Как отличить бактериальную инфекцию от вирусной?

Тараканы

Они очень старые на планете. Ученые утверждают, что тараканы живут на Земле уже более 340 миллионов лет. Они долговечны, неприхотливы и быстры — и именно это помогло им выжить в самый напряженный период истории Земли.

Тараканы могут некоторое время жить без головы — потому что они дышат своими соматическими клетками. Они отличные бегуны. Некоторые тараканы бегают со скоростью около 75 см в секунду. Это очень хороший результат по отношению к их росту. А их невероятная сила подтверждается тем, что они могут выдерживать радиацию почти в 13 раз лучше, чем люди.

Тараканы могут жить без воды около месяца, а без воды — неделю. Самка таракана может временно содержать самца и оплодотворять его самостоятельно.

Глава 5: Ранние состояния: ранние следы жизни на Земле. Матрасы и матрацы. Мир прокариотов и появление эвкариотов. Ч. Дарвин задавал честные и ясные вопросы, на которые его теории не отвечали (на уровне знаний того времени).

Что такое фотосинтез и какое значение он имеет для жизни на Земле? Фотосинтез — это образование высшими растениями, водорослями и фотосинтезирующими бактериями сложного органического вещества, которое необходимо для самого растения и всех других растительных организмов.

4.1 Палеонтологические и физико-химические данные о возрасте клеточной жизни на ЗемлеСамые древние минералы на Земле имеют возраст 3800-3900 миллионов лет. К ним относятся осадочные породы, уже сформировавшиеся в океанах и морях.

14.Помните ли вы жизнь? Каковы фундаментальные характеристики жизни? Вопрос о происхождении жизни на Земле и самой Земли всегда принадлежал человечеству. Поскольку они вечны и глобальны, эти вопросы и вопрос о происхождении жизни всегда принадлежали человечеству.

2. Гипотезы возникновения жизни на Земле

Происхождение жизни на Земле было предметом размышлений многих мыслителей на протяжении веков, включая религиозных деятелей, художников, философов и ученых. Не имея глубокого научного элемента, они были вынуждены делать самые замечательные

Глава 3: Механизмы происхождения жизни на Земле 3.1. физико-химические условия формы протопланеты аминокислот можно определить по С. Миллеру. Единственное отличие.

Что такое вирусы?

Вирусы — наиболее распространенные патогены. На земле их около 1032. В отличие от бактерий, вирус не является живым организмом и не может размножаться самостоятельно. Он должен проникнуть внутрь живой клетки, чтобы размножаться и заразить весь организм.

Вирусы живут в клетках больного человека. Их можно найти:

• У больных: в слюне, на руках и т.д. При некоторых инфекционных заболеваниях рекомендуется, насколько это возможно, избегать контакта с больными людьми, чтобы снизить риск передачи вируса.
• На предметах и поверхностях, на которых они могут выживать достаточно долго, чтобы перемещаться при контакте. Это происходит в случае контакта с предметами, к которым прикасался пациент, например, дверными ручками, переключателями, клавиатурами и т.д.
• В воздухе. Если инфицированный человек кашляет или чихает, он распространяет вирусы в воздухе, которые вдыхают другие.

Самые распространенные вирусные заболевания

• грипп;
• корь;
• оспа;
• мононуклеоз;
• вирус герпеса;
• ВИЧ;
• ветряная оспа;
• гепатит.

Вирусы распространяются по-разному, в зависимости от типа. Остановить их распространение можно простыми действиями:

• используйте одноразовые салфетки и выбрасывайте их сразу после использования;
• мойте руки мылом после использования одноразовых салфеток;
• закрывайте рот и нос, когда кашляете или чихаете;
• мойте руки перед выходом из туалета;
• регулярно чистите и дезинфицируйте ткани, поверхности и предметы, с которыми контактировал больной;
• избегайте прикосновений к глазам, носу и рту руками — это открытые ворота для вирусов!

