Какие вирусы классифицируются по среде обитания: Классификация по среде обитания — Компьютерные вирусы. Антивирусные программы

Классификация по среде обитания — Компьютерные вирусы. Антивирусные программы

ЗАГРУЗОЧНЫЕ ВИРУСЫ, которые во время проникновения на компьютер заражают загрузочный сектор и boot-сектор винчестера. Загрузочные вирусы функционируют на стандартных алгоритмах запуска операционной системы при перезагрузке или включении компьютера.

Во время загрузки ОС проводятся необходимые тесты установленного оборудования (дисков, памяти и т.д.).  Стандартная программа системной загрузки во время запуска читает первый сектор загрузочного диска (выставляется в зависимости от указанных параметров, установленных в BIOS Setup,  может загружаться либо CD-ROM, либо жесткий диск, либо флешка и т.д.) и полностью передает на него управление.

В случае компакт-диска во время загрузки системы управление получает boot-сектор, который анализирует и высчитывает адреса системных файлов ОС и начинает заносить их в память, после чего запускает на выполнение.

Во время заражения компакт дисков загрузочные вирусы самостоятельно «подставляют» свой программный код вместо запущенной программы, которая получает управление при загрузке операционной системы. Каким же образом происходит заражение? Компьютерный вирус как бы «заставляет» операционную систему во время ее запуска считать его основной код в память и после этого передать управление не исходной программе, а коду вируса.

Заражение посредством дискет сегодня не актуально, так как их полностью заменили легкие, компактные и емкие usb-флешки. Заражение происходит путем записи вирусного кода вместо исходного кода boot-сектора самой флешки.  Жесткий диск заражается следующими способами: вирус записывает свой код либо вместо кода загрузочного диска, либо вместо кода MBR.

Во время заражения диска вирус переносит оригинальный boot-сектор в любой другой сектор диска (зачастую в первый свободный). В том случае, если длина загрузочного вируса больше длины сектора, то сам код разбивается на несколько частей и заносятся в разные сектора.

Известно несколько вариантов занесения вируса на жесткий диск: в свободных секторах логического диска, в редко или вообще неиспользуемых системных секторах, в секторах, которые располагаются за пределами локального диска.

Если продолжение загрузочного вируса располагается в свободных кластерах диска, то обычно  вирус помечает эти кластеры в FAT как сбойные. Этот способ очень часто используется вирусами «Ping-Pong», «Brain» и некоторыми другими.

В вирусах под названием «Stoned» задействован совершенно другой метод. Вирусы действуют следующим образом: перемещают загрузочный сектор в редко или вообще неиспользуемый сектор.

Естественно, что существуют и другие методы проникновения и размещения загрузочных вирусов на диски. Необходимо уделить максимум внимания для надежной защиты всей важной информации на компьютере. Чем выше уровень защиты, тем меньше вероятность проникновения вируса на компьютер.

К ФАЙЛОВЫМ ВИРУСАМ относятся вирусы, которые во время своего размножения используют любым способом файловую систему операционной системы.

Внедрение такого плана файлового вируса реально практически в любые исполняемые файлы (но есть небольшие исключения) всех популярных на сегодняшний день ОС. К большому сожалению, сегодня известны вирусы, которые поражающие абсолютно все типы исполняемых объектов традиционной DOS: загружаемые драйверы, командные файлы (BAT), и выполняемые двоичные файлы (расширения .EXE и .COM).

Разработаны уже вирусы , заражающие файлы, в которых находятся исходные коды программ, объектные или библиотечные модули. Кроме того, возможна запись файлового вируса и в различные файлы данных, но это происходит либо в результате системной ошибки самого вируса, либо при проявлении вирусом каких-то агрессивных свойств.

По способу заражения файлов этот вид вирусов подразделяют на паразитические («parasitic»), «overwriting», «link»-вирусы, компаньон-вирусы («companion»), вирусы-черви и вирусы, которые заражают библиотеки компиляторов (LIB), объектные модули (OBJ) и исходные тексты программ.

Во время заражения по методу оverwriting, вирус записывает свой программный код взамен кода заражаемого файла, при этом полностью уничтожая все его содержимое. Понятно, что при этом файл становится неработоспособным и восстановить его нереально. Такие вирусы можно очень быстро найти, так как при их действии приложения и вся операционная система в целом очень быстро перестают работать.

Во время заражения по методу Parasitic, файловый вирус во время распространения своих копий по компьютеру обязательно изменяют все содержимое зараженных файлов, при этом сами файлы остаются либо полностью, либо частично работоспособными. Но даже если файл работоспособен, то часть информации может быть все равно утеряна.

Отдельно необходимо рассмотреть незначительную группу вирусов, которые характеризуются тем, что не имеют «точки входа». К ним относятся вирусы, которые во время заражения не записывают команд передачи управления приложению в заголовок COM-файлов (JMP) и абсолютно не меняющих стандартный адрес точки старта в исходном заголовке EXE-файлов. Получают контроль такие вирусы во время запуска зараженного файла, при этом они записывают команду перехода на вирусный программный код в середину файла, чем делают намного сложнее их поиск. Как результат таких действий – вирус может долгие годы не проявлять своей активности и проявить себя только при определенных ограниченных условиях.

СЕТЕВЫЕ ВИРУСЫ – это чрезвычайная опасность со стороны локальных сетей и Интернета включительно. Вирусы, проникая на компьютер через сеть, могут привести не только к повреждению важной информации, но и самой системы в целом. Сетевые вирусы для распространения используют возможности и протоколы глобальных и локальных сетей. Самым главным принципом работы такого вируса является уникальная возможность передать свой код без сторонней помощи на рабочую станцию или удаленный сервер. Большинство сетевых вирусов, кроме возможности самостоятельно проникать через сеть на удаленные компьютеры, могут там же запустить на выполнение свой программный код, или, в некоторых случаях, немного «подтолкнуть» пользователя, что бы тот запустил инфицированный файл.

Многие думают, что сетевым является абсолютно любой вирус, который распространяется в компьютерной сети. Но если следовать такому утверждению, то практически все современные вирусы были бы сетевыми. Ведь самый обычный нерезидентный вирус во время заражения файлов абсолютно не разбирается – локальный это диск или сетевой (удаленный). Как результат, этот вирус будет заражать файлы в пределах сети, но при этом он не будет являться сетевым вирусом.

Многие пользователи встречались с названиями сетевой червь. Это одни из самых популярных сетевых вирусов, появились они в далеком 1980 году. Для своего распространения такие вирусы использовали различные недокументированные функции и ошибки глобальных сетей – они передавали свои зараженные копии с сервера на сервер и по прибытию запускали их на выполнение.

В прошлом, сетевые вирусы распространялись в сети и, обычно, так же как и компаньон-вирусы, во время заражения не изменяли сектора или файлы на дисках. Сетевые вирусы проникали в память компьютера из сети. По прибытию они моментально вычисляли сетевые адреса остальных компьютеров и моментально рассылали по найденным адресам свои копии. Иногда эти вирусы одновременно создавали на дисках системы рабочие файлы, но так же могли не обращаться вообще к системным ресурсам компьютера (оперативная память является исключением из правил).

После громадных затрат, вызванных несколькими сетевыми вирусами, всевозможные ошибки в программном обеспечении и сетевых протоколах были исправлены, а так называемые «задние двери» надежно закрыты. Как результат таких действий — за последние несколько лет их активность спала. Так же за этот период не было зафиксировано ни единого случая успешной атаки сетевым вирусом. Так же нужно отметить, что за этот период не появилось ни одного нового сетевого вируса.

Вновь актуальной проблемой атак сетевых вирусов стала в начале 1997-го года. Именно тогда появился «Win.Homer» и «Macro.Word.ShareFun». Последний из них использует все современные возможности электронной почты под названием Microsoft Mail. Этот вирус создает новое письмо, в состав которого входит сам код вируса, а результатом является файл-документ. После этого он выбирает из доступного списка адресов программы MS-Mail три абсолютно случайных адреса и после этого рассылает по ним только что созданное зараженное письмо. Сегодня очень много пользователей устанавливают параметры MS-Mail таким образом, что запуск MS Word происходит в автоматическом режиме, при получении письма. Таким образом, вирус в автоматическом режиме внедряется в компьютер. После чего он выполняет то, что заложено у него в исходном коде.

Этот вирус ярко демонстрирует первый тип сетевого вируса нашего времени, который объединяет в себе все возможности встроенного в редакторы Excel и Word языка Basic, все особенности и главные протоколы электронной почты и специальные функции авто-запуска, которые крайне необходимы для последующего распространения самого вируса.

В отличии от первого, вирус «Homer» для своего распространения использует протокол под названием FTP  и передает свою зараженную копию в каталог Incoming на удаленный ftp-сервер. Так как сетевой протокол FTP полностью исключает возможность автоматического запуска файла на удаленном сервере, то Homer  можно назвать как «полу-сетевой».

МАКРО-ВИРУСЫ поражают документы, выполненные в некоторых прикладных программах, имеющих средства для исполнения макрокоманд. Наибольшее распространение получили макро-вирусы для интегрированного офисного приложения Microsoft Office. Макро-вирусы фактически являются макрокомандами на встроенном языке программирования VBA, которые помещаются в документ.

При работе с документом пользователь выполняет различные действия: открывает документ, сохраняет, печатает, закрывает и т.д. При этом приложение ищет и выполняет соответствующие стандартные макросы. Макро-вирусы содержат стандартные макросы, вызываются вместо них и заражают каждый открываемый или сохраняемый документ. Вредные действия макро-вирусов реализуются с помощью встроенных макросов.

Макро-вирусы являются ограниченно-резидентными, т.е. они находятся в оперативной памяти и заражают документ, пока открыто приложение. Кроме того, макро-вирусы заражают шаблоны документов и поэтому активизируются при запуске зараженного приложения.

Классификация вирусов, защита от вирусов

%PDF-1.5 % 2 0 obj > /Metadata 5 0 R /StructTreeRoot 6 0 R >> endobj 5 0 obj > stream 2015-03-03T11:16:23+03:002015-03-03T11:15:07+03:00Microsoft® Word 2010Microsoft® Word 2010application/pdf

Классификация вирусов, защита от вирусов

endstream endobj 22 0 obj > stream x=ۮ$q?̣l6o&\0 aAd=Xr}߇lͪ»ɞsVq^LV?O?|ݗǏ|~|ǟ~O|^/޿».A .֩,qz,*YZ{z=yVW1|)4e

yzW-r1I1qq}

s|JL

Ответы на вопрос «86. Классификация компьютерных вирусов и антивирусных программ.»

Компьютерным вирусом называется программа, предназначенная для выполнения разрушительных действий. Она может размножаться, внедряясь в другие программы во время запуска инфицированной программы на выполнение. 

Компьютерные вирусы можно классифицировать по различным признакам.

По виду среды обитания вирусы делятся на :

1. Файловые вирусы, заражающие программные  файлы (файлы с компонентами операционной системы; EXE- и COM-файлы; внешние драйверы устройств – SYS- и BIN-файлы; объектные файла – OBJ-файлы; файлы с программами на языках программирования; пакетные файлы – BAT-файлы, объектные библиотеки – LIB-файлы и т. д.).

2. Загрузочные вирусы – заражают загрузочную  область диска. Загрузочный вирус получает управление в процессе загрузки операционной системы , выполняет запрограммированные в нем действия, а затем передает управление операционной системе.

3. Файлово-загрузочные вирусы – заражают как программные файлы, так и загрузочные записи дисков.

По способу запуска на выполнение вирусы делятся на:

1. Нерезидентные вирусы, запускающиеся на выполнение после загрузки инфицированной программы однократно. Эти вирусы не заражают память компьютера и являются активными ограниченное время.

2. Резидентные вирусы, остающиеся после завершения выполнения инфицированной программы в оперативной памяти, выполняя при этом деструктивные действия и заражая программные файлы многократно.

По способу маскировки вирусы делятся на:

1. Не маскирующиеся вирусы.

2. Маскирующиеся вирусы. С появлением средств защиты разработчики вирусов стали предпринимать встречные меры в результате чего появились маскирующиеся вирусы, которые подразделяются на следующие типы:

·   Самошифрующиеся вирусы. Большая часть самошифрующегося вируса зашифрована и расшифровывается для выполнения перед началом работы вируса.

·   Невидимые вирусы («стелс-вирусы»). Стелс-вирусы получили свое название по аналогии с самолетами-невидимками, построенными по технологии Stealth. В алгоритмах стелс-вирусов предприняты меры по маскировке их наличия в программе-вирусоносителе или оперативной памяти, где вирус присутствует резидентно. Например, вирус может удалить свое тело из файла-вирусоносителя при чтении последнего с диска или вместо истинной длины файла, увеличенной вследствие внедрения вируса в этот файл, выдать уменьшенный (оригинальный) размер инфицированного файла.

·   Мутирующие вирусы. Мутирующие вирусы со временем автоматически видоизменяются (мутируют), что делает необходимым разрабатывать для вирусов-мутантов новые программные средства их обезвреживания. Маскирование вирусов затрудняет их поиск, обнаружение и разработку антивирусных программ.

Компьютерные вирусы для своего размножения и нанесения максимального вреда внедряются в полезные программы. Но есть и другие программы, также наносящие вред пользователям, но отличающиеся способом их распространения. К таким программа относятся:

1. Троянские программы. Эти программы маскируются под полезную или интересную игровую программу, выполняя во времени своего функционирования еще и разрушительную работу, например, очищает FAT . В отличие от вирусов, троянские программы не могут размножаться и внедряться в другие программные продукты. Самые простые троянские программы выполняют разрушительную работу при каждом запуске на выполнение. Более совершенные из них аналогично вирусам начинают действовать при наступлении определенного события или момента времени (например, день недели, определенное время суток и т. д.).

2. Программы-репликаторы («черви»). Программы-репликаторы создаются для распространения по узлам вычислительной сети  компьютерных вирусов. Сами репликаторы непосредственно разрушительных действий не производят, но они могут размножаться без внедрения в другие программу и иметь «начинку» из компьютерных вирусов.

Различают следующие виды антивирусных программ:

 

1. Детекторы – обеспечивают поиск и обнаружение вирусов в оперативной памяти  и на внешних носителях . При обнаружении вируса выдают соответствующее сообщение. Недостатком таких антивирусных программ является то, что они могут находить только те вирусы, которые известны разработчикам таких программ.

 

2. Доктора или фаги, а также программы-вакцины – обнаруживают и обезвреживают вирусы, т. е. удаляют из файла тело программы вируса, возвращая файлы в исходное состояние. В начале своей работы фаги ищут вирусы в оперативной памяти, уничтожают их, и только затем переходят к «лечению» файлов. Среди фагов выделяют полифаги, т. е. программы-доктора, предназначенные для поиска и уничтожения большого количества вирусов. Учитывая, что постоянно появляются новые вирусы, программы-детекторы и программы-доктора быстро устаревают, и требуется регулярное обновление их версий.

