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病毒和免疫的进化

13 Dec 2016

生物学家Doping博士谈到病毒生存策略,取决于DNA的方式和无休止的武器竞赛生物的演变。

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有一个着名的问题:首先是鸡还是鸡蛋? 你可以问一下哪个是第一个 - 病毒或免疫? 而且,如鸡和鸡蛋的问题,这两个答案都不是真的。 正确的答案是,他们在不断的互动,从更简单的形状同时发生。 一旦病毒或病毒样寄生虫 - 它们显然是在生命的诞生的同时 - 立即出现和保护他们。

病毒研究史

保护,更准确地说,疫苗针对病毒出现在人们意识到这种病毒之前。 他们知道有传染病,但没有看到细菌,病毒,甚至一些变形虫之间的任何区别。 显然,有第一个疫苗针对天花,这是英国医生爱德华·詹纳在十八世纪末创建的。 无论如何,这是第一个有记录的案例研究和疫苗的使用。 后来,在19世纪70年代,另一个着名的事件发生了 - 路易斯巴斯德的狂犬病疫苗的创建。 它工作正常,看起来像一个奇迹:一种不治之症,可以防止,甚至治愈,如果及时开始治疗这些疫苗。

但这种疫苗盲目创造。 任何想法,有一种特殊类型的代理导致的疾病,没有。 这些想法在十九世纪末期开始出现。 在1890年是一个俄罗斯科学家,德米特里·伊万诺夫斯基,然后一个年轻人谁准备保卫他的论文,不是特别引人注目。 他调查了烟草疾病,是第一个注意到疾病是从病变植物汁液传播的事实。 这是疾病的病原体一旦通过不通过细菌的过滤器。 伊万诺夫斯基真的不了解这种活有机体,他可能认为这是一种毒素,虽然怀疑,它开始以某种方式再现自己。 但是,尽管如此,第一个描述一个对象,引起了科学界的注意,并已成为事实上,病毒学的创始人。 然后一段相当短的时间已经取得了一些重要的发现:已经表明许多疾病是由病毒 - 脚和口病,黄热病,脊髓灰质炎,禽肉瘤引起的。

英国细菌学家Frederick Tuerto在1915年描述了一组感染细菌的病毒,法国 - 加拿大微生物学家Felix D'Erell在1917年详细描述了该病毒,并给他们命名噬菌体,即“细菌的食者”,因为当添加到营养培养基中的细菌中时,这些病毒产生死亡区细菌。因此,到第一次世界大战结束时,显然存在构成非常特殊类型的寄生虫的一些微小的物质。

病毒与免疫系统

说到病毒和细菌的反对,你可以记住这样的事情,它在生物科学中被正式承认,并发挥了巨大的作用 - 这是军备竞赛。 它听起来似人形,但它正式采纳了这个词。 整个生命的历史 - 这是一个在主机和寄生虫之间的军备竞赛。 任何豁免是基于对他和他人的承认的事实。 打击病毒和免疫的过程可以通过红女王的“爱丽丝梦游仙境”中的着名短语来说明,它说,为了留在原地,你需要尽快逃跑。 例如,制作现在着名的CRISPR系统? 她借用了寄生虫的基因组,而不是整个,当然,一个足够长的时间足以确定(好,几乎几乎完全)不是在大多数细菌或古细菌的基因组,它给了一个伟大的结果。 整合到宿主基因组中的病毒DNA用于合成与病毒基因组特异性互补的RNA分子,其实际上用作疫苗。 特殊的酶在RNA的连接位置切割病毒基因组,从而杀死病毒。 为了支持自己的免疫系统-买IRS 19, 氰钴胺注射液 ,Selank,Metaprot,Ladasten。

这种免疫是非常有效的。 但是,一旦病毒在基因组的相关部分发生变化,它就开始引起普遍的种族,它变得对疫苗有抗性。 为了恢复免疫系统,宿主必须借用修饰的病毒基因组的新片段。 因为它是军备竞赛的一个基本的(因为它是基于生物学的核心原则 - 核酸的互补性)形式。

还有其他的战斗方式。 许多病毒正在开发特殊的,所谓的保护性资金。 特别是,病毒通常有一些适应于免疫系统并阻止它的蛋白质。 很多时候,它发生的病毒抓住主机防御系统组件,并对她使用。 此组件已更改,不再工作,但被视为工作。 所以病毒,它把主棒放在轮子。 这是一个很常见的现象。 这种军备竞赛导致各种病毒和主机防御系统。 这是在进化过程中产生多样性的最重要的因素。

很明显,一些病毒适应免疫系统,并继续斗争,一些是输家。 但是我们对数百万年前存在的这些物种一无所知,但没有通过进化的道路。 然而,我们可以重建一些祖先的形式,留下的后代,幸存到今天。

病毒的生存策略

重要的是要理解,当我们谈论病毒时,我们谈论的事情是不可避免的任何演化系统的宿主和寄生虫的共生。 然后我们必须明白,所有病毒和寄生虫的最终目标绝不是宿主的死亡。 那个装置,在进化过程中被优化与所有者的谋杀无关。 病毒只寻求快速和有效地繁殖,这种能力在其演化过程中得到改善。 事实上,因为它最好不要杀死病毒的主机,它本来是最好的,它的主人很高兴,他可以繁殖特别有效。 但这里的病毒的问题,这些目标 - 有效的传播和保持所有者的生活常常是矛盾的。 事实上,许多病毒是“温和”的生活方式,永远不会杀死所有者。 为了做到这一点,他们必须降低繁殖的强度。