Таблица 1. Некоторые примеры опасных микробов

Бактерии	Кишечная палочка	Гастроэнтерит (диарея, рвота, кишечные боли, лихорадка)
	Сальмонелла	Сальмонеллез (диарея, рвота, боль в кишечнике, лихорадка)
	Листерия	Листериоз (диарея, рвота, боль в кишечнике, лихорадка)
	Стафилококки	Стрептококковое горло, кожные инфекции, раневая суперинфекция, гастроэнтерит. Воспаление мочевыводящих путей, кожи, легких, глаз, ушей
	Синегнойная палочка	Пищевые отравления: диарея, кишечные спазмы, боли в животе, обезвоживание, цианоз и др.
	Легионелла	Инфекции легких с сепсисом
Вирусы	Вирус гриппа	Грипп
	Вирус герпеса	Вирусы герпеса, ветряной оспы, опоясывающего лишая
	Ротавирусы	Гастроэнтерит
	Риновирус	Простуда, бронхит, бронхопневмония и другие легкие респираторные заболевания
	Полиовирус	Полиомиелит (лихорадка, усталость, головная боль, рвота, ригидность шеи и боль в конечностях)
	Аденовирусы	Фарингит, миндалины, конъюнктивит, бронхит и бронхопневмония, простуда
	Вирус RSV (респираторный)	Бронхиолит, простуда
Грибы	Candida albicans и другие формы	Пневмония и кожные инфекции (например, молочница), микозы
	Трихофитон	Стопа спортсмена, стригущий лишай
	Aspergillus niger или brasilensis	Плесень в доме, бронхит и пневмония

Заболевания, вызванные бактериями и вирусами

Бактерии: в то время как большинство бактерий безвредны, а некоторые даже полезны для людей, другие бактерии способны вызывать заболевания. Патогенные бактерии, которые вызывают заболевание, продуцируют токсины, разрушающие клетки организма. Они могут вызывать пищевое отравление и другие серьезные заболевания, включая менингит, пневмонию и туберкулез. Бактериальные инфекции можно лечить антибиотиками, которые очень эффективны при уничтожении бактерий.

Однако из-за чрезмерного использования антибиотиков бактерии получили сопротивление к ним. Некоторые из них даже стали известны как супербактерии, поскольку получили устойчивость к множеству современных антибиотиков. Вакцины также полезны для предотвращения распространения бактериальных заболеваний. Лучший способ защитить себя от бактерий и других микробов – это правильно и часто мыть руки.

Вирусы: вирусы являются патогенами, которые вызывают ряд заболеваний, включая ветрянку, грипп, бешенство, Эбола, болезнь Зика и ВИЧ/СПИД. Вирусы способны вызывать постоянные инфекции, в которых они находятся в состоянии покоя, и могут быть повторно активированы позднее.

Некоторые вирусы вызывают изменения в клетках-хозяевах, которые приводят к развитию рака. Известно, что эти вирусы вызывают раковые заболевания, такие как рак печени, рак шейки матки и лимфома Беркитта. Антибиотики не работают против вирусов. Лечение вирусных инфекций обычно связано с лекарствами, которые лечат симптомы инфекции, а не сам вирус. Как правило, иммунная система самостоятельно борется с вирусами. Вакцины также могут использоваться для предотвращения некоторых вирусных инфекций.

Мне нравится4Не нравится1

Лечение и профилактика

Многие ошибочно считают, что вирусы легко поддаются лечению антибиотиками. На самом деле

антибиотики

(сейчас в официальных документах чаще используется название «

противомикробные препараты

») были разработаны специально для лечения бактериальных инфекций.

Антибиотики нарушают клеточную стенку, синтез нуклеиновых кислот и метаболизм клеток бактерий, из-за чего они погибают. Напомним, что бактерии — это одноклеточные микроорганизмы, в то время как вирусы являются неклеточными организмами. Поэтому действие антибиотиков никак не может повлиять на вирусы, они убивают именно бактерии или оказывают подавляющее действие на их размножение.

Про здоровье

Как долго можно пользоваться сосудосуживающими каплями и как справиться с зависимостью от них? Отвечают врачи

Для борьбы с вирусами были специально разработаны

вакцины

и 

противовирусные препараты

. Вакцины создают искусственный иммунитет, их формулы часто включают ослабленные, мертвые штаммы или вирусы, которые могут заставить организм вызвать иммунный ответ. Противовирусные препараты действуют двумя способами — они либо стимулируют иммунную систему на атаку вирусов, либо сами атакуют вирусы напрямую. Противовирусные препараты могут встраиваться в генетический материал вируса в ходе его репликации, из-за чего жизненный цикл вируса останавливается, так как полученная ДНК является нерабочей.