 

3. Ревизор – запоминают исходное состояние программ, каталогов и системных  областей диска тогда, когда компьютер не заражен вирусом, а затем периодически или по желанию пользователя сравнивают текущее состояние с исходным. Обнаружение изменения выводятся на экран видеомонитора. Сравнение состояний производят сразу после загрузки операционной системы . При сравнении проверяются длина файла, код циклического контроля (контрольная сумма файла), дата и время модификации, другие параметры. Программы-ревизоры имеют достаточно развитые алгоритмы , обнаруживают стелс-вирусы и могут даже отличить изменения версии проверяемой программы от изменений, внесенных вирусом. Эти программы являются самым надежным средством защиты от вирусов.

 

4. Фильтры или сторожа – контролируют опасные действия, характерные для вирусных программ, и запрашивают подтверждение на их выполнение. К таким действиям относятся попытки коррекции файлов с расширением COM и EXE ; изменение атрибутов файлов; прямая запись на диск по абсолютному адресу; запись в загрузочные сектора диска; загрузка резидентной программы. Программы-фильтры способны обнаружить вирус на самой ранней стадии его существования до размножения. Однако они не «лечат» файлы и диски. Для уничтожения вирусов требуется применить другие программы, например фаги. К недостаткам программ-сторожей можно отнести их «назойливость» (например, они постоянно выдают предупреждение о любой попытке копирования исполняемого файла) а также возможные конфликты с другим программным обеспечением.

 

 

5. Вакцины или иммунизаторы – предотвращают заражение рядом известных вирусов путем их вакцинации. Суть вакцинации заключается в модификации программ или диска таким образом, чтобы это не отражалось на нормальном выполнении программ и в то же время вирусы воспринимали их как уже зараженные и поэтому не пытались внедриться. Существенным недостатком таких программ являются их ограниченные возможности по предотвращению заражения от большого числа разнообразных вирусов.

Компьютерные вирусы и методы борьбы с ними

1. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ВИРУСЫ И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ

Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино
Компьютерные вирусы
являются программами, которые могут «размножаться» и
скрытно внедрять свои копии в файлы, загрузочные
сектора дисков и документы.
Активизация компьютерного вируса может вызывать
уничтожение программ и данных.
Антивирус
— программа, предназначенная для локализации и уничтожения
вируса на конкретном компьютере.
Инфицированной
(зараженной) программой называется программа, внутри
которой находится вирус.
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино
меню

3. Вирус под микроскопом

Термин «компьютерный вирус» заимствован из
биологии потому, что многие особенности
поведения компьютерного вируса сходны с
поведением обычных вирусов. Когда
инфицированная программа начинает работу, то
сначала управление получает вирус.
Вирус заражает другие программы, а также
выполняет запланированные действия.
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино

4. Рост компьютерных вирусов

Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино
меню

5. Классификация вирусов

Вирусы условно классифицируются по следующим
признакам:
1. По среде обитания вируса.
2. По способу заражения среды обитания.
3. По деструктивным возможностям.
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино

6. Среда обитания

Сетевые
Файловые
Загрузочные
Распространяются по компьютерной
сети
Внедряются в выполняемые файлы
Внедряются в загрузочный сектор
диска BOOT- сектор
Способы заражения
Резидентные
Нерезидентные
Распространяются по
компьютерной сети
Внедряются в выполняемые
файлы
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино

7. Деструктивные возможности

Безвредные
Практически не влияют на работу;
уменьшают свободную память на диске
в результате своего распространения
Неопасные
Уменьшает свободную память, создают
звуковые, графические и прочие
эффекты
Опасные
Могут привести к серьезным сбоям в
работе.
Очень опасные Могут привести к потери программ или
системных данных
меню
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино

8. Вирусные забавы

Выводят на экран мешающие текстовые сообщения
(поздравления, политические лозунги, фразы с претензией на
юмор, нецензурные выражения, рекламу и т.д.).
Создают звуковые эффекты.
Создают видеоэффекты (переворачивают или сдвигают
экран, имитируют землетрясение, вызывают опадание букв в
тексте, имитируют скачущий шарик , выводят на экран
рисунки и картинки)
Замедляют работу ЭВМ, постепенно уменьшают объем
свободной оперативной памяти.
Увеличивают износ оборудования (например, головок
дисководов..
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино

9. Вирусные забавы

Вызывают отказ отдельных устройств, зависание или
перегрузку компьютера и крах работы всей ЭВМ
Уничтожают FAT-таблицу, форматируют жесткий диск,
уничтожают или искажают данные
Осуществляют научный, технический, промышленный
и финансовый шпионаж.
Выводят из строя системы защиты информации,
дают злоумышленникам тайный доступ к
вычислительной машине.
Делают незаконные отчисления с каждой финансовой
•операции.
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино
меню

10. Признаки зараженности компьютера

Замедление работы некоторых программ.
Увеличение размеров файлов.
Появление не существовавших ранее «странных»
файлов.
Уменьшение объема доступной оперативной памяти.
Внезапно возникающие разнообразные видео и
звуковые эффекты.
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино

11. Признаки зараженности компьютера

Внезапно возникающие разнообразные видео и
звуковые эффекты.
Появление сбоев в работе операционной системы
Запись информации на диски в моменты времени, когда
этого не должно происходить.
Прекращение работы или неправильная работа
ранее нормально функционировавших программ.
Поступление электронного письма исполняемым
приложением от неизвестного корреспондента.
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино
меню

12. Советы для спокойной жизни

Оснастите свой компьютер современными
антивирусными программами, например антивирус
Касперского, Nod32, Doctor Web и постоянно
возобновляйте их версии
Перед считывании с флэш-карт информации,
записанной на других компьютерах , всегда
проверяйте эти флэш-карты на наличие вирусов,
запуская антивирусные программы своего
компьютера.
Обязательно делайте архивные копии ценной для вас
Доронина Екатерина Валерьевна,
информации. Автор:МКОУ
СОШ № 1, Г. Коркино

13. Антивирусные программы

Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино
Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино

15. Советы для спокойной жизни

При переносе на свой компьютер файлов в
архивированном виде проверяйте их сразу же после
разархивации на жестком диске, ограничивая область
проверки только вновь записанными файлами.
Периодически проверяйте на наличия вирусов, жесткие
диски компьютера.
Используйте антивирусные программы для входного
контроля всех исполняемых файлов, получаемых из
компьютерных сетей.
Скачивайте информацию только из безопасных
источников интернета.
Часть обновляйте
антивирусную
программу
Автор:
Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино
меню

16. Задача

Автор: Доронина Екатерина Валерьевна,
МКОУ СОШ № 1, Г. Коркино

Классификация вирусов по среде обитания

Сетевые вирусы используют для своего распространения команды и протоколы телекоммуникационных сетей.

Файловые вирусы чаще всего внедряются в исполняемые файлы, имеющие расширение exe и com, но могут внедряться и в файлы с компонентами операционных систем, драйверы внешних устройств, объективные файлы и библиотеки, в командные пакетные файлы. При запуске зараженных программ вирус на некоторое время получает управление и в этот момент производит запланированные действия и внедрение в другие файлы программ.

Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор дискеты или в главную загрузочную запись жесткого диска. Такой вирус изменяет программу начальной загрузки оперативной системы, запуская необходимые для нарушения конфиденциальности программы или подменяя, для этой же цели ,системные файлы, в основном это относится к файлам. обеспечивающим доступ пользователей в систему.

Документные вирусы (макровирусы) заражают текстовые файлы редакторов или электронных таблиц, используя макросы, которые сопровождают такие документы. Вирус активизируется, когда документ загружается в соответствующее приложение.

Классификация вирусов по способу заражения:

Резидентные вирусы после завершения работы инфицированной программы остаются в оперативной памяти и продолжают свои деструктивные действия, заражая другие исполняемые программы, вплоть до выключения компьютера.

Нерезидентные вирусы запускаются вместе с зараженной программой и удаляются из памяти вместе с ней.

Классификация вирусов по алгоритмам функционирования:

Паразитирующие – изменяющие содержимое зараженных файлов. Легко удаляются из файлов.

Троянские кони – маскируемые под полезные программы. Нарушают работу системы и собирают сведения, содержащиеся в ней.

Вирусы – невидимки – способны прятаться при попытке их обнаружения. По типу маскировки вирусы делятся на видимые и невидимые.

Мутирующие вирусы – периодически изменяют свой программный код, поэтому их обнаружение очень затруднительно.

Основные признаки проявления вирусов в компьютере

Основные действия (фазы), выполняемые компьютерным вирусом это: заражение, размножение, проявление. Симптомами заражения являются:

• Отказ в работе в работе компьютера или его отдельных компонентов;

• Отказ в загрузке операционной системы;

• Замедление работы компьютера;

• Нарушение работы отдельных программ;

• Искажение, увеличение размера или исчезновение файлов;

• Уменьшение доступной оперативной памяти и свободного места на диске без видимых причин.

Классификация антивирусных средств.

Для обнаружения и удаления компьютерных вирусов разработано много различных программ, которые можно разделить на детекторы, ревизоры, фильтры, доктора и вакцины. Детекторы осуществляют поиск компьютерных вирусов в памяти и при обнаружении сообщают об этом пользователю. Ревизоры выполняют значительно более сложные действия для обнаружения вирусов. Они запоминают исходное состояние программ, каталогов, системных областей и периодически сравнивают их с текущими значениями. При изменении контролируемых параметров ревизоры сообщают об этом пользователю. Фильтры выполняют выявление подозрительных процедур, например, коррекция исполняемых программ, изменение загрузочных записей диска, изменение атрибутов или размеров файла и др. При обнаружении подобных процедур фильтры запрашивают пользователя о правомерности их выполнения. Доктора являются самым распространенным типом антивирусных программ. Эти программы не только обнаруживают, но и удаляют вирусный код из файла- «лечат программы». Доктора способны обнаружить и удалить только известные им вирусы, поэтому их необходимо периодически, обычно раз в месяц, обновлять. Вакцины— это антивирусные программы, которые так модифицируют файл или диск, что он воспринимается программой- вирусом уже зараженным и поэтому вирус не внедряется.

Современные антивирусные решения обладают всеми означенными механизмами и постоянно добавляют новые средства борьбы с вредоносными программами.

Мероприятия по защите информации от компьютерных вирусов

1. Предотвращение доступа к компьютеру посторонних лиц. Бывает, что заражение вирусом происходит, когда на компьютер пустили поработать какого-то человека, который принес свои дискеты со своими программами, оказавшимися зараженными.

2. Использование только надежного лицензионного программного обеспечения. Не следует без разбора копировать на свой компьютер понравившиеся или нелицензионные программы. В особенности это касается компьютерных игр, именно с ними компьютерные вирусы и передаются чаще всего.

3. Отслеживание любых изменений в работе компьютера для возможно более быстрого обнаружения компьютерного вируса. К таким изменениям относятся: нарушения работы программ, которые раньше работали нормально, появление каких-либо посторонних сообщений на экране и т.п. Чем раньше удастся обнаружить компьютерный вирус, тем больше шансов, что он не успел сильно распространиться на диске и заразить много программ, а значит, последствия заражения вирусом будут минимальными. Важно иметь в виду, что некоторые компьютерные вирусы характеризуются «инкубационным периодом», т.е. после проникновения на диск в течение определенного времени они только распространяются на нем, не производя никаких вредных действий, а проявляют себя только потом, когда зараженным оказывается не один десяток файлов.

4. Размещение наиболее ценной информации на защищенных от записи дисках. Если запись на диск запрещена, то, очевидно, компьютерный вирус не может приписать себя к файлам на нем, и заражение защищенного диска будет невозможным.

5. Использование антивирусных программ для постоянной и периодической проверки компьютера. Важно помнить, что антивирусные программы быстро устаревают, так как новые компьютерные вирусы появляются быстрее их, также как яд всегда появляется раньше противоядия.

Zillya! — Основные виды вирусных программ

Для начала стоит разобраться, что такое компьютерные вирусы и откуда они взялись.

В 1961 году инженеры Виктор Высоцкий, Дуг Макилрой и Роберт Моррис из фирмы Bell Telephone Laboratories разработали маленькие программы, способные делать копии самих себя. Это были первые вирусы. Они были созданы в виде игры, которую инженеры назвали «Дарвин», целью которой было отправлять эти программы друзьям, чтобы посмотреть, какая из них уничтожит больше программ оппонента и сделает больше собственных копий. Игрок, которому удавалось заполнить компьютеры других, объявлялся победителем.

Вирусами их назвали по аналогии с биологическими вирусами, вызывающими болезни. Чтобы развиваться, обычному вирусу необходим живой организм, в котором он будет создавать свои копии, так и компьютерному вирусу для размножения необходимо заражать, как можно больше компьютеров.

Увы, но сегодня вирусы создаются уже не группкой энтузиастов и совсем не для игрушек. Почти все современные вирусы создаются злоумышленниками, имеющими цель заполучить конфиденциальные данные пользователя или использовать его компьютер в личных целях.

Рассмотрим основные типы вирусов:

Черви — Worm

Червь  – программа, которая делает копии самой себя. Ее вред заключается в захламлении компьютера, из-за чего он начинает работать медленнее. Отличительной особенностью червя является то, что он не может стать частью другой безвредной программы.

Вирусы-маскировщики — Rootkit

Эти вирусы используются для сокрытия вредоносной активности. Они маскируют вредоносные программы, чтобы избежать их обнаружения антивирусными программами. Rootkit’ы также могут модифицировать операционную систему на компьютере и заменять основные ее функции, чтобы скрыть свое собственное присутствие и действия, которые предпринимает злоумышленник на зараженном компьютере.

Вирусы – шпионы — Spyware

Шпионы собирают информацию о действиях и поведении пользователя. В основном их интересует информация — адреса, пароли, данные кредитных карт).

Зомби — Zombie

Зомби позволяют злоумышленнику управлять компьютером пользователя. Компьютеры – зомби могут быть объединены в сеть —бот-нет) и использоваться для массовой атаки на сайты или рассылки спама. Пользователь может даже не догадываться, что его компьютер зомбирован и используется злоумышленником.

Рекламные вирусы — Adware

Программы-рекламы, без ведома пользователей встраиваются в различное программное обеспечение с целью демонстрации рекламных объявлений. Как правило, программы-рекламы встроены в программное обеспечение, распространяющееся бесплатно. Реклама располагается в рабочем интерфейсе. Зачастую данные программы также собирают и переправляют своему разработчику персональную информацию о пользователе.