另一个策略是乘以最大值,当所有者死亡时,移动到另一个。 这种或这种战略的优势取决于环境的可持续性。 如果寄生虫可以“预测”宿主的群体将是稳定的并将存在数百万年,则在任何情况下杀死他不是必要的。 然而,如果一些灾害的高概率,无论如何将驱使宿主人口为零,那么它应该尽快使用并移动到其他人口。 我必须说,一些病毒以这样的方式进化,以结合这些战略。

在病毒进化的过程中,还有其他的生存方式。 他们可以建立他们的基因组到宿主细胞,从而生活。 然而,当有害的威胁其存在时,病毒被激活,离开他的困境,杀死主机并移动到另一个。 一般来说,在进化过程中只赢得那些寄生虫,它们能够结合上述两种策略。 这是在赌场适当分配赌注的能力。 非常重要的是要了解,所有者的死亡或他的严重情况在任何情况下都不是对寄生虫有利的。 这是其活动的副作用。

病毒和进化

病毒的繁殖通常对个体生物体不是好的。 而另一方面,病毒可诱导免疫。 甚至有人试图通过使用病毒来治愈癌症。 但一般来说,在寄生虫和病毒的演化过程中发挥了巨大的作用,没有他们没有,就没有生命。 和生命的整个历史 - 寄生虫的共同进化的历史与主机相互作用。 并且增加复杂性,改善免疫系统将不可能没有与寄生虫不断的相互作用。 特别地,在数学上可能显示多细胞生物体的出现在许多方面受到刺激,从而免受病毒的侵害。 当细胞被病毒攻击时,多细胞变得有利:当一个细胞承担中风并且使用程序性细胞死亡的机制可以杀死自己和其他人以摆脱病毒时是有利的。 存在于细胞生物体中或与病毒或遗传物质的保护相关的许多其它工具是所有者从病毒接收的。

可以引用以下示例。 有一种称为端粒酶的相当熟知的酶 - 这是一种稳定我们的染色体的酶,因为它确保它们不变短。 这对于生物体的存活是必需的,酶活性归因于老化和癌症。 最初,在真核生物的黎明,这是端粒酶不像逆转录酶,这是在早期真核生物是移动遗传元素之一的一部分。 我们必须永远记住我们自己的基因组,其中三分之二或更少由移动遗传元件的残余组成。 大多数人认为这是一个无用的垃圾,但其中许多人,许多人被用于各种需要。 因此,主机的演变从来没有免疫寄生虫和许多他们采取。

病毒的进化和分类

1971年,伟大的美国科学家大卫·巴尔的摩建议根据基因组核酸 - DNA或RNA的类型来分类病毒。 病毒的类型,根据这种分类,它决定了再生周期。 但这些类的性质分布非常不均匀。如果我们看看什么类型的病毒感染不同的有机体得到一个有趣的图片。 在细菌和古细菌中,大多数是含有双链DNA的病毒。 真核主要的RNA病毒,其中有很多种。 这些差异的原因是非常有趣的,但只有在少数情况下才很好理解。 例如,含大量DNA的病毒不能在植物中繁殖,不仅存在并存在于藻类中。 在高等植物中,它们的位置由含RNA的病毒摄取。 这个概念只是凹陷定义,显然,病毒的传播的差异。 但是并不总是能够准确把握。

免疫的演变

谈论免疫的演变可能很长,但重要的是要了解一些非常重要的事情。 每个人都知道遗传物质的复制是基于核酸的互补性。 因此,重要的免疫系统也是基于这一原则。 特别地,可以取一片RNA,并且其适合于识别。 它是对其他人,寄生虫,如病毒基因组的强大武器。 但在哪里采取这种独特的保护性核酸? 从寄生虫的基因组。 这可以以不同的方式完成。 例如,在真核生物中,通常,切割将RNA病毒基因组发生成小片段,然后这些位中的一些用于鉴定寄生虫的基因组中的独特位置,并使用包括在复合物中的核酸酶将其破坏。 这是一个简单而优雅的原则。

然而,当感染消失时,该过程被终止,并且不发生疫苗接种。 下一步是提供疫苗。 这就是CRISPR系统的作用。 她支付的是相当大的复杂和自身免疫反应的可能性。 然而,它非常适合确保关于寄生虫的商店信息。 它包括在自己的DNA中的另一个基因组的元素 - 这是CRISPR系统功能的基本原理。 这个强大的原理是利用互补核酸,相同的复制原理,以便与其外源分离并将其破坏。 这种方法,被所有的生物使用。 第二种方法是通过另一种特异性蛋白质进行识别,这就是我们的免疫系统使用识别病毒和可溶性抗体的细胞上的受体。 一般来说,一切在全球意义上免疫 - 是他和他人的认可,和保护他的毁灭另一个。 而在进化的过程中携带了巨大的多种不同的方式。

在将来,病毒的完全破坏既不必要也不可能。 但是,由他们造成的人类疾病的破坏,如天花和脊髓灰质炎,这是目前的现实和明确的目的。 这些是进化死亡的病毒,同时杀死宿主 - 他们真的可以,应该消除。 除了主要的病毒病具有良好的疫苗,除了快速变化的病毒如流感或艾滋病毒。 在其他情况下,疫苗工作相当好。 许多研究在快速变化和不可预测的病毒领域进行。 科学家正试图理解如何预测这些病毒在微尺度上的进化并获得有效的疫苗。 这项工作的结束还在等待。 大的问题不在于新出现的病毒,有多少来自不同的地方,如寨卡病毒。

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