Для защиты от заражения бактериальными и вирусными инфекциями действительно подходят спиртосодержащие антисептики для рук. Спирт в концентрации выше 60% уничтожает болезнетворные бактерии и вирусы и предотвращает их попадание в организм

Подойдут также салфетки и спреи, но перед применением нужно ознакомиться с составом — важно, чтобы в их формуле присутствовал спирт в нужной концентрации.

Фото: Kelly Sikkema / Unsplash

О важности антисептиков для рук (и других не менее нужных правилах на время пандемии коронавируса) уже рассказывал ВОЗ:

здесь

можно найти рекомендации, а 

здесь

 — развенчивание мифов о коронавирусе. Обязательно ознакомьтесь с этой информацией, если еще не успели

По этой ссылке

вы можете найти список антисептической продукции от Американской химической академии — они собрали средства, которые можно использовать для удаления коронавируса с рук и других поверхностей. Например, санитайзеры и чистящие средства от брендов Clorox и Lysol, спреи Sani-Spray и дезинфицирующие таблетки Neutron.

Происхождение жизни на Земле – основные теории

Вопросы происхождения жизни на Земле были в центре внимания человечества с момента его появления и до настоящего времени. Все существующие гипотезы можно объединить в три группы.

Сторонники гипотез биогенеза предполагают, что живое могло происходить только от живого. Они утверждают вечность жизни. Происхождение жизни связывается чаще всего с актом сотворения всего живого Творцом (высшим разумом – идеи креационизма). В настоящее время известно, что Земля длительное время была необитаема.

Гипотеза занесения жизни из космоса (гипотеза панспермии) примыкает к гипотезам биогенеза. Она была выдвинута немецким ученым Г. Рихтером (1865) и поддержана физиками Г. Гельмгольцем, С. Аррениусом и др. Согласно их представлениям споры бактерий и других организмов могли быть занесены на Землю метеоритами, космической пылью, давлением световых лучей. В настоящее время доказана высокая устойчивость живых организмов к неблагоприятным воздействиям, и в частности к низким температурам. Английский биофизик Ф. Крик считает, что жизнь на Землю занесена преднамеренно или случайно космическими пришельцами. Эта гипотеза представляет интерес с точки зрения существования жизни на других планетах, но она не дает ответа на вопрос о происхождении жизни.

Гипотезы абиогенеза предполагают происхождение жизни из неживой природы. В качестве доказательства сторонники этой гипотезы приводили многочисленные примеры появления личинок, мух, плесневых грибов, микроорганизмов на портящихся продуктах и нечистотах. В 1668 г. итальянский врач Ф. Реди опроверг эти представления. Он поместил кусочки мяса в сосуды, часть из которых закрыл кисеей, а часть оставил открытыми. Естественно, в открытых сосудах вскоре появились личинки мух, а в закрытых они не вывелись.

Во второй половине ХVIII века сторонники витализма утверждали существование «жизненной силы», без которой не могло произойти появление живых существ из неживого. После опытов Ф. Реди возникло предположение, что самозарождаться могут только микроорганизмы. Это предположение опроверг французский микробиолог Л. Пастер (1859). Он поместил в колбы с длинными S-образными горлышками питательную среду и прокипятил ее, убив все нахоцящисся там микроорганизмы. Через S-образную трубку «жизненная сила» могла свободно проходить в колбы, а бактерии и их споры оседали на стенках трубки. В этих условиях никакого «самозарождения» жизни не наблюдалось. Когда же S-образные горлышки были отломлены, микрорганизмы смогли свободно проникать в питательну среду и наблюдался бурный рост микроорганизмов (среда мутнела). Таким образом, было окончательно доказано, что в современных условиях самозарождение жизни невозможно.

Читайте: Современные представления об эволюции #57

Почему нам так важно разобраться в многоклеточности?

На фоне попадавших в медиасреду громких палеонтологических событий последних 30 лет, будь то разгадка происхождения птиц, находка древнейших следов жизни или открытие мягких тканей динозавров, франсвильская или тем более эдиакарская биоты выглядят бледновато — кучка странных отпечатков, в интерпретации которых порой больше фантазии самих палеонтологов, нежели твердых фактов (хотя, конечно, всегда невероятно интересно представлять, кем была населена Земля миллиарды лет тому назад). А вот что совсем не очевидно, так это то, что исследования подобных окаменелостей из наиболее далеких от нас периодов истории Земли очень помогают в развитии важнейших научных областей, связанных с настоящим и будущим человечества.