Вирусы – блокировщики — Winlock

Такие программы блокирует пользователю доступ к операционной системе. При загрузке компьютера появляется окно,  в котором пользователя обвиняют в скачивании нелицензионного контента или нарушении авторских прав.  И под угрозой полного удаления всех данных с компьютера требуют отослать смс на номер телефона или пополнить его счет. Естественно, после перевода денег на счет злоумышленника, баннер никуда не пропадает.

Троянские вирусы — Trojan

Троянская программа является самым опасным типом вирусов, так как она маскируется в других безвредных программах. И до того момента как пользователь не запустит эту самую безвредную программу,  троян не несет никакой опасности и обнаружить его нелегко. Троянская программа может нанести различный ущерб для компьютера. В основном трояны используются для кражи, изменения или удаления личных данных пользователя. Отличительной особенностью вируса-трояна является то, что он не может самостоятельно размножаться.

Современные антивирусные программы обладают необходимым функционалом для обнаружения и обезвреживания различных вирусных программ и обеспечивают надежную защиту компьютеру пользователя.

Если Вы до сих пор не определились с тем, какой антивирус выбрать – платный или бесплатный, рекомендуем Вам прочесть нашу статью на эту тему.

Виды компьютерных вирусов и их характеристика. Виды компьютерных вирусов и чем они опасны. Описание вредоносных программ

Лекция 14 Компьютерные вирусы

Классификация компьютерных преступлений.

Свойства компьютерных вирусов

Прежде всего, вирус — это программа. Такое простое утверждение само по себе способно развеять множество легенд о необыкновенных возможностях компьютерных вирусов. Вирус может перевернуть изображение на вашем мониторе, но не может перевернуть сам монитор. К легендам о вирусах-убийцах, «уничтожающих операторов посредством вывода на экран смертельной цветовой гаммы 25-м кадром» также не стоит относиться серьезно.

Вирус — программа, обладающая способностью к самовоспроизведению. Такая способность является единственным средством, присущим всем типам вирусов. Но не только вирусы способны к самовоспроизведению. Любая операционная система и еще множество программ способны создавать собственные копии. Копии же вируса не только не обязаны полностью совпадать с оригиналом, но и могут вообще с ним не совпадать!

Вирус не может существовать в «полной изоляции»: сегодня нельзя представить себе вирус, который не использует код других программ, информацию о файловой структуре или даже просто имена других программ. Причина понятна: вирус должен каким-нибудь способом обеспечить передачу себе управления.

Классификация вирусов

среде обитания

способу заражения среды обитания

воздействию

особенностям алгоритма

В зависимости от среды обитания вирусы можно разделить на сетевые, файловые, загрузочные и файлово-загрузочные.

Сетевые вирусы распространяются по различным компьютерным сетям.

Файловые вирусы внедряются главным образом в исполняемые модули, т. е. В файлы, имеющие расширенияCOMиEXE. Файловые вирусы могут внедряться и в другие типы файлов, но, как правило, записанные в таких файлах, они никогда не получают управление и, следовательно, теряют способность к размножению.

Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор диска (Boot-сектор) или в сектор, содержащий программу загрузки системного диска (MasterBootRe-cord).

Файлово-загрузочные вирусы заражают как файлы, так и загрузочные сектора дисков.

По способу заражения вирусы делятся на резидентные и нерезидентные.

Резидентный вирус при заражении (инфицировании) компьютера оставляет в оперативной памяти свою резидентную часть, которая потом перехватывает обращение операционной системы к объектам заражения (файлам, загрузочным секторам дисков и т. п.) и внедряется в них. Резидентные вирусы находятся в памяти и являются активными вплоть до выключения или перезагрузки компьютера.

Нерезидентные вирусы не заражают память компьютера и являются активными ограниченное время.

По степени воздействия вирусы можно разделить на следующие виды:

неопасные , не мешающие работе компьютера, но уменьшающие объем свободной оперативной памяти и памяти на дисках, действия таких вирусов проявляются в каких-либо графических или звуковых эффектах

опасные вирусы, которые могут привести к различным нарушениям в работе компьютера

очень опасные , воздействие которых может привести к потере программ, уничтожению данных, стиранию информации в системных областях диска.

По особенностям алгоритма вирусы трудно классифицировать из-за большого разнообразия.

вирусы-репликаторы , называемыечервями , которые распространяются по компьютерным сетям, вычисляют адреса сетевых компьютеров и записывают по этим адресам свои копии.

Известны вирусы-невидимки , называемыестелс-вирусами , которые очень трудно обнаружить и обезвредить, так как они перехватывают обращения операционной системы к пораженным файлам и секторам дисков и подставляют вместо своего тела незараженные участки диска.

Наиболее трудно обнаружить вирусы-мутанты , содержащие алгоритмы шифровки-расшифровки, благодаря которым копии одного и того же вируса не имеют ни одной повторяющейся цепочки байтов. Имеются и так называемыеквазивирусные или «троянские» программы, которые хотя и не способны к самораспространению, но очень опасны, так как, маскируясь под полезную программу, разрушают загрузочный сектор и файловую систему дисков.

Загрузочные вирусы

Рассмотрим схему функционирования очень простого загрузочного вируса, заражающего дискеты. (boot-sector).

Пусть у вас имеются чистая дискета и зараженный компьютер, под которым мы понимаем компьютер с активным резидентным вирусом. Как только этот вирус обнаружит, что в дисководе появилась подходящая жертва — в нашем случае не защищенная от записи и еще не зараженная дискета, он приступает к заражению. Заражая дискету, вирус производит следующие действия:

выделяет некоторую область диска и помечает ее как недоступную операционной системе, это можно сделать по-разному, в простейшем и традиционном случае занятые вирусом секторы помечаются как сбойные (bad)

копирует в выделенную область диска свой хвост и оригинальный (здоровый) загрузочный сектор

замещает программу начальной загрузки в загрузочном секторе (настоящем) своей головой

организует цепочку передачи управления согласно схеме.

Таким образом, голова вируса теперь первой получает управление, вирус устанавливается в память и передает управление оригинальному загрузочному сектору.

Файловые вирусы

Рассмотрим теперь схему работы простого файлового вируса.

В отличие от загрузочных вирусов, которые практически всегда резидентны, файловые вирусы совсем не обязательно резидентны. Рассмотрим схему функционирования нерезидентного файлового вируса. Пусть у нас имеется инфицированный исполняемый файл. При запуске такого файла вирус получает управление, производит некоторые действия и передает управление «хозяину»

Какие же действия выполняет вирус? Он ищет новый объект для заражения — подходящий по типу файл, который еще не заражен. Заражая файл, вирус внедряется в его код, чтобы получить управление при запуске этого файла. Кроме своей основной функции — размножения, вирус вполне может сделать что-нибудь замысловатое (сказать, спросить, сыграть) — это уже зависит от фантазии автора вируса. Если файловый вирус резидентный, то он установится в память и получит возможность заражать файлы и проявлять прочие способности не только во время работы зараженного файла. Заражая исполняемый файл, вирус всегда изменяет его код — следовательно, заражение исполняемого файла всегда можно обнаружить.

Но, изменяя код файла, вирус не обязательно вносит другие изменения:

он не обязан менять длину файла

неиспользуемые участки кода

не обязан менять начало файла

Таким образом, при запуске любого файла вирус получает управление (операционная система запускает его сама), резидентно устанавливается в память и передает управление вызванному файлу.

Загрузочно-файловые вирусы

Основное разрушительное действие — шифрование секторов винчестера. При каждом запуске вирус шифрует очередную порцию секторов, а, зашифровав половину жесткого диска, радостно сообщает об этом. Основная проблема при лечении данного вируса состоит в том, что недостаточно просто удалить вирус из файлов, надо расшифровать зашифрованную им информацию.

Полиморфные вирусы

Этот вид компьютерных вирусов представляется на сегодняшний день наиболее опасным. Объясним же, что это такое.

Полиморфные вирусы — вирусы, модифицирующие свой код в зараженных программах таким образом, что два экземпляра одного и того же вируса могут не совпадать ни в одном бите.

Такие вирусы не только шифруют свой код, используя различные пути шифрования, но и содержат код генерации шифровщика и расшифровщика, что отличает их от обычных шифровальных вирусов, которые также могут шифровать участки своего кода, но имеют при этом постоянный код шифровальщика и расшифровщика.

Полиморфные вирусы — это вирусы с самомодифицирующимися расшифровщиками. Цель такого шифрования: имея зараженный и оригинальный файлы, вы все равно не сможете проанализировать его код с помощью обычного дизассемблирования. Этот код зашифрован и представляет собой бессмысленный набор команд. Расшифровка производится самим вирусом уже непосредственно во время выполнения. При этом возможны варианты: он может расшифровать себя всего сразу, а может выполнить такую расшифровку «по ходу дела», может вновь шифровать уже отработавшие участки. Все это делается ради затруднения анализа кода вируса.

Стелс-вирусы

Стелс-вирусы обманывают антивирусные программы и в результате остаются незамеченными. Тем не менее, существует простой способ отключить механизм маскировки стелс-вирусов. Достаточно загрузить компьютер с не зараженной системной дискеты и сразу, не запуская других программ с диска компьютера (которые также могут оказаться зараженными), проверить компьютер антивирусной программой.

Классификация вирусов

Свойства компьютерных вирусов.

Вирус – это программа, обладающая способностью к самовоспроизведению. Такая способность является единственным средством, присущим всем типам вирусов. Но не только вирусы способны к самовоспроизведению. Любая операционная система и еще множество программ способны создавать собственные копии. Копии вируса не только не обязаны полностью совпадать с оригиналом, но и могут вообще с ним не совпадать!

Вирус не может существовать в «полной изоляции»: нельзя представить себе вирус, который не использует код других программ, информацию о файловой структуре или даже просто имена других программ. Причина понятна: вирус должен каким-нибудь способом обеспечить передачу себе управления.

Среди тысяч вирусов лишь несколько десятков являются оригинальными разработками, использующими действительно принципиально новые идеи. Все остальные — «вариации на тему». Но каждая оригинальная разработка заставляет создателей антивирусов приспосабливаться к новым условиям, догонять вирусную технологию.

В качестве примера приведем всплеск компьютерных вирусов в Великобритании: Кристоферу Пайну удалось создать вирусы Pathogen и Queeq, а также вирус Smeg. Именно последний был самым опасным, его можно было накладывать на первые два вируса, и из-за этого после каждого прогона программы они меняли конфигурацию. Поэтому их было невозможно уничтожить. Чтобы распространить вирусы, Пайн заразил компьютерные игры и программы и отправил в сеть. Ситуация усугубилась тем, что Пайн умудрился занести вирусы и в программу, которая с ними борется. Запустив ее, пользователи вместо уничтожения вирусов получали еще один.

В настоящее время известно более 5000 программных вирусов, их можно классифицировать по следующим признакам:

¨ среде обитания;

¨ способу заражения среды обитания;

¨ воздействию;

¨ особенностям алгоритма.

В зависимости от среды обитания вирусы можно разделить на: сетевые, файловые, загрузочные и файлово-загрузочные. Сетевые вирусы распространяются по различным компьютерным сетям. Файловые вирусы внедряются главным образом в исполняемые модули, т. е. в файлы, имеющие расширения COM и EXE. Файловые вирусы могут внедряться и в другие типы файлов, но, как правило, записанные в таких файлах, они никогда не получают управление и, следовательно, теряют способность к размножению. Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор диска (Boot-сектор) или в сектор, содержащий программу загрузки системного диска (Master Boot Record). Файлово-загрузочные вирусы заражают как файлы, так и загрузочные сектора дисков.

По способу заражения вирусы делятся на резидентные и нерезидентные. Резидентный вирус при заражении (инфицировании) компьютера оставляет в оперативной памяти свою резидентную часть, которая потом перехватывает обращение операционной системы к объектам заражения (файлам, загрузочным секторам дисков и т. п.) и внедряется в них. Резидентные вирусы находятся в памяти и являются активными вплоть до выключения или перезагрузки компьютера. Нерезидентные вирусы не заражают память компьютера и являются активными ограниченное время.

По степени воздействия вирусы можно разделить на следующие виды:

¨ неопасные , не мешающие работе компьютера, но уменьшающие объем свободной оперативной памяти и памяти на дисках, действия таких вирусов проявляются в каких-либо графических или звуковых эффектах

¨ опасные вирусы, которые могут привести к различным нарушениям в работе компьютера

¨ очень опасные , воздействие которых может привести к потере программ, уничтожению данных, стиранию информации в системных областях диска.

вирусы-репликаторы , называемые червями , которые распространяются по компьютерным сетям, вычисляют адреса сетевых компьютеров и записывают по этим адресам свои копии. Известны вирусы-невидимки , называемые стелс-вирусами , которые очень трудно обнаружить и обезвредить, так как они перехватывают обращения операционной системы к пораженным файлам и секторам дисков и подставляют вместо своего тела незараженные участки диска. Наиболее трудно обнаружить вирусы-мутанты , содержащие алгоритмы шифровки-расшифровки, благодаря которым копии одного и того же вируса не имеют ни одной повторяющейся цепочки байтов. Имеются и так называемые квазивирусные или «троянские» программы, которые хотя и не способны к самораспространению, но очень опасны, так как, маскируясь под полезную программу, разрушают загрузочный сектор и файловую систему дисков.

Каждая конкретная разновидность вируса обычно может заражать один или два типа файлов. Чаще всего встречаются вирусы, заражающие исполнимые (. exe) файлы. Некото­рые вирусы заражают и файлы, и загрузочные области дисков. Вирусы, заражающие драй­веры устройств, встречаются крайне редко, обычно такие вирусы умеют заражать и испол­нимые файлы.

Вирусы, портящие файловую систему на диске обычно называются DIR-вирусами. Такие вирусы прячут свое тело в некоторый участок диска (обычно — в последний кластер диска) и помечают его в таблице размещения файлов (FAT) как конец файла.

Чтобы предотвратить свое обнаружение, некоторые вирусы применяют довольно хит­рые приемы маскировки. Например, два из них: «невидимые» и самомодифицирующиеся ви­русы.

«НЕВИДИМЫЕ » вирусы. Многие резидентные вирусы (и файловые, и загрузочные) пре­дотвращают свое обнаружение тем, что перехватывают обращения операционной системы (и тем самым прикладных программ) к зараженным файлам и областям диска и выдают их в исходном (незараженном) виде. Разумеется, этот эффект наблюдается только на заражен­ном компьютере — на «чистом» компьютере изменения в файлах и загрузочных областях диска можно легко обнаружить.

