК цепи.

РНК – с одной стороны хранитель генетической информации, а с другой стороны – выполнять функцию иРНК и узнается рибосомами клетки как иРНК.

−РНК − выполняют только функцию хранителя генетической информации, а иРНК синтезируется на её основе.

В вирусных частицах встречаются катионы металлов: калия, натрия, кальция, мангана, магния, железа, меди, и их содержанием может достигать несколько мг на 1 г вирусной массы.

Функции Ме2+: играют важную роль в стабилизации вирусной НК, формируют упорядоченную четвертичную структуру вирусной частицы. Состав металлов непостоянный и определяется составом окружающей среды. У некоторых вирусов имеются поликатионы связанные с полиаминами, которые играют огромную роль в физической стабильности вирусных частиц. Также ионы металлов обеспечивают нейтрализацию отрицательного заряда НК, которые формируют фосфорно-кислые (фосфатные группы) НК.

В работе, датированной 1892 годом, Д. И. Ивановский приходит к выводу, что мозаичная болезнь табака вызывается «бактериями, проходящими через фильтр Шамберлана, которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах». На основании этих данных были определены критерии, по которым возбудителей заболеваний относили к этой новой группе: фильтруемость через «бактериальные» фильтры, неспособность расти на искусственных средах, воспроизведения картины заболевания фильтратом, освобождённым от бактерий и грибов . Возбудитель мозаичной болезни называется Д. И. Ивановским по-разному, термин «вирус» ещё не был введён, иносказательно их называли то «фильтрующимися бактериями», то просто «микроорганизмами».

Природа вирусов

Вирусы обладают уникальными свойствами, которые позволяют выделить их из общей массы микроорганизмов:

Частная вирусология

Молекулярная вирусология

Поскольку вирусы относятся к сверхмалым объектам, для их изучения нужны сверхчувствительные методы. С помощью электронного микроскопа удалось увидеть отдельные вирусные частицы, но определить их химический состав можно, только собрав воедино триллионы таких частиц. Для этого были разработаны методы ультрацентрифугирования . Современные ультрацентрифуги - это сложноустроенные приборы, главной частью которых являются роторы, вращающиеся со скоростью в десятки тысяч оборотов в секунду.

Здесь нет надобности рассказывать о других методах молекулярной вирусологии, тем более что они меняются и совершенствуются из года в год быстрыми темпами Если в 60-х годах основное внимание вирусологов было фиксировано на характеристике вирусных нуклеиновых кислот и белков, то к началу 80-х годов была расшифрована полная структура многих вирусных генов и геномов и установлена не только аминокислотная последовательность, но и третичная пространственная структура таких сложных белков, как гликопротеид гемагглютинина вируса гриппа. В настоящее время можно не только свя.

Семейства, включающие вирусы человека и животных

Семейство: Poxviridae (поксвирусы)
Семейство: Iridoviridae (иридовирусы)
Семейство: Herpesviridae (вирусы герпеса)
Семейство: Aflenoviridae (аденовирусы)
Семейство: Papovaviridae (паповавирусы)
Предполагаемое семейство: Hepadnaviridae (вирусы, подобные вирусу гепатита В)
Семейство: Parvoviridae (парвовирусы)
Семейство: Reoviridae (реовирусы)
Предполагаемое семейство: (вирусы с двухцепочечной РНК, состоящей из двух сегментов)
Семейство: Togaviridae (тогавирусы)
Семейство: Coronaviridae (коронавирусы)
Семейство: Paramyxoviridae (парамиксовирусы)
Семейство: Rhabdoviridae (рабдовирусы)
Предполагаемое семейства: (Filoviridae) (вирусы Марбург и Эбола)
Семейство: Orthomyxoviridae (вирусы гриппа)
Семейство: Bunyaviridae (буиьявирусы)
Семейство: Arenaviridae (аренавирусы)
Семейство: Retroviridae (ретровирусы)
Семейство: Picornaviridae (пикорнавирусы)
Семейство: Caliciviridae (калицивирусы)

Литература

Белоусова Р.В., Преображенская Э.А., Третьякова И.В. Ветеринарная вирусология. - КолосС, 2007. - 448 с. - ISBN 978-5-9532-0416-3
Букринская А.Г. Вирусология. - М.: Медицина, 1986. - 336 с.
Вирусология: В 3-х т. Т. 1: Пер. с англ. / Под ред. Б. Филдса, Д. Найпа, при участии Р. Ченока, Б. Ройзмана, Дж. Мелника, Р. Шоупа. - М.: Мир, 1989. - 492 с. - ISBN 5-03-000283-9
Вирусология: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. / Под ред. Б. Филдса, Д. Найпа, при участии Р. Ченока, Б. Ройзмана, Дж. Мелника, Р. Шоупа. - М.: Мир, 1989. - 496 с. - ISBN 5-03-000284-7
Вирусология: В 3-х т. Т. 3: Пер. с англ. / Под ред. Б. Филдса, Д. Найпа, при участии Р. Ченока, Б. Ройзмана, Дж. Мелника, Р. Шоупа. - М.: Мир, 1989. - 452 с. - ISBN 5-03-000285-5

См. также

Генетика вирусов

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Вирусология" в других словарях:

Вирусология … Орфографический словарь-справочник

- (от вирусы и...логия) наука о вирусах. Общая вирусология изучает природу вирусов, их строение, размножение, биохимию, генетику. Медицинская, ветеринарная и сельскохозяйственная вирусология исследует патогенные вирусы, их инфекционные свойства,… … Большой Энциклопедический словарь

ВИРУСОЛОГИЯ, наука о ВИРУСАХ. Существование вирусов было установлено в 1892 г. русским ботаником Д. Ивановским, который обнаружил, что возбудитель болезни «табачная мозаика» может проходить сквозь фарфоровый фильтр, непроницаемый для БАКТЕРИЙ.… … Научно-технический энциклопедический словарь

ВИРУСОЛОГИЯ, и, жен. Наука о вирусах. | прил. вирусологический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

- (от вирусы и...логия), наука о вирусах. Возникла в кон. 19 в. как ветвь микробиологии в связи с открытием Д. И. Ивановским в 1892 способности возбудителя мозаичной болезни табака проходить через фильтры, задерживающие бактерии. Позднее эти… … Биологический энциклопедический словарь

Сущ., кол во синонимов: 4 биология (73) инфрамикробиология (1) медицина (189) … Словарь синонимов

вирусология - — EN virology The study of submicroscopic organisms known as viruses. (Source: MGH) Тематики охрана окружающей среды EN… … Справочник технического переводчика