Так, понимание происхождения многоклеточных организмов принципиально важно для борьбы с раком, поскольку последний может трактоваться как нарушение тех древних «взаимных договоров» между клетками, которые привели к появлению животных. Иными словами, рак возник одновременно с многоклеточностью и является ее оборотной стороной

Может быть интересно

Вопрос о времени и, главное, причинах появления сообществ сложных организмов на Земле имеет также принципиальное значение для астробиологии и проекта SETI. Если само появление жизни не является уникальным для Земли событием, то возможны два варианта. Либо жизнь широко распространена во Вселенной, но на большей части планет представлена «слизью» — биосферами, сложенными одноклеточными организмами. Такой взгляд подразумевает гипотеза Редкой Земли, придающая большое значение эволюционным барьерам на пути к многоклеточности и считающая последнюю счастливой для нас случайностью. Очевидно, что такой взгляд автоматически снимает парадокс Ферми — общаться и летать в гости не с кем, всюду лишь бактерии.

Противоположная ей гипотеза Зоопарка акцентируется на многократном возникновении многоклеточности в разных группах эукариот, да еще и разными способами. В этом случае всё еще возможна кишащая сложной жизнью Вселенная, подобная той, что показана в научной фантастике. Так, буквально копаясь в древних отложениях в попытках понять, как же наша планета выглядела миллиарды лет назад и кто на ней тогда жил, мы познаем жизнь с космической точки зрения и приближаемся к ответу на вопрос всех вопросов — одиноки ли мы во Вселенной?

Как человечество пытается заявить о своем существовании

В 1974 году ученые послали сообщение объемом 1679 байт в сторону звездного скопления М13 Геркулеса. Если его расшифровать в виде прямоугольника, то можно увидеть картинку, на которой изображена Солнечная система и определено место Земли в ней, нанесена схема человека и спираль ДНК, население Земного шара в двоичной записи и радиотелескоп в Аресибо. Вполне возможно, что через 25 тыс. лет, это послание примут на планете, которая вращается вокруг одной из многочисленных звезд.

Еще одна возможность человечеству заявить о своем существовании была создана в 70-е годы ХХ столетия.  В космос были запущенные космические аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11», которые должны выйти за пределы Солнечной системы. Они несут металлические пластины с посланием от человечества. На этих пластинах изображены мужчина и женщина, космический корабль, схематически нанесены атомы водорода, расположение Солнца по отношению к самым ярким пульсарам, а также траектория полета «Пионера».

Через 5 лет запустили космические корабли «Вояджер». Послания на них содержат информацию о видах растительного и животного мира, фото человека и его строение, некоторые научные сведения. Также были записаны различные звуки – шум ветра и воды, голос человека, звук животного, классическая музыка.

На сегодняшний день попытки человечества связаться с иными цивилизациями вряд ли закончатся успехом. Ведь такие послания слишком малы для безграничных просторов космоса. Но их можно считать первым весомым шагом, ведь человек вряд ли остановится, пока не получит 100% доказательство или опровержение возможности существования инопланетного разума.

ПОДГОТОВКА ЭВОЛЮЦИИ ЭВКАРИОТ

Согласно молекулярной филогении, которая изучает эволюционные отношения между живыми организмами на основании нуклеотидных последовательностей, первые организмы были прокариотами — археями и бактериями. Ранняя жизнь базировалась на окислительно-восстановительных реакциях веществ, поступающих из глубины Земли в гидротермальных источниках. Восстановителем служил Н₂, может быть СО, окислителем — СО₂, S; продуктами реакции соответственно были — СН₄ и H₂S. Такие экосистемы, которые используют поступающие из недр Земли неорганические вещества, не имели решающей роли в определении лика планеты: в геологической летописи нет следов эпох, характеризующихся сероводородной или метановой атмосферой.

Со временем, однако, некоторые микроорганизмы   научились  потреблять продукты обмена других организмов. Так сформировались микробные сообщества с замкнутым круговоротом веществ, для распространения которых важным фактором стало развитие фотоавтотрофии. Это был принципиальный этап в создании биосферы и ее эволюции в целом.