САМОМОДИФИЦИРУЮЩИЕСЯ вирусы. Другой способ, применяемый вирусами для того, чтобы укрыться от обнаружения, — модификация своего тела. Многие вирусы хранят большую часть своего тела в закодированном виде, чтобы с помощью дизассемблеров нельзя было разобраться в механизме их работы. Самомодифицирующиеся вирусы исполь­зуют этот прием и часто меняют параметры этой кодировки, а кроме того, изменяют и свою стартовую часть, которая служит для расшифровки остальных команд вируса. Таким обра­зом, в теле подобного вируса не имеется ни одной постоянной цепочки байтов, по которой можно было бы идентифицировать вирус. Это, естественно, затрудняет нахождение таких вирусов программами-детекторами.

Методы защиты от компьютерных вирусов

Каким бы не был вирус, пользователю необходимо знать основные методы защиты

от компьютерных вирусов. Для защиты от вирусов можно использовать:

* общие средства защиты информации, которые полезны также и как страховка от физи­ческой порчи дисков, неправильно работающих программ или ошибочных действий пользо­вателя;

* профилактические меры, позволяющие уменьшить вероятность заражения вирусом;

* специализированные программы для защиты от вирусов.

Общие средства защиты информации полезны не только для защиты от вирусов. Имеются две основные разновидности этих средств:

* копирование информации — создание копий файлов и системных областей дисков;

* разграничение доступа предотвращает несанкционированное использование инфор­мации, в частности, защиту от изменений программ и данных вирусами, неправильно рабо­тающими программами и ошибочными действиями пользователей. Несмотря на то, что об­щие средства защиты информации очень важны для защиты от вирусов, все же их недоста­точно. Необходимо и применение специализированных программ для защиты от вирусов. Эти программы можно разделить на несколько видов: детекторы, доктора (фаги), реви­зоры, доктора-ревизоры, фильтры и вакцины(иммунизаторы).

ПРОГРАММЫ-ДЕТЕКТОРЫ позволяют обнаруживать файлы, зараженные одним из нескольких известных вирусов. Эти программы проверяют, имеется ли в файлах на указан­ном пользователем диске специфическая для данного вируса комбинация байтов. При ее об­наружении в каком-либо файле на экран выводится соответствующее сообщение. Многие детекторы имеют режимы лечения или уничтожения зараженных файлов. Следует подчерк­нуть, что программы-детекторы могут обнаруживать только те вирусы, которые ей «из­вестны». ПрограммаScan фирмыMcAfee Associates иAidstest Д.Н.Лозинского позволяют обнаруживать более 1000 вирусов, но всего их многие тысячи! Некоторые программы-детек­торы, напримерNorton AntiVirus илиAVSP фирмы «Диалог-МГУ», могут настраивать на новые типы вирусов, им необходимо лишь указать комбинации байтов, присущие этим ви­русам. Тем не менее невозможно разработать такую программу, которая могла бы обнару­живать любой заранее неизвестный вирус.

Таким образом, из того, что программа не опознается детекторами как зараженная, не сле­дует, что она здорова — в ней могут сидеть какой-нибудь новый вирус или слегка модифи­цированная версия старого вируса, неизвестные программам-детекторам.

Многие программы-детекторы (в том числе и Aidstest ) не умеют обнаруживать заражение «невидимыми» вирусами, если такой вирус активен в памяти компьютера. Дело в том, что для чтения диска они используют функции операционной системы, а они перехватываются вирусом, который говорит, что все хорошо. Правда,Aidstest и другие детекторы

пытаются выявить вирус путем просмотра оперативной памяти, но против некоторых «хит­рых» вирусов это не помогает. Так что надежный диагноз программы-детекторы дают только при загрузке операционной системы с «чистой», защищенной от записи дискеты, при этом копия программы-детектора также должна быть запущена с этой дискеты.

Некоторые детекторы, скажем, ADinf фирмы «Диалог-Наука», умеют ловить «невидимые» вирусы, даже когда они активны. Для этого они читают диск, не используя

вызовы операционной системы. Правда, этот метод работает не на всех дисководах.

Большинство программ-детекторов имеют функцию «доктора», т.е. они пытаются вернуть зараженные файлы или области диска в их исходное состояние. Те файлы, которые не удалось восстановить, как правило, делаются неработоспособными или удаляются.

Большинство программ-докторов умеют «лечить» только от некоторого фиксированного набора вирусов, поэтому они быстро устаревают. Но некоторые программы могут

обучаться не только способам обнаружения, но и способам лечения новых вирусов.

К таким программам относится AVSP фирмы «Диалог-МГУ».

ПРОГРАММЫ-РЕВИЗОРЫ имеют две стадии работы. Сначала они запоминают сведения о состоянии программ и системных областей дисков (загрузочного сектора и сектора с таблицей разбиения жесткого диска). Предполагается, что в этот момент программы и системные области дисков не заражены. После этого с помощью программы-ревизора можно в любой момент сравнить состояние программ и системных областей дисков с исходным. О выявленных несоответствиях сообщается пользователю.

Чтобы проверка состояния программ и дисков проходила при каждой загрузке операционной системы, необходимо включить команду запуска программы-ревизора в командный файл AUTOEXEC.BAT. Это позволяет обнаружить заражение компьютерным вирусом, когда он еще не успел нанести большого вреда. Более того, та же программа—ревизор сможет найти поврежденные вирусом файлы. Многие программы-ревизоры являются довольно «интеллектуальными» — они могут отличать изменения в файлах, вызванные, например, переходом к новой версии программы, от изменений, вносимых вирусом, и не поднимают ложной тревоги. Дело в том, что вирусы обычно изменяют файлы весьма специфическим образом и производят одинаковые изменения в разных программных файлах. Понятно, что в нормальной ситуации такие изменения практически никогда не встречаются, поэтому программа-ревизор, зафиксировав факт таких изменений, может с уверенностью сообщить, что они вызваны именно вирусом.

Следует заметить, что многие программы-ревизоры не умеют обнаруживать заражение «невидимыми» вирусами, если такой вирус активен в памяти компьютера. Но некоторые программы-ревизоры, например ADinf фирмы «Диалог-Наука», все же умеют делать это, не используя вызовы DOS для чтения диска (правда, они работают не на всех дисководах).Другие программы часто используют различные полумеры – пытаются обнаружить вирус в оперативной памяти, требуют вызовы из первой строки файла

AUTOEXEC.BAT, надеясь работать на «чистом» компьютере, и т.д. Увы против некоторых «хитрых» вирусов все это бесполезно.

Для проверки того, не изменился ли файл, некоторые программы-ревизоры проверяют длину файла. Но эта проверка недостаточна — некоторые вирусы не изменяют длину зараженных файлов. Более надежная проверка — прочесть весь файл и вычислить его контрольную сумму. Изменить файл так, чтобы его контрольная сумма осталась прежней, практически невозможно.

В последнее время появились очень полезные гибриды ревизоров и докторов, т.е.

ДОКТОРА-РЕВИЗОРЫ ,- программы, которые не только обнаруживают изменения в файлах и системных областях дисков, но и могут в случае изменений автоматически вернуть их в исходное состояние. Такие программы могут быть гораздо более универсальными, чем программы-доктора, поскольку при лечении они используют заранее сохраненную информацию о состоянии файлов и областей дисков. Это позволяет им вылечивать файлы даже от тех вирусов, которые не были созданы на момент написания программы.

Но они могут лечить не от всех вирусов, а только от тех, которые используют

«стандартные», известные на момент написания программы, механизмы заражения файлов.

Существуют также ПРОГРАММЫ-ФИЛЬТРЫ , которые располагаются резидентно в оперативной памяти компьютера и перехватывают те обращения к операционной системе, которые используются вирусами для размножения и нанесения вреда, и сообщают о них пользователя. Пользователь может разрешить или запретить выполнение соответствующей операции.

Некоторые программы-фильтры не «ловят» подозрительные действия, а проверяют вызываемые на выполнение программы на наличие вирусов. Это вызывает замедление работы компьютера.

Однако преимущества использования программ-фильтров весьма значительны – они позволяют обнаружить многие вирусы на самой ранней стадии, когда вирус еще не успел размножиться и что-либо испортить. Тем самым можно свести убытки от вируса к минимуму.

ПРОГРАММЫ-ВАКЦИНЫ, илиИММУНИЗАТОРЫ , модифицируют программы и диски таким образом, что это не отражается на работе программ, но тот вирус, от которого производится вакцинация, считает эти программы или диски уже зараженными. Эти программы крайне неэффективны.

Ни один тип антивирусных программ по отдельности не дает полной защиты от вирусов. Лучшей стратегией защиты от вирусов является многоуровневая, «эшелонированная» оборона. Опишу структуру этой обороны.

Средствам разведки в «обороне» от вирусов соответствуют программы-детекторы, позволяющие проверять вновь полученное программное обеспечение на наличие вирусов. На переднем крае обороны находятся программы-фильтры. Эти программы могут первыми сообщить о работе вируса и предотвратить заражение программ и дисков. Второй эшелон обороны составляют программы-ревизоры, программы-доктора и доктора-ревизоры. Самый глубокий эшелон обороны — это средства разграничения доступа. Они не позволяют вирусам и неверно работающим программам, даже если они проникли в компьютер, испортить важные данные. В «стратегическом резерве» находятся архивные копии информации. Это позволяет восстановить информацию при её повреждении. Это неформальное описание позволяет лучше понять методику применения антивирусных средств.

5. История развития компьютерной техники и информационных технологий: основные поколения эвм, их отличительные особенности.

6. Персоналии, повлиявшие на становление и развитие компьютерных систем и информационных технологий.

7. Компьютер, его основные функции и назначение.

8. Алгоритм, виды алгоритмов. Алгоритмизация поиска правовой информации.

9. Что такое архитектура и структура компьютера. Опишите принцип «открытой архитектуры».

10. Единицы измерения информации в компьютерных системах: двоичная система исчисления, биты и байты. Методы представления информации.

11. Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера, их назначение и взаимосвязь.

12. Виды и назначение устройств ввода и вывода информации.

13. Виды и назначение периферийных устройств персонального компьютера.

14. Память компьютера – типы, виды, назначение.

15. Внешняя память компьютера. Различные виды носителей информации, их характеристики (информационная емкость, быстродействие и т.Д.).

16. Что такое bios и какова его роль в первоначальной загрузке компьютера? Каково назначение контроллера и адаптера.

17. Что такое порты устройств. Опишите основные виды портов задней панели системного блока.

18. Монитор: типологии и основные характеристики компьютерных дисплеев.

20. Аппаратное обеспечение работы в компьютерной сети: основные устройства.

21. Опишите технологию «клиент-сервер». Приведите принципы многопользовательской работы с программным обеспечением.

22. Создание программного обеспечения для эвм.

23. Программное обеспечение компьютера, его классификация и назначение.

24. Системное программное обеспечение. История развития. Семейство операционных систем Windows.

25. Основные программные составляющие ос Windows.

27. Понятие «прикладной программы». Основной пакет прикладных программ персонального компьютера.

28. Текстовые и графические редакторы. Разновидности, сферы использования.

29. Архивирование информации. Архиваторы.

30. Топология и разновидности компьютерных сетей. Локальные и глобальные сети.

31. Чтотакое World Wide Web (www). Понятие гипертекста. Документы Internet.

32. Обеспечение стабильной и безопасной работы средствами ос Windows. Права пользователя (пользовательская среда) и администрирование компьютерной системы.

33. Компьютерные вирусы – типы и виды. Методы распространения вирусов. Основные виды профилактики компьютера. Основные пакеты антивирусных программ. Классификация программ-антивирусов.

34. Основные закономерности создания и функционирования информационных процессов в правовой сфере.

36. Государственная политика в области информатизации.

37. Проанализируйте концепцию правовой информатизации России

38. Охарактеризуйте президентскую программу правовой информатизации органов гос. Власти

39. Система информационного законодательства

39. Система информационного законодательства.

41. Основные спс в России.

43. Методы и средства поиска правовой информации в спс «Гарант».

44. Что такое электронная подпись? Ее назначение и использование.

45. Понятие и цели защиты информации.

46. Правовая защита информации.

47. Организационно-технические меры предупреждения компьютерных преступлений.

49. Специальные способы защиты от компьютерных преступлений.

49. Специальные способы защиты от компьютерных преступлений.

50. Правовые ресурсы Интернета. Методы и средства поиска правовой информации.

Компьютерный вирус — разновидность компьютерных программ, отличительной особенностью которых является способность к размножению (саморепликация). В дополнение к этому вирусы могут без ведома пользователя выполнять прочие произвольные действия, в том числе наносящие вред пользователю и/или компьютеру. По этой причине вирусы относят к вредоносным программам.Существует очень много разных вирусов. Условно их можно классифицировать следующим образом:

Сетевые -распространяющиеся по компьютерным сетям

Файловые-этовирусы, которые внедряются в исполняемые файлы

Загрузочные — внедряются в загрузочный сектор диска.

Макро-вирусы — заражают файлы документов WORDи EXCEL.После загрузки макро-вирусы остаются в памяти компьютера и могут заражать другие документы.

Резидентные-это вирусы, оставляющие свою резидентную часть, которая продолжает наносить вред.

Нерезидентные — не заражают программы их действия ограничено по времени.

Безвредные — влияют на работу компьютера, чаще всего просто занимают место на диске.

Неопасные — их действия ограничивается уменьшением свободного места на диске графическими или звуковыми явлениями.

Опасные — приводят к серьезным сбоям в работе компьютера.

Очень опасные — их действия могут привести к потере данных, программ, порче головок винчестера.

Откуда берутся вирусы:

Глобальные сети — электронная почта

Электронные конференции, файл-серверы ftp и BBS

Локальные сети

Пиратское программное обеспечение

Персональные компьютеры “общего пользования”

— “Случайные” пользователи компьютера

Основные виды профилактики компьютера.

Приобретать программное обеспечение у официальных продавцов.

Копии хранить на защищенных от записи дискетах.

Периодически создавать копии файлов, с которыми ведется работа.

Не запускать непроверенные файлы, в том числе и полученные от компьютерной сети.

Ограничить круг лиц допущенных к работе ПК

Время от времени запускать антивирусную программу.

Антивирус — это программа, выявляющая и обезвреживающая компьютерные вирусы.Антивирусная программа (антивирус) — любая программа для обнаружения компьютерных вирусов, а также нежелательных (считающихся вредоносными) программ вообще и восстановления зараженных (модифицированных) такими программами файлов, а также для профилактики — предотвращения заражения (модификации) файлов или операционной системы вредоносным кодом.

3 класса антивирусных программ:

Полифаги. Принцип их действия основан на проверке файлов, загрузочных секторов диска, а так же поиска известных и новых (неизвестных полифагу) вирусов. Для поиска вирусов используется маска. Маской вируса называют некоторую постоянную последовательность программного кода специфичную для этого вируса. Если антивирус обнаружит такую последовательность в каком-либо файле, то файл считается зараженным и подлежит лечению. Полифаги могут обеспечивать проверку файлов в процессе их загрузки в оперативную память. Такие программы называются антивирусными мониторами. Достоинство: полифагов их универсальность. Недостаток: большие размеры антивирусных баз данных, их постоянное обновление, низкая скорость поиска вирусов.

Ревизоры. Принцип работы основан на подсчете контрольных сумм диске файлов. Эти контрольные суммызатем сохраняются в базе данных антивирусов вместе с длинною файлов, датой их последнего изменения и т.д. При последующем запуске ревизоров сверяет данные находящиеся в базе с реально подсчитанными значениями. Если информация о файле не совпадает, то ревизор говорит, что файл изменен или заражен вирусом. Недостаток: ревизор не может обнаружить вирус в новых файлах, т.к. информации о них в базе еще нет.

Блокировщики. Это программы перехватывающие вирусоопасные ситуации (например, запись загрузочных секторов диска) и сообщающая об этом пользователю. Достоинство: способны обнаруживать и останавливать вирус, а самой ранней стадии его размножения.

Вирусы — это неклеточные инфекционные агенты, обладающие геномом (ДНК и РНК), но не одаренные синтезирующим аппаратом. Для воспроизведения этим микроорганизмам необходимы клетки более высокоорганизованных организмов. Попадая в клетки, они начинают размножаться, вызывая развитие различных заболеваний. Каждый вирус имеет специфический механизм действия на своего носителя. Иногда человек даже не подозревает, что является вирусоносителем, поскольку вирус не наносит вреда здоровью, такое состояние известно как латентность, например герпес.

Для предупреждения вирусных заболеваний важно ведение здорового образа жизни, укрепление защитных сил организма.

Происхождение и строение

Существует несколько гипотез происхождения вирусов. Наука предлагает версию о возникновении вирусов из фрагментов РНК и ДНК, которые высвободились от крупного организма.

Коэволюция предполагает, что вирусы появились одновременно с живыми клетками в результате построения непростых наборов нуклеиновых кислот и белков.

Вопросы о том, какое как он размножается и передается, изучаются специальным разделом микробиологии — вирусологией.

Каждая вирусная частица имеет генетическую информацию (РНК или ДНК) и белковую мембрану (капсид), которая выступает в качестве защиты.

Вирусы бывают разных форм, различают от простого спирального вида до икосаэдрического. Стандартная величина составляет приблизительно 1/100 величины средней бактерии. Однако большинство вирусов имеют очень маленькие размеры, что затрудняет их исследование под микроскопом.

Живая ли материя — вирус?

Отличают два определения форм жизни вирусов. Согласно первому, внеклеточные агенты являются совокупностью органических молекул. Второе определение утверждает, что вирусы — специальная форма жизни. Ответить на вопрос, какие существуют вирусы, конкретно и окончательно невозможно, поскольку биология предполагает постоянное появление новых видов. Они похожи на живые клетки тем, что обладают специальным комплектом генов и эволюционируют согласно способу естественного набора. Для существования им требуется клетка-хозяин. Отсутствие собственного метаболизма не дает возможности размножаться без посторонней помощи.

Современная наука разработала версию, согласно которой у определенных бактериофагов имеется собственный иммунитет, способный к адаптации. Это является доказательством того, что вирусы — это форма жизни.

Вирусные заболевания — что такое?

Вирусы растительного мира

Если задаваться вопросом, какие вирусы есть, то, кроме для человеческого организма, можно выделить особый тип вирусов, поражающих растения. Они не опасны для человека или животных, поскольку способны размножаться только в растительных клетках.

Искусственные вирусы

Искусственные вирусы создают для получения вакцин против инфекций. Не полностью известен список, какие вирусы есть в арсенале медицины, созданные искусственным путем. Однако можно с уверенностью сказать, что создание искусственного вируса может иметь массу последствий.

Получают такой вирус, введя в клетку искусственный ген, носящий информацию, необходимую для образования новых типов.

Вирусы, поражающие человеческий организм

Какие вирусы есть в списке опасных для человека и вызывающих необратимые изменения внеклеточных агентов? Вот аспект изучения современной науки.

Самым простым вирусным заболеванием является простуда. Но на фоне ослабленного иммунитета вирусы могут вызвать и довольно серьезные патологии. Каждый патогенный микроорганизм влияет на организм своего хозяина определенным образом. Некоторые вирусы могут годами жить в организме человека и не причинять ему вреда (латентность).

Определенные латентные виды даже полезны для человека, поскольку их присутствие формирует иммунный ответ против бактериальных патогенных агентов. Некоторые инфекции носят хронический или пожизненный характер, что сугубо индивидуально и обусловлено защитной способностью вирусоносителя.

Распространение вирусов

Передача вирусных инфекций у людей возможна от человека к человеку или от матери к малышу. Скорость передачи или эпидемиологическое состояние зависит от плотности населения данного региона, от погодных условий и сезона, а также от качества медицины. Предупредить распространение вирусных патологий можно, если своевременно уточнить, какой сейчас вирус фиксируется у большинства пациентов, и проводить соответственные профилактические мероприятия.

Виды

Вирусные заболевания проявляются абсолютно по-разному, что связано с видом внеклеточного агента, вызвавшего болезнь, с местом локализации, со скоростью развития патологии. Вирусы человека классифицируются как смертельные и вялотекущие. Последние опасны тем, что симптоматика бывает невыраженной или слабой, и обнаружить проблему быстро не удается. За это время патогенный организм может размножаться и стать причиной серьезных осложнений.

Ниже представлен перечень основных видов вирусов человека. Он позволяет уточнить, какие вирусы есть и какие именно патогенные микроорганизмы вызывают опасные для здоровья заболевания:

1. Ортомиксовирусы. Сюда входят все типы вирусов гриппа. Узнать, какой вирус гриппа вызвал патологическое состояние, помогут специальные анализы.
2. Аденовирусы и риновирусы. Поражают дыхательную систему, вызывают ОРВИ. Признаки заболевания схожи с гриппом, могут стать причиной таких тяжелых осложнений, как пневмония, бронхит.
3. Герпесвирусы. Активизируются на фоне сниженного иммунитета.
4. Менингит. Патологию вызывают менингококки. Поражается слизистая головного мозга, питательным субстратом для патогенного организма является ликвор.
5. Энцефалит. Оказывает негативное воздействие на оболочку головного мозга, вызывая необратимые изменения ЦНС.
6. Парвовирус. Вызванные этим вирусом заболевания очень опасны. У пациента наблюдаются судороги, воспаление спинного мозга, паралич.
7. Пикорнавирусы. Вызывают гепатиты.
8. Ортомиксовирусы. Провоцируют паротит, корь, парагрипп.
9. Ротавирус. Внеклеточный агент вызывает энтерит, кишечный грипп, гастроэнтерит.
10. Рабдовирусы. Являются возбудителями бешенства.
11. Паповирусы. Вызывают папилломатоз у человека.

Ретровирусы. Являются возбудителями ВИЧ, а после и СПИДа.

Опасные для жизни вирусы

Некоторые вирусные заболевания встречаются довольно редко, но они несут серьезную опасность для жизни человека:

1. Туляремия. Вызывается болезнь инфекционной палочкой Francisellatularensis. Клиническая картина патологии напоминает чуму. В организм проникает воздушно-капельным путем или при укусе комара. Передается от человека к человеку.
2. Холера. Фиксируется болезнь очень редко. Вирус холерного вибриона попадает в организм при употреблении грязной воды, зараженной пищи.
3. Болезнь Крейтцфельдта — Якоба. В большинстве случаев у больного регистрируется летальный исход. Передается через зараженное мясо животных. Возбудителем является прион — специальный белок, который разрушает клетки. Проявляется психическим расстройством, сильным раздражением, слабоумием.

Определить, какой тип вируса вызвал заболевание, возможно путем проведения лабораторных исследований. Важным аргументом является эпидемическое состояние данного региона. Немалое значение имеет и выяснение того, какой вирус сейчас ходит.

Признаки вирусных инфекций и вероятные осложнения

Основная часть вирусов провоцирует возникновение острых респираторных заболеваний. Выделяют следующие проявления ОРВИ:

• развитие ринита, кашель с прозрачной слизью;
• повышение температурных показателей до 37,5 градуса или лихорадка;
• чувство слабости, головные боли, снижение аппетита, боли в мышцах.

Несвоевременное лечение может стать причиной серьезных осложнений:

• аденовирус может вызывать воспаление поджелудочной железы, что приводит к развитию сахарного диабета;
• бета-гемолитический стрептококк, который является возбудителем ангины и других видов заболеваний воспалительного характера, при сниженном иммунитете может провоцировать болезни сердца, суставов, эпидермиса;
• грипп и ОРВИ часто осложняются пневмонией у детей, пожилых больных, беременных.

Вирусные патологии могут вызвать и другие серьезные осложнения — гайморит, поражение суставов, патологии сердца, синдром хронической усталости.

Диагностика

Специалисты определяют вирусную инфекцию по общим симптомам, опираясь на то, какой вирус сейчас ходит. Для определения вида вируса применяют вирусологические исследования. Современная медицина широко использует методы иммунодиагностики, в том числе иммуноиндикации, серодиагностики. Какие сдать решает специалист на основании визуального осмотра и собранного анамнеза.

Назначают:

• иммуноферментное обследование;
• радиоизотопный иммунный анализ;
• исследование ответа торможения гемагглютинации;
• реакция иммунофлюоресценции.

Лечение вирусных заболеваний

Курс лечения выбирают в зависимости от возбудителя, уточнив, какие типы вирусов вызвали патологию.

Для терапии вирусных заболеваний применяют:

1. Препараты, стимулирующие иммунитет.
2. Лекарственные средства, которые уничтожают конкретный вид вируса. Диагноз при вирусной инфекции необходим, поскольку важно уточнение, какой вирус лучше реагирует на выбранный препарат, что позволяет делать лечебную терапию более целенаправленной.
3. Медикаменты, увеличивающие чувствительность клеток к интерферону.

Для лечения распространенных вирусных болезней применяют:

1. «Ацикловир». Назначают при герпесе, он устраняет патологию полностью.
2. «Релезан», «Ингавирин», «Тамифлю». Назначают при разных видах гриппа.
3. Интерфероны вместе с «Рибавирином» применяют для лечения гепатита В. Для лечения гепатита С применяют препарат нового поколения — «Симепревир».

Профилактика

Профилактические меры выбираются в зависимости от типа вируса.

Предупреждающие меры разделяют на два основных направления:

1. Специфическое. Проводятся с целью выработки у человека специфического иммунитета путем вакцинации.
2. Неспецифическое. Действия должны быть направлены на укрепление защитной системы организма, путем обеспечения небольших физических нагрузок, правильно составленного рациона и соблюдения норм личной гигиены.

Вирусы — живые организмы, избежать которых почти невозможно. Для предупреждения серьезных вирусных патологий необходимо проводить вакцинацию согласно графику, вести здоровый образ жизни, организовать сбалансированный рацион питания.

7.7: Характеристики вируса — Биология LibreTexts

Этот вирус выглядит живым, но так ли это?

Обратите внимание на большой вирус. Он (или она) выглядит очень злым. Но на самом деле вирусы не могут быть «он» или «она» — или большими. На самом деле вирусы — это самые маленькие вещи. Намного меньше, чем у большинства прокариот. Мы также не можем сказать, что вирусы — это мельчайшие живые существа или организмы, поскольку вирусы не соответствуют определению живых или организма.

Характеристики вирусов

К какой из трех сфер жизни принадлежат вирусы? Никто.Почему? Вирусы обычно считаются неживыми. Вирусы не соответствуют большинству жизненных критериев. Они даже не из клеток.

Вирус — субмикроскопическая частица, способная инфицировать живые клетки. Вирусы намного меньше прокариот, их размер колеблется от 20 до 300 нанометров (нм), хотя некоторые из них могут быть больше. Прокариоты обычно имеют длину 0,5–5,0 микрометра (мкм). Например, если вирус был размером с три футбольных мяча, лежащих бок о бок, то прокариот был бы размером с футбольное поле.

Отдельный вирус называется вирионом . Это крошечная частица, намного меньше прокариотической клетки. Поскольку вирусы не состоят из клеток, им также не хватает клеточных мембран, цитоплазмы, рибосом и других клеточных органелл. Без этих структур они не могут производить белки или даже воспроизводиться сами по себе. Вместо этого они должны зависеть от клетки-хозяина, чтобы синтезировать их белки и делать копии самих себя. Хотя вирусы не классифицируются как живые существа, они разделяют две важные особенности с живыми существами.У них есть генетический материал, и они могут развиваться. Вот почему классификация вирусов вызывает споры. Это ставит под сомнение, что значит быть живым. Что вы думаете? Как бы вы классифицировали вирусы?

Изучение вирусов известно как вирусология , а люди, изучающие вирусы, известны как вирусологи . Вирусы заражают и живут внутри клеток живых организмов. Когда вирусы заражают клетки своего хозяина, они могут вызвать болезнь. Например, вирусы вызывают СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита), грипп (грипп), ветряную оспу и простуду.Терапия вирусных заболеваний иногда бывает затруднена. Антибиотики не действуют на вирусы, и для некоторых заболеваний доступно лишь несколько противовирусных препаратов. Один из лучших способов предотвратить вирусные заболевания — это вакцина , которая вызывает иммунитет . Но вакцины доступны только от нескольких болезней.

Мимивирус, показанный на Рисунке ниже, является самым крупным из известных вирусов с диаметром 400 нм. Белковые нити размером 100 нм выступают из поверхности вируса, что увеличивает диаметр вируса примерно до 600 нм.Это больше, чем маленькая бактериальная клетка. Под электронным микроскопом вирус выглядит гексагональным; форма вируса — икосаэдрическая (имеющая 20 граней или сторон).

Самый крупный из известных вирусов, называемый мимивирусом, настолько велик, что ученые сначала приняли его за бактерию. Впервые он был обнаружен у амебы в 1992 году и был идентифицирован как вирус в 2003 году. Ученые считают, что мимивирус может вызывать определенные типы пневмонии у людей. Ядро содержит ДНК, большая часть которой находится в генах, и только 10% ДНК неизвестной функции («мусорная» ДНК).