На современной Земле есть некоторые местообитания, где нет растений и животных, но процветают бактерии. Проблема состоит в том, чтобы оценить насколько такие области могут служить моделью древнейшей биосферы

Особое внимание привлекают три местообитания: глубоководные гидротермы, термальные источники и гиперсоленые лагуны. Все они интенсивно изучаются в поисках аналогий с прошлым, а развивающиеся в них сообщества рассматриваются как реликтовые, которые выжили несмотря на изменения окружающей среды и появление высших организмов

Пожалуй,   лучшим   аналогом   ранних   экосистем   Земли   можно   считать глубоководные океанические выходы термальных вод, если, конечно, исключить круговорот, приносящий воды современного океана с кислородом и частицами органического вещества. В термальных выходах обитают гипертермофильные микробы, среди которых имеются формы, принадлежащие по молекулярным признакам к древнейшим филогенетическим ветвям древа жизни. Однако мы вправе задать вопрос: могли ли они создать функционирующую биосферу, пригодную для дальнейшего развития жизни?

В теплых термальных источниках, где доминирующий газ — углекислота, развиваются богатые микробные сообщества, которые можно рассматривать как «природные эксперименты», моделирующие взаимодействие микробов с дегазирующей Землей. Здесь процветают сообщества прокариот с циано-бактериями как первичными продуцентами и полной цепью термофильных организмов, обеспечивающих круговорот вещества в системе: автотрофные термофильные организмы ассимилируют СО₂ и начинают круговорот углерода в экосистеме; с ними сопряжен обмен других организмов, разлагающих органическое вещество. Все это говорит о том, что термофильное микробное сообщество способно образовать корень древа биоразнообразия и создать плацдарм жизни, преобразившей геосферу в биосферу. В архейских и раннепротерозойских осадочных и вулканогенно-осадочных толщах были обнаружены гидротермальные источники, но до сих пор никто не пытался найти там остатки термофильных сообществ или следов их метаболической активности.

С другой стороны, палеонтологи установили, что появление на Земле уже 3.5 млрд. лет назад фотосинтеза дало возможность жизни колонизовать участки поверхности, далеко удаленные от гидротермальных выходов. В Австралии и Южной Африке породы этого возраста содержат микрофоссилии, строматолиты    (органогенно-осадочные структуры, образованные микробным сообществами) и геохимические свиде тельства присутствия сложных микробных сообществ с автотрофными, скорее всего фотоавтотрофными, первичными продуцентами. Сегодня аналогичные сообщества можно наблюдать в соленых лагунах, где развиваются галофильные цианобактериальные маты. Эти строго структу-рированные сообщества отличаются широким разнообразием микроорганизмов; продуцентами опять-таки служат цианобактерии, со здающие в мате плотный покров хлорофилла, который перехватывает фотосинтетически активную радиацию.

У нас нет никаких оснований предполагать, что бактериальные обитатели реликтовых сообществ сколько-нибудь серьезно изменились со времени своего возникновения. Согласно геоло гическим и биологическим данным ранние экосистемы были главным образом прокариотными и анаэробными Тем не менее геологическая летопись жизни в течение примерно первого миллиарда лет пока еще недостаточно документирована, чтобы осветить начало эволюции, когда анаэробные прокариоты приступили к созданию современных экосистем на Земле.

Что такое бактерии?

Бактерии представляют собой группу микроорганизмов, размножающихся путем деления клеток.

Не все бактерии опасны, например, наличие полезной бактериальной флоры в пищеварительной системе, положительно влияет на процессы пищеварения, выработку витамина К и т.д. Бактерии используются в процессе очистки сточных вод, в пищевой промышленности для производства йогуртов или сыров и в фармацевтической промышленности. 

Есть также вредные бактерии, называемые патогенами. Они вызывают заболевания и инфекции. Из пяти тысяч бактерий более 100 видов — патогенные бактерии.

Бактерии находятся в воде, почве, растениях, воздухе, пище и даже на руках… они повсюду. Бактериальных клеток в организме человека в десять раз больше, чем человеческих!

В домашней обстановке бактерии выбирают теплые, влажные места. Их наибольшая концентрация — в туалете, в ванной комнате, на кухне, на выключателях, клавиатуре, телефонах и т.д.