Репликация

Вирусы могут реплицироваться только путем заражения клетки-хозяина. Они не могут воспроизводиться сами по себе. Вирусы — это не клетки; они представляют собой цепочку генетического материала внутри защитной белковой оболочки, называемой капсидом . Они заражают самые разные организмы, в том числе эукариоты и прокариоты. Попав внутрь клетки, они используют АТФ, рибосомы, ферменты и другие клеточные части для репликации.

Среда обитания

Вирусы можно найти практически везде, где есть жизнь, в том числе внутри прокариот.Фаг — это вирус, поражающий прокариот. Считается, что фаги являются наиболее широко распространенными и разнообразными сущностями в биосфере, даже более многочисленными, чем прокариотические организмы. Фаги можно найти везде, где есть их хозяева, например, в почве, кишечнике животных или морской воде. В миллилитре морской воды было обнаружено до 10 ⁹ вирионов, и до 70 процентов морских бактерий могут быть инфицированы фагами. Они также содержатся в питьевой воде и некоторых продуктах, включая ферментированные овощи и мясо, где они контролируют рост бактерий.

| Распространение метагеномных вирусов в среде обитания. a, Распределение вирусов …

Контекст 1

… количественно оценить степень таксономического разнообразия, mVC и вирусные геномы изолята были сгруппированы в квазивидовые группы на основе средней аминокислотной идентичности 18 (AAI ) всех белков и кластеризации по одной связи, используя подход, аналогичный схеме классификации на основе всего генома, разработанной для прокариот 19 (методы; расширенные данные рис. 5a; дополнительная таблица 13).64 160 mVC и 2536 контигов изолята были сгруппированы в 18 470 вирусных групп, от 2 до 365 членов на группу. В большинстве групп (57%) было только 2 члена, и только 3,7% имели более 10 членов (расширенные данные, рис. 5b). Подобно предыдущим исследованиям 12,14,20, подавляющее большинство вирусных групп (95,9%) не содержало изолята …

Контекст 2

… количественно оценить количество таксономического разнообразия, mVCs и выделить вирусные геномы были сгруппированы в квазивидовые группы на основе средней аминокислотной идентичности 18 (AAI) всех белков и кластеризации по одной связи, с использованием подхода, аналогичного схеме классификации на основе всего генома, разработанной для прокариот 19 (методы; расширенный) Данные Рис.5а; Дополнительная таблица 13). 64 160 mVC и 2536 контигов изолята были сгруппированы в 18 470 вирусных групп, от 2 до 365 членов на группу. В большинстве групп (57%) было только 2 члена, и только 3,7% имели более 10 членов (расширенные данные, рис. 5b). Как и в предыдущих исследованиях 12,14,20, подавляющее большинство вирусных групп (95,9%) не содержало изолята …

Контекст 3

… вирусные группы и 842 одиночных вируса содержали по крайней мере один iVG с родом -и таксономическое определение на уровне вида в соответствии с Международным комитетом по таксономии вирусов (методы; дополнительные таблицы 14, 15).Наш метод суммирует текущие группировки на уровне видов в 87% случаев, а остальные группируются на уровне родов (дополнительная таблица 14; расширенные данные, рис. 5c-e). Мы сравнили наш метод с классификацией на основе последовательностей, использованной в предыдущих исследованиях, в которых использовалась встречаемость белковых кластеров для создания в основном групп на уровне рода 21. В соответствии с оценкой того, что наши группы представляют квазивиды, наш подход привел к меньшим кластерам и большему количеству одиночек (дополнительная информация).Затем мы приступили к прогнозированию специфичности хозяина и определению распределения в окружающей среде этих вирусных групп на уровне видов и …

Контекст 4

… фрагментов. В результирующем синтетическом метагеноме преобладают бактериальные и архейные хромосомные фрагменты с примесью относительно небольшого количества плазмидных и вирусных последовательностей, что является точным представлением типичного набора данных метагенома, созданного нецелевым подходом, а не подходом целевого секвенирования вирома.Метагеном был представлен CyVerse-реализации VirSorter, а также обработан нашим конвейером vHMM. Учитывались только категории 1, 2, 4 и 5 прогнозов Вирсортера, поскольку ручная проверка показала, что категории 3 и 6 содержат в основном ложные срабатывания. Фрагменты последовательностей с последовательностью фага или профага не менее 3 т.п.н. считали истинно положительными вирусными последовательностями; те, у которых последовательность фага или профага менее 3 т.п.н., считали истинно отрицательными. Расчет скорости накопления кластеров вирусных белков и количества белков с высоким сходством с белками, кодируемыми изолятами вирусов.125 842 метагеномных вирусных контига длиной более 5 т.п.н. кодировали в общей сложности 2,79 миллиона белков. BLASTp 56 с e-значением 1,0 × 10 -5 был использован и 1 попадание на белок запроса с> 60% идентичности последовательности и> 80% выравнивания на более короткой последовательности. Белки, кодируемые mVC, были кластеризованы с использованием CD-HIT 57 при 60% идентичности последовательностей и> 80% выравнивания более короткой последовательности. Для каждого подсчета образцов были сгенерированы 100 случайных наборов метагеномов, и было рассчитано общее количество кластеров белка, обнаруженных на контигах из этого набора.Этот анализ был повторен отдельно для образцов метагенома, классифицированных как «водные» (n = 656) и «человеческие» (n = 673). Сравнение белковых кластеров mVC со всеми iVG. Сходство последовательностей mVC и iVG вычисляли с использованием BLASTp 56 с пороговым значением е-значения 1,0 × 10 -5 и длиной выравнивания, составляющей по меньшей мере 80% более короткого белка. Не применялись ограничения по процентной идентичности или количеству битов (дополнительная таблица 9). Идентификация полных метагеномных вирусных геномов. Чтобы оценить количество закрытых мВК ДНК, мы провели поиск перекрывающихся последовательностей в 3′- и 5′-областях всех 125 842 метагеномных контига.Extractseq 58 использовали для обрезки первых 100 п.н. каждого контига, а BLAT 59 использовали для поиска каждого 100-п.н. фрагмента против соответствующего контига. Учитывались только точные совпадения для областей 3 ‘и 5’. Это привело к идентификации 999 предположительно закрытых мЖК, длина которых варьировалась от 5 037 до 630 638 пар оснований (в среднем 53 644 пар оснований ± 45 677 пар оснований). В дополнительной таблице 10 перечислены все предположительно закрытые mVC. Кластеризация вирусного генома и обозначение вирусных групп. Структура классификации на основе последовательностей была разработана для систематического связывания близкородственных вирусных геномов на основе их общего белкового сходства.Структура полагается как на AAI, так и на общую фракцию выравнивания (AF) для попарного сравнения вирусных последовательностей и позволяет естественное группирование связанных iVG и mVC. 125 842 mVC были объединены со всеми iVG (ДНК и РНК вирусы) для создания структуры классификации вирусных групп (дополнительная информация). Чтобы уменьшить количество сравнений AAI, для попарных вычислений были выбраны только mVC, которые содержали по крайней мере одно совпадение белка с ≥ 70% идентичностью по ≥ 50% самой короткой длины белка.Этот фильтр сократил количество полных парных сравнений с 9,5 до 15,9 миллионов. Двунаправленную среднюю аминокислотную идентичность (AAI) проводили, как описано ранее 18, для всех 15,9 миллионов парных сравнений. Этот метод реализует поиск пользователя 47 для быстрого взрыва и выбирает двунаправленное наилучшее совпадение для каждого белка, кодируемого на mVC, и выводит AAI и AF. Результат был впоследствии отфильтрован, чтобы включить только совпадения, которые имели ≥ 90% AAI и ≥ 50% AF, которые были наблюдаемыми параметрами, которые лучше всего воспроизводили существующую таксономию iVG (дополнительная информация; расширенные данные, рис.5а). Затем высококачественные отфильтрованные результаты AAI были кластеризованы с использованием иерархической кластеризации с одной связью и визуализированы в Cytoscape 60 (расширенные данные, рис. 5c-e). Подтверждение созданных вирусных групп. В качестве проверки нашего метода кластеризации мы обнаружили, что 87% iVG (920 из 1060 вирусных групп или одиночных групп) с таксономическим назначением в соответствии с Международным комитетом по таксономии вирусов (ICTV) сгруппированы в соответствии с обозначенными ICTV разновидность. Все оставшиеся 13% iVG сгруппированы на уровне родов.Из этих 13% (представленных 140 вирусными группами, содержащими хотя бы один iVG) мы обнаружили, что только 49 были фаговыми группами с высокими попарными (более 90% AAI) значениями для эталонных вирусов в каждой группе, что позволяет предположить, что, несмотря на их таксономическое назначение , они также, вероятно, принадлежали к одному виду (дополнительная таблица 14). Эти анализы показывают, что наши вирусные группы таксономически релевантны и предоставляют полезный метод для организации отдельных типов вирусов. Назначение вирусного хозяина с помощью системы CRISPR-Cas.База данных спейсеров CRISPR-Cas, содержащая 3,5 миллиона последовательностей, была создана с использованием модифицированной версии CRISPR Recognition Tool 61 (CRT), подробно описанной в ссылке. 44 против 40 623 изолята и 6714 метагеномов (все данные из системы IMG на 9 июля 2015 г.). Все идентифицированные спейсеры были опрошены на предмет точного совпадения последовательностей со всеми iVG с использованием функции BLASTn-short из пакета BLAST + с параметрами: пороговое значение е-значения 1,0 × 10 -10, процентная идентичность 95% и использование 1 в качестве максимальной целевой последовательности. 56.98,5% из обнаруженных 1340 попаданий спейсера приходились на предполагаемого бактериального или архейного хозяина, таксономическое назначение которого на уровне вида или рода соответствовало существующей вирусной таксономии (дополнительная таблица 18). Из оставшихся совпадений 1,2% совпадений совпали на уровне семейства и только 0,3% спейсеров (2 случая, когда спейсеры Pseudomonas соответствовали фагу Rhodothermus, а спейсеры Methylomicrobium соответствовали фагу Pseudomonas и Burkholderia) были выше семейства, подтверждая наш подход назначения хоста на основе совпадений спейсеров CRISPR-Cas.Впоследствии все 3,5 миллиона спейсеров сравнивали с 125 842 мЖК, что требовало по крайней мере 95% идентичности по всей длине спейсера и позволяло только 1-2 SNP на 5′-конце последовательности. Всего было идентифицировано 12 576 прото-спейсеров (то есть спейсерных последовательностей в геноме фага). Основываясь на совпадениях спейсеров CRISPR-Cas исключительно из геномов микробных изолятов, мы отнесли таксономию хозяина к 8 084 mVC (что составляет 6,42% от всех mVC), включая 826 вирусных групп (~ 4,47% от общего числа) плюс 1100 вирусных синглетонов (~ 1.71%) (рис. 2а; дополнительная таблица 19). Отнесение вируса-хозяина с использованием совпадений вирусной тРНК. Идентификацию тРНК из мВК проводили с помощью ARAGORN v1.2 (ссылка 62) с использованием опции «-t». Для проверки этого подхода 2181 последовательность тРНК была выделена из 344 упомянутых вирусов (~ 7% от общего числа). Их сравнивали со всеми геномами и метагеномами в системе IMG с помощью BLAST, что привело к 16 089 идеальным совпадениям (100% длина и 100% идентичность последовательностей) после удаления саморекламы и дубликатов.Таксономическое назначение тРНК, обнаруженных в iVG, сравнивали с таксономической информацией микробных геномов изолята, показав, что 92,5% совпадений совпадают на уровне рода или вида (дополнительная таблица 18). После отбора 20 самых распространенных вирусных последовательностей тРНК (последовательности, сохраненные у представителей класса гаммапротеобактерий; дополнительная таблица 22) и повторения вышеуказанных шагов с мЖЕЛ, было идентифицировано 32 449 тРНК в пределах 9 555 мЖК (7,6% от общего числа 125 842). , что позволяет назначить хосту для 2,527 мВК (дополнительная информация; дополнительная таблица 19).Обнаружение вирусов низкой численности. Чтобы обнаружить присутствие любого из mVC в более низкой численности в разных типах местообитаний, мы расширили наш анализ, включив не только обобщенные данные (которые, вероятно, представляют наиболее распространенные вирусы), но также несобранные данные из 4169 образцов, доступных в настоящее время в IMG / База данных M, содержащая более 5 ТБ последовательностей. Мы использовали программу BLASTn в пакете Blast + 56, чтобы найти совпадения с нашими 125 842 предсказанными вирусными последовательностями с отсечкой е-значения 1 × 10 -50, идентичностью не менее 90% и совпадениями из образца, покрывающими не менее 10% длина вирусного контига.Эта фильтрация результатов BLAST исключила совпадения с короткими высококонсервативными фрагментами вирусных последовательностей, такими как тРНК, и другие ложные совпадения. Наши критерии фильтрации были оптимизированы для типов наборов метагеномных данных, доступных нам, и являются значительно более строгими, чем те, которые использовались в некоторых предыдущих исследованиях для аналогичных данных (например, 95% идентичность по сравнению с выравниванием 75 нуклеотидов, используемым в ссылке 63) или tBLASTx. с e-значением 1,0 × 10 −5, рекомендованным исх. 64. Однако он был менее строгим, чем 75% охват, использованный в анализе Tara Oceans Viromes 3, который полагался на вирусное обогащение для увеличения охвата вирусной последовательностью.Для самого большого метагенома, доступного нам (таксон IMG 3300002568, Сообщества почвенных микробов пастбищ из Хопленда, Калифорния, США), этот новый анализ смог обнаружить 500 нуклеотидов вирусной последовательности в 138 769 704 035 нуклеотидах общей последовательности метагенома, что соответствует численности 3.06 × 10 −07 …