Вопреки общепринятым стереотипам, некоторые бактерии, например, listeria, могут развиваться при очень низких температурах, например, в холодильнике.

Самые распространенные бактериальные заболевания:

• гастроэнтерит;
• менингит;
• конъюнктивит;
• сепсис;
• пищевое отравление (сальмонелла, листерия и др.);
• инфекции мочевыводящих путей;
• кожные инфекции (паронихия, абсцессы и др.);
• ЛОР-инфекции (бронхит, отит, стенокардия и др.).

Чтобы защититься от бактерий, выработайте привычки, ограничивающие контакт с бактериями. Для этого:

• мойте руки с мылом после посещения туалета, общественных мест, перед едой;
• дезинфицируйте поверхности, контактирующие с пищевыми продуктами;
• готовьте пищу тщательно.
• дезинфицируйте наиболее загрязненные места в доме.

Появление жизни на Земле в докембрийском периоде

Криптозой разделяется на две эры:

Архейская (4-2,5 млрд. лет назад). Первая жизнь на Земле возникла в этой эре. В начале архея доминирующей формой жизни были прокариоты. Они существовали на просторах Мирового океана, размножались простейшим делением, и потребляли органические вещества. Цианобактерии осуществляли процессы фотосинтеза. Это привело к возникновению кислородного вида обмена веществ. В результате появились аэробные организмы – эукариоты, содержащие клеточные ядра.

Протерозойская. Началась 2,5 миллиарда лет назад. Закончилась, примерно, 542 миллиона лет назад. В этом времени атмосфера изменяется. Из восстановительной она становится окислительной. Эукариоты активно развиваются. Появляются многоклеточные организмы. Они начинают размножаться половым способом, что стимулировало эволюционный процесс (по мнению некоторых учёных, это произошло при переходе от архея к протерозою). В это время жизнь на Земле существует уже во многих формах. Появляются водоросли, первые водные животные, грибы. На отмелях начинают откладываться органические формы. Конец протерозойской эры ознаменовывается появлением членистоногих, губок, червей и других форм простейшей жизни.

Где встречаются?

Бактерии: бактерии живут практически в любом месте, в том числе в/на других организмах и на неорганических поверхностях. Некоторые бактерии считаются экстремофилами и могут выживать в чрезвычайно суровых условиях, таких как гидротермальные жерла и желудки животных или людей.

Вирусы: как и бактерии, вирусы можно встретить практически в любой среде. Они способны заражать животных и растения, а также бактерий и археи. Вирусы, заражающие экстремофилов, таких как археи, имеют генетическую адаптацию, которая позволяет им выдержать суровые условия окружающей среды. Вирусы могут сохраняться (от нескольких секунд до нескольких лет) на поверхностях или объектах, которые мы используем каждый день.

Жизнь на Земле могла возникнуть благодаря глине

Группа учёных под руководством Дань Ло (Dan Luo) из Корнеллского университета выступила с гипотезой, что концентратором для древнейших биомолекул могла служить обычная глина.

Изначально исследователи занимались не проблемой происхождения жизни — они искали способ повысить эффективность бесклеточных систем синтеза белка. Вместо того чтобы позволить ДНК и обслуживающим её белкам свободно плавать в реакционной смеси, учёные попробовали загнать их в частицы гидрогеля. Этот гидрогель, словно губка, впитывал реакционную смесь, сорбировал нужные молекулы, и в результате все нужные компоненты оказывались заперты в небольшом объёме — подобно тому, как это происходит в клетке.

Затем авторы исследования попытались использовать в качестве недорогого заменителя гидрогеля глину. Частицы глины оказались похожи на частицы гидрогеля, становясь своеобразными микрореакторами для взаимодействующих биомолекул.

Получив такие результаты, учёные не могли не вспомнить о проблеме происхождения жизни. Частицы глины с их способностью сорбировать биомолекулы могли бы на самом деле послужить самыми первыми биореакторами для самых первых биомолекул, пока те ещё не обзавелись мембранами. В пользу такой гипотезы говорит ещё и то, что вымывание силикатов и других минералов из скал с образованием глины началось, по геологическим прикидкам, как раз перед тем, когда, по мнению биологов, древнейшие биомолекулы начали объединяться в протоклетки.

Что такое вирусы?

По мере расширения познаний в области инфекционных заболеваний ученым становилось понятно, что не все они вызваны патогенными бактериями и грибками. Сейчас нам также известно о существовании вирусов — неклеточной формы жизни, провоцирующей развитие заболевания при попадании в организм.

Строение вирусов очень примитивно — это генетический материал, представленный в виде ДНК или РНК (нуклеиновых кислот), и защитная белковая оболочка (капсид). Вирусы не обладают клеточной структурой и не могут существовать вне живых клеток, которые «захватывают». Такие клетки нужны вирусам для размножения и синтеза молекул, так как у них полностью отсутствует обмен веществ.

В то же время вирусы имеют собственный набор генов и эволюционируют путем естественного отбора (выживают сильнейшие особи) — то есть проявляют признаки живых организмов. Ученые до сих пор не знают, к чему относятся вирусы — к живой или неживой природе — поэтому их принято называть «организмами на границе живого».

Загадкой до сих пор остается и история происхождения вирусов. На эту тему существует несколько разных теорий, самая популярная из которых гласит, что вирусы когда-то были частью геномов более крупных организмов, но «сбежали» и начали существовать за счет клеток-хозяев.

Существует огромное количество вирусов, многие из которых хорошо (или относительно хорошо) изучены — это вирусы гриппа, иммунодефицита человека, гепатитов А и С.

Отдельно стоит сказать, про коронавирусы — семейство вирусов, известное науке с 1965 года. К ним относится и виновник нынешней пандемии — штамм SARS-CoV-2, провоцирующий возникновение инфекции COVID-19.

Фото: Kay Lau / Unsplash

На данный момент коронавирусы изучены недостаточно глубоко, и лечение COVID-19 (как и предшествующих ему заболеваний, вызванных штаммами коронавирусов) не разработано.

Про здоровье

А маски помогут? 6 важных правил во время эпидемии коронавируса

3) Развитие многоклеточных. Билатерии.

Примерно 1,2 млрд. лет назад появляются первые многоклеточные организмы. Но эволюция всё ещё медленно продвигается, вдобавок развитию жизни мешают разные катаклизмы. Так, 850 млн. лет назад начинается глобальное оледенение. Планета более чем на 200 млн. лет покрывается льдом и снегом.

Точные детали эволюции многоклеточных, к сожалению, неизвестны. Но известно, что через некоторое время первые многоклеточные животные разделились на группы. Дожившие до наших дней без особых изменений губки и пластинчатые не имеют отдельных органов и тканей и отфильтровывают питательные вещества из воды. Ненамного сложнее устроены кишечнополостные, имеющие лишь одну полость и примитивную нервную систему. Все же остальные более развитые животные, от червей до млекопитающих, относятся к группе билатерий, и их отличительным признаком является двусторонняя симметрия тела. Когда появились первые билатерии, доподлинно неизвестно, вероятно это произошло вскоре после окончания глобального оледенения. Формирование двусторонней симметрии и появление первых групп билатеральных животных, вероятно, происходило между 620 и 545 млн. лет назад. Находки ископаемых отпечатков первых билатерий относятся ко времени 558 млн. лет назад.

Кимберелла (отпечаток, внешний вид) — один из первых обнаруженных видов билатерий

Вскоре после своего возникновения билатерии разделяются на первичноротых и вторичноротых. От первичноротых происходят почти все беспозвоночные животные — черви, моллюски, членистоногие и т. д. Эволюция вторичноротых приводит к появлению иглокожих (таких, как морские ежи и звёзды), полухордовых и хордовых (к которым относится и человек).

Недавно в Китае были найдены остатки существ, получивших название Saccorhytus coronarius. Они жили примерно 540 млн. лет назад. По всем признакам это маленькое (размером всего около 1 мм) существо было предком всех вторичноротых животных, а значит, и человека.

Saccorhytus coronarius

Отголоски в современности

Сегодня сложно делать категорические заявления о том, какими были те первые прокариоты много лет назад, поскольку нет полных данных об условиях, в которых жили эти первые микроорганизмы.

Но поиски следов зарождения органической жизни продолжаются, и иногда ученые получают возможность приоткрыть завесу тайны.

Так, интересные сведения были получены при изучении колонии архей (безъядерные микроорганизмы) Ферроплазма (Ferroplasma acidiphilum), обнаруженных в реакторе одного из металлургических заводов Тульской области.