Контекст 5

… фрагменты. В результирующем синтетическом метагеноме преобладают бактериальные и архейные хромосомные фрагменты с примесью относительно небольшого количества плазмидных и вирусных последовательностей, что является точным представлением типичного набора данных метагенома, созданного нецелевым подходом, а не подходом целевого секвенирования вирома.Метагеном был представлен CyVerse-реализации VirSorter, а также обработан нашим конвейером vHMM. Учитывались только категории 1, 2, 4 и 5 прогнозов Вирсортера, поскольку ручная проверка показала, что категории 3 и 6 содержат в основном ложные срабатывания. Фрагменты последовательностей с последовательностью фага или профага не менее 3 т.п.н. считали истинно положительными вирусными последовательностями; те, у которых последовательность фага или профага менее 3 т.п.н., считали истинно отрицательными. Расчет скорости накопления кластеров вирусных белков и количества белков с высоким сходством с белками, кодируемыми изолятами вирусов.125 842 метагеномных вирусных контига длиной более 5 т.п.н. кодировали в общей сложности 2,79 миллиона белков. BLASTp 56 с e-значением 1,0 × 10 -5 был использован и 1 попадание на белок запроса с> 60% идентичности последовательности и> 80% выравнивания на более короткой последовательности. Белки, кодируемые mVC, были кластеризованы с использованием CD-HIT 57 при 60% идентичности последовательностей и> 80% выравнивания более короткой последовательности. Для каждого подсчета образцов были сгенерированы 100 случайных наборов метагеномов, и было рассчитано общее количество кластеров белка, обнаруженных на контигах из этого набора.Этот анализ был повторен отдельно для образцов метагенома, классифицированных как «водные» (n = 656) и «человеческие» (n = 673). Сравнение белковых кластеров mVC со всеми iVG. Сходство последовательностей mVC и iVG вычисляли с использованием BLASTp 56 с пороговым значением е-значения 1,0 × 10 -5 и длиной выравнивания, составляющей по меньшей мере 80% более короткого белка. Не применялись ограничения по процентной идентичности или количеству битов (дополнительная таблица 9). Идентификация полных метагеномных вирусных геномов. Чтобы оценить количество закрытых мВК ДНК, мы провели поиск перекрывающихся последовательностей в 3′- и 5′-областях всех 125 842 метагеномных контига.Extractseq 58 использовали для обрезки первых 100 п.н. каждого контига, а BLAT 59 использовали для поиска каждого 100-п.н. фрагмента против соответствующего контига. Учитывались только точные совпадения для областей 3 ‘и 5’. Это привело к идентификации 999 предположительно закрытых мЖК, длина которых варьировалась от 5 037 до 630 638 пар оснований (в среднем 53 644 пар оснований ± 45 677 пар оснований). В дополнительной таблице 10 перечислены все предположительно закрытые mVC. Кластеризация вирусного генома и обозначение вирусных групп. Структура классификации на основе последовательностей была разработана для систематического связывания близкородственных вирусных геномов на основе их общего белкового сходства.Структура полагается как на AAI, так и на общую фракцию выравнивания (AF) для попарного сравнения вирусных последовательностей и позволяет естественное группирование связанных iVG и mVC. 125 842 mVC были объединены со всеми iVG (ДНК и РНК вирусы) для создания структуры классификации вирусных групп (дополнительная информация). Чтобы уменьшить количество сравнений AAI, для попарных вычислений были выбраны только mVC, которые содержали по крайней мере одно совпадение белка с ≥ 70% идентичностью по ≥ 50% самой короткой длины белка.Этот фильтр сократил количество полных парных сравнений с 9,5 до 15,9 миллионов. Двунаправленную среднюю аминокислотную идентичность (AAI) проводили, как описано ранее 18, для всех 15,9 миллионов парных сравнений. Этот метод реализует поиск пользователя 47 для быстрого взрыва и выбирает двунаправленное наилучшее совпадение для каждого белка, кодируемого на mVC, и выводит AAI и AF. Результат был впоследствии отфильтрован, чтобы включить только совпадения, которые имели ≥ 90% AAI и ≥ 50% AF, которые были наблюдаемыми параметрами, которые лучше всего воспроизводили существующую таксономию iVG (дополнительная информация; расширенные данные, рис.5а). Затем высококачественные отфильтрованные результаты AAI были кластеризованы с использованием иерархической кластеризации с одной связью и визуализированы в Cytoscape 60 (расширенные данные, рис. 5c-e). Подтверждение созданных вирусных групп. В качестве проверки нашего метода кластеризации мы обнаружили, что 87% iVG (920 из 1060 вирусных групп или одиночных групп) с таксономическим назначением в соответствии с Международным комитетом по таксономии вирусов (ICTV) сгруппированы в соответствии с обозначенными ICTV разновидность. Все оставшиеся 13% iVG сгруппированы на уровне родов.Из этих 13% (представленных 140 вирусными группами, содержащими хотя бы один iVG) мы обнаружили, что только 49 были фаговыми группами с высокими попарными (более 90% AAI) значениями для эталонных вирусов в каждой группе, что позволяет предположить, что, несмотря на их таксономическое назначение , они также, вероятно, принадлежали к одному виду (дополнительная таблица 14). Эти анализы показывают, что наши вирусные группы таксономически релевантны и предоставляют полезный метод для организации отдельных типов вирусов. Назначение вирусного хозяина с помощью системы CRISPR-Cas.База данных спейсеров CRISPR-Cas, содержащая 3,5 миллиона последовательностей, была создана с использованием модифицированной версии CRISPR Recognition Tool 61 (CRT), подробно описанной в ссылке. 44 против 40 623 изолята и 6714 метагеномов (все данные из системы IMG на 9 июля 2015 г.). Все идентифицированные спейсеры были опрошены на предмет точного совпадения последовательностей со всеми iVG с использованием функции BLASTn-short из пакета BLAST + с параметрами: пороговое значение е-значения 1,0 × 10 -10, процентная идентичность 95% и использование 1 в качестве максимальной целевой последовательности. 56.98,5% из обнаруженных 1340 попаданий спейсера приходились на предполагаемого бактериального или архейного хозяина, таксономическое назначение которого на уровне вида или рода соответствовало существующей вирусной таксономии (дополнительная таблица 18). Из оставшихся совпадений 1,2% совпадений совпали на уровне семейства и только 0,3% спейсеров (2 случая, когда спейсеры Pseudomonas соответствовали фагу Rhodothermus, а спейсеры Methylomicrobium соответствовали фагу Pseudomonas и Burkholderia) были выше семейства, подтверждая наш подход назначения хоста на основе совпадений спейсеров CRISPR-Cas.Впоследствии все 3,5 миллиона спейсеров сравнивали с 125 842 мЖК, что требовало по крайней мере 95% идентичности по всей длине спейсера и позволяло только 1-2 SNP на 5′-конце последовательности. Всего было идентифицировано 12 576 прото-спейсеров (то есть спейсерных последовательностей в геноме фага). Основываясь на совпадениях спейсеров CRISPR-Cas исключительно из геномов микробных изолятов, мы отнесли таксономию хозяина к 8 084 mVC (что составляет 6,42% от всех mVC), включая 826 вирусных групп (~ 4,47% от общего числа) плюс 1100 вирусных синглетонов (~ 1.71%) (рис. 2а; дополнительная таблица 19). Отнесение вируса-хозяина с использованием совпадений вирусной тРНК. Идентификацию тРНК из мВК проводили с помощью ARAGORN v1.2 (ссылка 62) с использованием опции «-t». Для проверки этого подхода 2181 последовательность тРНК была выделена из 344 упомянутых вирусов (~ 7% от общего числа). Их сравнивали со всеми геномами и метагеномами в системе IMG с помощью BLAST, что привело к 16 089 идеальным совпадениям (100% длина и 100% идентичность последовательностей) после удаления саморекламы и дубликатов.Таксономическое назначение тРНК, обнаруженных в iVG, сравнивали с таксономической информацией микробных геномов изолята, показав, что 92,5% совпадений совпадают на уровне рода или вида (дополнительная таблица 18). После отбора 20 самых распространенных вирусных последовательностей тРНК (последовательности, сохраненные у представителей класса гаммапротеобактерий; дополнительная таблица 22) и повторения вышеуказанных шагов с мЖЕЛ, было идентифицировано 32 449 тРНК в пределах 9 555 мЖК (7,6% от общего числа 125 842). , что позволяет назначить хосту для 2,527 мВК (дополнительная информация; дополнительная таблица 19).Обнаружение вирусов низкой численности. Чтобы обнаружить присутствие любого из mVC в более низкой численности в разных типах местообитаний, мы расширили наш анализ, включив не только обобщенные данные (которые, вероятно, представляют наиболее распространенные вирусы), но также несобранные данные из 4169 образцов, доступных в настоящее время в IMG / База данных M, содержащая более 5 ТБ последовательностей. Мы использовали программу BLASTn в пакете Blast + 56, чтобы найти совпадения с нашими 125 842 предсказанными вирусными последовательностями с отсечкой е-значения 1 × 10 -50, идентичностью не менее 90% и совпадениями из образца, покрывающими не менее 10% длина вирусного контига.Эта фильтрация результатов BLAST исключила совпадения с короткими высококонсервативными фрагментами вирусных последовательностей, такими как тРНК, и другие ложные совпадения. Наши критерии фильтрации были оптимизированы для типов наборов метагеномных данных, доступных нам, и являются значительно более строгими, чем те, которые использовались в некоторых предыдущих исследованиях для аналогичных данных (например, 95% идентичность по сравнению с выравниванием 75 нуклеотидов, используемым в ссылке 63) или tBLASTx. с e-значением 1,0 × 10 −5, рекомендованным исх. 64. Однако он был менее строгим, чем 75% охват, использованный в анализе Tara Oceans Viromes 3, который полагался на вирусное обогащение для увеличения охвата вирусной последовательностью.Для самого большого метагенома, доступного нам (таксон IMG 3300002568, Сообщества почвенных микробов пастбищ из Хопленда, Калифорния, США), этот новый анализ смог обнаружить 500 нуклеотидов вирусной последовательности в 138 769 704 035 нуклеотидах общей последовательности метагенома, что соответствует численности 3,06 × 10 -07 …

Контекст 6

… 84% наших квазивидовых вирусных групп, обнаруженных в нескольких образцах, находились в пределах одного типа среды обитания (рис. 5a), 14% были обнаружены в двух типы среды обитания, как правило, относятся к одной и той же более широкой экологической категории (рис.5b, c), а небольшое количество групп охватывало две или более экологических категорий (рис. 5c, d; дополнительная информация; дополнительная таблица 27). Большинство из них было связано с неопределенностью классификации местообитаний (например, образцы ризосферы растений, классифицированные как связанные с хозяином) (рис. 5c). Более подробный анализ наиболее распространенных вирусных последовательностей показал, что они, вероятно, являются контаминантами человека и лабораторий, включая фаги Ф X и λ, используемые в качестве векторов, стандарты секвенирования и молекулярной массы 40, а также фаги Propionibacterium acnes, обычные обитатели кожи человека.Было обнаружено, что несколько вирусов, извлеченных в самых разных средах, являются профагами с широкой специфичностью к хозяину (дополнительная информация; дополнительная таблица 28), заражая хозяев с различными предпочтениями среды обитания. Было обнаружено, что некоторые из этих профагов несут множество генов-карго, предположительно предоставляя конкурентное преимущество их хозяевам и объясняя их широкое распространение 41 (Extended Data Figs 8, 9). Однако в некоторых случаях присутствие вирусных групп в различных средах нельзя объяснить расхождениями в метаданных, неоднозначностью классификации местообитаний, загрязнением или широкой специфичностью хозяев.Небольшое количество вирусных групп было обнаружено в водных образцах с большими различиями в солености, таких как пресноводные и гиперсоленые озера, тогда как другие группы были обнаружены в загрязненных нефтью сточных водах, а также в образцах ротовой полости и фекалий человека (рис. 5c, d; дополнительные Информация). Наши наблюдения за ограниченным числом повсеместно распространенных вирусов расширяются. Расширенная специфичность диапазона хозяев позволяет идентифицировать универсальных вирусов. а. Доля вирусных групп, связанных с предполагаемыми хозяевами на различных таксономических уровнях.б) Три прото-спейсера, кодируемые на mVCs, идентифицированных в метагеномных образцах ротовой полости человека, которые были связаны со спейсерами CRISPR от хозяев из разных типов, Actinomycetes sp. оральный таксон 180 (Actinobacteria) и Streptococcus plurextorum DSM 22810 (Firmicutes). c — семь прото-спейсеров, кодированных на двух почти идентичных мЖК, полученных из независимых образцов фекалий, и связанных со спейсерами CRISPR из Roseburia inulinivorans DSM 16841 (семейство Lachnospiraceae), Eubacterium rectale ATCC 33656 (семейство Eubacteriaceae) и Ruminococcus sp.SR 1/5 (семейство Ruminococcaceae) (подробности в дополнительной информации). предыдущие исследования 35,42, которые проливают свет на механизмы, лежащие в основе их «космополитизма» …

Контекст 7

… 84% наших квазивидовых вирусных групп, обнаруженных в нескольких образцах, находились в пределах одного типа среды обитания ( Рис. 5a), 14% были обнаружены в двух типах местообитаний, как правило, в пределах одной и той же более широкой экологической категории (рис. 5b, c), а небольшое количество групп охватывали две или более экологических категорий (Рис.5в, г; Дополнительная информация; Дополнительная таблица 27). Большинство из них было связано с неопределенностью классификации местообитаний (например, образцы ризосферы растений, классифицированные как связанные с хозяином) (рис. 5c). Более подробный анализ наиболее распространенных вирусных последовательностей показал, что они, вероятно, являются контаминантами человека и лабораторий, включая фаги Ф X и λ, используемые в качестве векторов, стандарты секвенирования и молекулярной массы 40, а также фаги Propionibacterium acnes, обычные обитатели кожи человека. Было обнаружено, что несколько вирусов, извлеченных в самых разных средах, являются профагами с широкой специфичностью к хозяину (дополнительная информация; дополнительная таблица 28), заражая хозяев с различными предпочтениями среды обитания.Было обнаружено, что некоторые из этих профагов несут множество генов-карго, предположительно предоставляя конкурентное преимущество их хозяевам и объясняя их широкое распространение 41 (Extended Data Figs 8, 9). Однако в некоторых случаях присутствие вирусных групп в различных средах нельзя объяснить расхождениями в метаданных, неоднозначностью классификации местообитаний, загрязнением или широкой специфичностью хозяев. Небольшое количество вирусных групп было обнаружено в водных образцах с большими различиями в солености, таких как пресноводные и гиперсоленые озера, тогда как другие группы были обнаружены в загрязненных нефтью сточных водах, а также в образцах ротовой полости и фекалий человека (рис.5в, г; Дополнительная информация). Наши наблюдения за ограниченным числом повсеместно распространенных вирусов расширяются. Расширенная специфичность диапазона хозяев позволяет идентифицировать универсальных вирусов. а. Доля вирусных групп, связанных с предполагаемыми хозяевами на различных таксономических уровнях. б) Три прото-спейсера, кодируемые на mVCs, идентифицированных в метагеномных образцах ротовой полости человека, которые были связаны со спейсерами CRISPR от хозяев из разных типов, Actinomycetes sp. оральный таксон 180 (Actinobacteria) и Streptococcus plurextorum DSM 22810 (Firmicutes).c — семь прото-спейсеров, кодированных на двух почти идентичных мЖК, полученных из независимых образцов фекалий, и связанных со спейсерами CRISPR из Roseburia inulinivorans DSM 16841 (семейство Lachnospiraceae), Eubacterium rectale ATCC 33656 (семейство Eubacteriaceae) и Ruminococcus sp. SR 1/5 (семейство Ruminococcaceae) (подробности в дополнительной информации). предыдущие исследования 35,42, которые проливают свет на механизмы, лежащие в основе их «космополитизма» …