При детальном изучении ферроплазмы были зафиксированы такие свойства, которые позволили бы микроорганизму с подобными характеристиками жить в условиях первичной атмосферы, предположительно существовавшей четыре миллиарда лет назад:

• у ферроплазмы нет жесткой клеточной стенки;
• живет в воде с очень высокой кислотностью, которая в обычных земных условиях практически не встречается;
• автотроф, синтезирующий органику из углекислого газа (одного из главных компонентов первичной атмосферы), при этом для синтеза используется не энергия солнца, а энергия окисления железа, которым были переполнены воды первичного океана;
• ферроплазма синтезирует белки, которые отличаются от известных науке белковых молекул очень высоким уровнем содержания металлов (самых первых и самых древних катализаторов), эти белки даже получили специальное название – металлопротеины.

Теория самозарождения

Еще в древности появились первые случаи возникновения жизни. Жители древних восточных стран верили в теорию самопроизвольного зарождения жизни. Они не сомневались, что жизнь может возникнуть практически из ничего сама по себе. Согласно этой теории, многие животные, такие как черви, жабы и змеи, возникли из глины и воды под воздействием тепла и солнечного света, приписываемых божественным и магическим силам.

Рисунок 1. Древнеримские и древнегреческие философы, в отличие от своих восточных коллег, не видели теологических последствий в самопроизвольном зарождении жизни. Напротив, в своих теориях они пытались объяснить феномен жизни, применяя материалистический или идеалистический подход. Одна из гипотез гласила, что взаимодействие элементов приводит к возникновению жизни. Животные появляются благодаря влажной земле и огню.

Эта теория была развенчана Франческо Реди. В 1688 году он доказал, что личинки ламп не могут появляться в гниющей плоти. Эксперимент был простым. Он положил одинаковое мясо в два горшка. Один горшок накрыли тонкой тканью, а другой оставили открытым. Через несколько недель открытый контейнер был полон личинок, а закрытый — пуст. Ученые пришли к выводу, что мухи откладывают свои яйца в плоть. Это означает, что насекомые не самоэволюционируют.

Цинодонты. Первые млекопитающие.

В середине Пермского периода от пеликозавров происходят терапсиды, больше уже похожие на зверей, чем на ящеров. Выглядели терапсиды примерно так:

Типичный терапсид Пермского периода

В течение Пермского периода возникло много видов терапсид, больших и маленьких. Но 250 млн. лет назад происходит мощный катаклизм. Из-за резкого усиления вулканической активности температура повышается, климат становится очень сухим и жарким, большие площади суши заливает лава, а атмосферу наполняют вредные вулканические газы. Происходит Великое Пермское вымирание, самое масштабное в истории Земли массовое вымирание видов, вымирают до 95% морских и около 70% сухопутных видов. Из всех терапсид выживает лишь одна группа — цинодонты.

Цинодонты были животными преимущественно небольшого размера, от нескольких сантиметров до 1-2 метров. Среди них были как хищники, так и травоядные.

Циногнат — вид хищных цинодонтов, живших около 240 млн. лет назад. Был в длину около 1.2 метра, один из возможных предков млекопитающих.

Однако, после того, как климат наладился, цинодонтам было не суждено захватить планету. Диапсиды перехватили инициативу — от мелких рептилий произошли динозавры, которые вскоре заняли большинство экологических ниш. Цинодонты не могли с ними тягаться, они измельчали, им пришлось прятаться в норах и выжидать. Реванш удалось взять нескоро.

Однако цинодонты выживали, как могли, и продолжали эволюционировать, всё больше становясь похожими на млекопитающих:

Эволюция цинодонтов

Наконец, от цинодонтов произошли первые млекопитающие. Они были маленькими и вели, предположительно, ночной образ жизни. Опасное существование среди большого количества хищников способствовало сильному развитию всех органов чувств.

Одним из первых настоящих млекопитающих считается Мегазостродон.

Мегазостродон жил примерно 200 млн. лет назад. Его длина была всего около 10 см. Мегазостродон питался насекомыми, червями и другими мелкими животными. Вероятно, он или другой похожий зверёк и был предком всех современных млекопитающих.

Дальнейшую эволюцию — от первых млекопитающих до человека — мы рассмотрим в следующем посте.