Контекст 8

… 84% наших квазивидовых вирусных групп, обнаруженных в нескольких образцах, находились в пределах одного типа среды обитания ( Инжир.5a), 14% были обнаружены в двух типах среды обитания, как правило, в пределах одной и той же более широкой экологической категории (рис. 5b, c), а небольшое количество групп охватывали две или более экологических категорий (рис. 5c, d; дополнительная информация ; Дополнительная таблица 27). Большинство из них было связано с неопределенностью классификации местообитаний (например, образцы ризосферы растений, классифицированные как связанные с хозяином) (рис. 5c). Более подробный анализ наиболее распространенных вирусных последовательностей показал, что они, вероятно, являются контаминантами человека и лабораторий, включая фаги Ф X и λ, используемые в качестве векторов, стандарты секвенирования и молекулярной массы 40, а также фаги Propionibacterium acnes, обычные обитатели кожи человека.Было обнаружено, что несколько вирусов, извлеченных в самых разных средах, являются профагами с широкой специфичностью к хозяину (дополнительная информация; дополнительная таблица 28), заражая хозяев с различными предпочтениями среды обитания. Было обнаружено, что некоторые из этих профагов несут множество генов-карго, предположительно предоставляя конкурентное преимущество их хозяевам и объясняя их широкое распространение 41 (Extended Data Figs 8, 9). Однако в некоторых случаях присутствие вирусных групп в различных средах нельзя объяснить расхождениями в метаданных, неоднозначностью классификации местообитаний, загрязнением или широкой специфичностью хозяев.Небольшое количество вирусных групп было обнаружено в водных образцах с большими различиями в солености, таких как пресноводные и гиперсоленые озера, тогда как другие группы были обнаружены в загрязненных нефтью сточных водах, а также в образцах ротовой полости и фекалий человека (рис. 5c, d; дополнительные Информация). Наши наблюдения за ограниченным числом повсеместно распространенных вирусов расширяются. Расширенная специфичность диапазона хозяев позволяет идентифицировать универсальных вирусов. а. Доля вирусных групп, связанных с предполагаемыми хозяевами на различных таксономических уровнях.б) Три прото-спейсера, кодируемые на mVCs, идентифицированных в метагеномных образцах ротовой полости человека, которые были связаны со спейсерами CRISPR от хозяев из разных типов, Actinomycetes sp. оральный таксон 180 (Actinobacteria) и Streptococcus plurextorum DSM 22810 (Firmicutes). c — семь прото-спейсеров, кодированных на двух почти идентичных мЖК, полученных из независимых образцов фекалий, и связанных со спейсерами CRISPR из Roseburia inulinivorans DSM 16841 (семейство Lachnospiraceae), Eubacterium rectale ATCC 33656 (семейство Eubacteriaceae) и Ruminococcus sp.SR 1/5 (семейство Ruminococcaceae) (подробности в дополнительной информации). предыдущие исследования 35,42, которые проливают свет на механизмы, лежащие в основе их «космополитизма» …

Контекст 9

… 84% наших квазивидовых вирусных групп, обнаруженных в нескольких образцах, находились в пределах одного типа среды обитания ( Рис. 5a), 14% были обнаружены в двух типах местообитаний, как правило, в пределах одной и той же более широкой экологической категории (Рис. 5b, c), а небольшое количество групп охватывали две или более экологических категорий (Рис.5в, г; Дополнительная информация; Дополнительная таблица 27). Большинство из них было связано с неопределенностью классификации местообитаний (например, образцы ризосферы растений, классифицированные как связанные с хозяином) (рис. 5c). Более подробный анализ наиболее распространенных вирусных последовательностей показал, что они, вероятно, являются контаминантами человека и лабораторий, включая фаги Ф X и λ, используемые в качестве векторов, стандарты секвенирования и молекулярной массы 40, а также фаги Propionibacterium acnes, обычные обитатели кожи человека. Было обнаружено, что несколько вирусов, извлеченных в самых разных средах, являются профагами с широкой специфичностью к хозяину (дополнительная информация; дополнительная таблица 28), заражая хозяев с различными предпочтениями среды обитания.Было обнаружено, что некоторые из этих профагов несут множество генов-карго, предположительно предоставляя конкурентное преимущество их хозяевам и объясняя их широкое распространение 41 (Extended Data Figs 8, 9). Однако в некоторых случаях присутствие вирусных групп в различных средах нельзя объяснить расхождениями в метаданных, неоднозначностью классификации местообитаний, загрязнением или широкой специфичностью хозяев. Небольшое количество вирусных групп было обнаружено в водных образцах с большими различиями в солености, таких как пресноводные и гиперсоленые озера, тогда как другие группы были обнаружены в загрязненных нефтью сточных водах, а также в образцах ротовой полости и фекалий человека (рис.5в, г; Дополнительная информация). Наши наблюдения за ограниченным числом повсеместно распространенных вирусов расширяются. Расширенная специфичность диапазона хозяев позволяет идентифицировать универсальных вирусов. а. Доля вирусных групп, связанных с предполагаемыми хозяевами на различных таксономических уровнях. б) Три прото-спейсера, кодируемые на mVCs, идентифицированных в метагеномных образцах ротовой полости человека, которые были связаны со спейсерами CRISPR от хозяев из разных типов, Actinomycetes sp. оральный таксон 180 (Actinobacteria) и Streptococcus plurextorum DSM 22810 (Firmicutes).c — семь прото-спейсеров, кодированных на двух почти идентичных мЖК, полученных из независимых образцов фекалий, и связанных со спейсерами CRISPR из Roseburia inulinivorans DSM 16841 (семейство Lachnospiraceae), Eubacterium rectale ATCC 33656 (семейство Eubacteriaceae) и Ruminococcus sp. SR 1/5 (семейство Ruminococcaceae) (подробности в дополнительной информации). предыдущие исследования 35,42, которые проливают свет на механизмы, лежащие в основе их «космополитизма» …

Контекст 10

… 84% наших квазивидовых вирусных групп, обнаруженных в нескольких образцах, проживали в пределах одного типа среды обитания ( Инжир.5a), 14% были обнаружены в двух типах среды обитания, как правило, в пределах одной и той же более широкой экологической категории (рис. 5b, c), а небольшое количество групп охватывали две или более экологических категорий (рис. 5c, d; дополнительная информация ; Дополнительная таблица 27). Большинство из них было связано с неопределенностью классификации местообитаний (например, образцы ризосферы растений, классифицированные как связанные с хозяином) (рис. 5c). Более подробный анализ наиболее распространенных вирусных последовательностей показал, что они, вероятно, являются контаминантами человека и лабораторий, включая фаги Ф X и λ, используемые в качестве векторов, стандарты секвенирования и молекулярной массы 40, а также фаги Propionibacterium acnes, обычные обитатели кожи человека.Было обнаружено, что несколько вирусов, извлеченных в самых разных средах, являются профагами с широкой специфичностью к хозяину (дополнительная информация; дополнительная таблица 28), заражая хозяев с различными предпочтениями среды обитания. Было обнаружено, что некоторые из этих профагов несут множество генов-карго, предположительно предоставляя конкурентное преимущество их хозяевам и объясняя их широкое распространение 41 (Extended Data Figs 8, 9). Однако в некоторых случаях присутствие вирусных групп в различных средах нельзя объяснить расхождениями в метаданных, неоднозначностью классификации местообитаний, загрязнением или широкой специфичностью хозяев.Небольшое количество вирусных групп было обнаружено в водных образцах с большими различиями в солености, таких как пресноводные и гиперсоленые озера, тогда как другие группы были обнаружены в загрязненных нефтью сточных водах, а также в образцах ротовой полости и фекалий человека (рис. 5c, d; дополнительные Информация). Наши наблюдения за ограниченным числом повсеместно распространенных вирусов расширяются. Расширенная специфичность диапазона хозяев позволяет идентифицировать универсальных вирусов. а. Доля вирусных групп, связанных с предполагаемыми хозяевами на различных таксономических уровнях.б) Три прото-спейсера, кодируемые на mVCs, идентифицированных в метагеномных образцах ротовой полости человека, которые были связаны со спейсерами CRISPR от хозяев из разных типов, Actinomycetes sp. оральный таксон 180 (Actinobacteria) и Streptococcus plurextorum DSM 22810 (Firmicutes). c — семь прото-спейсеров, кодированных на двух почти идентичных мЖК, полученных из независимых образцов фекалий, и связанных со спейсерами CRISPR из Roseburia inulinivorans DSM 16841 (семейство Lachnospiraceae), Eubacterium rectale ATCC 33656 (семейство Eubacteriaceae) и Ruminococcus sp.SR 1/5 (семейство Ruminococcaceae) (подробности в дополнительной информации). предыдущие исследования 35,42, проливающие свет на механизмы, лежащие в основе их «космополитизма» …

Микробы и мир | Безграничная микробиология

Типы микроорганизмов

Микроорганизмы составляют значительную часть живого материала планеты и играют важную роль в поддержании экосистемы Земли.

Цели обучения

Определите различия между микробными организмами.

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Микроорганизмы делятся на семь типов: бактерии, археи, простейшие, водоросли, грибы, вирусы и паразиты многоклеточных животных (гельминты).
• Каждый тип имеет характерный клеточный состав, морфологию, способ передвижения и размножение.
• Микроорганизмы полезны в производстве кислорода, разложении органических материалов, обеспечении питательными веществами растений и поддержании здоровья человека, но некоторые из них могут быть патогенными и вызывать заболевания у растений и людей.

Ключевые термины

• Окрашивание по Граму : метод дифференциации видов бактерий на две большие группы (грамположительные и грамотрицательные).
• пептидогликан : полимер гликана и пептидов, обнаруженный в стенках бактериальных клеток.

Микроорганизмы или микробы — это микроскопические организмы, которые существуют в виде одноклеточных, многоклеточных или клеточных скоплений. Микроорганизмы широко распространены в природе и полезны для жизни, но некоторые могут нанести серьезный вред.Их можно разделить на шесть основных типов: бактерии, археи, грибы, простейшие, водоросли и вирусы.

Бактерии

Бактерии — одноклеточные организмы. Клетки описываются как прокариотические, потому что у них нет ядра. Они существуют в четырех основных формах: палочка (форма стержня), кокк (сферическая форма), спирилла (спиральная форма) и вибрион (изогнутая форма). Большинство бактерий имеют клеточную стенку пептидогликана; они делятся двойным делением; и они могут обладать жгутиками для подвижности. Различие в структуре их клеточной стенки является основным признаком, используемым при классификации этих организмов.

В зависимости от способа окрашивания структуры их клеточной стенки бактерии можно классифицировать как грамположительные или грамотрицательные при использовании окрашивания по Граму. Бактерии могут быть далее разделены в зависимости от их реакции на газообразный кислород на следующие группы: аэробные (живущие в присутствии кислорода), анаэробные (живущие без кислорода) и факультативные анаэробы (могут жить в обеих средах).

По способу получения энергии бактерии классифицируются как гетеротрофы или автотрофы.Автотрофы сами производят пищу, используя энергию солнечного света или химические реакции, и в этом случае их называют хемоавтотрофами. Гетеротрофы получают энергию, потребляя другие организмы. Бактерии, использующие разлагающиеся формы жизни в качестве источника энергии, называются сапрофитами.

Археи

Археи или архебактерии отличаются от настоящих бактерий структурой клеточной стенки и не имеют пептидогликанов. Это прокариотические клетки, жадные к экстремальным условиям окружающей среды. В зависимости от среды обитания всех архей можно разделить на следующие группы: метаногены (организмы, производящие метан), галофилы (археи, живущие в соленой среде), термофилы (археи, живущие при чрезвычайно высоких температурах) и психрофилы (живущие при низких температурах). Архейцы).Археи используют разные источники энергии, такие как газообразный водород, двуокись углерода и серу. Некоторые из них используют солнечный свет для производства энергии, но не так, как растения. Они поглощают солнечный свет с помощью мембранного пигмента бактериородопсина. Он реагирует со светом, что приводит к образованию энергетической молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).

Грибы

Грибы (грибы, плесень и дрожжи) представляют собой эукариотические клетки (с истинным ядром). Большинство грибов многоклеточны, и их клеточная стенка состоит из хитина.Они получают питательные вещества, поглощая органический материал из окружающей среды (разлагатели), посредством симбиотических отношений с растениями (симбионты) или вредных отношений с хозяином (паразиты). Они образуют характерные нитчатые трубки, называемые гифами, которые помогают поглощать материал. Коллекция гиф называется мицелием. Грибки размножаются, выпуская споры.

Простейшие

Простейшие — одноклеточные аэробные эукариоты. Они имеют ядро, сложные органеллы и получают питание путем абсорбции или проглатывания через специализированные структуры.Они составляют самую большую группу организмов в мире с точки зрения численности, биомассы и разнообразия. Их клеточные стенки состоят из целлюлозы. Простейшие традиционно подразделяются на основе их способа передвижения: жгутики производят свою собственную пищу и используют свою хлыстоподобную структуру для продвижения вперед, у инфузорий есть крошечные волосы, которые бьются, чтобы производить движение, у амебоидов есть ложные ноги или псевдоподии, используемые для питания и передвижения, и спорозоиды неподвижны. У них также есть разные способы питания, что объединяет их в автотрофы или гетеротрофы.

Водоросли

Водоросли, также называемые цианобактериями или сине-зелеными водорослями, представляют собой одноклеточные или многоклеточные эукариоты, которые получают питание путем фотосинтеза. Они живут в воде, влажной почве и камнях и производят кислород и углеводы, используемые другими организмами. Считается, что цианобактерии являются источником зеленых наземных растений.

Вирусы

Вирусы — это неклеточные образования, которые состоят из ядра нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженного белковой оболочкой. Хотя вирусы классифицируются как микроорганизмы, они не считаются живыми организмами.Вирусы не могут воспроизводиться вне клетки-хозяина и не могут метаболизироваться самостоятельно. Вирусы часто поражают прокариотические и эукариотические клетки, вызывая заболевания.

Паразиты многоклеточных животных

Группа эукариотических организмов, состоящая из плоских и круглых червей, которые вместе именуются гельминтами. Хотя они не являются микроорганизмами по определению, поскольку они достаточно большие, чтобы их можно было легко увидеть невооруженным глазом, они проживают часть своего жизненного цикла в микроскопической форме.Поскольку паразитические гельминты имеют клиническое значение, их часто обсуждают вместе с другими группами микробов.

Окраска по Граму : Это микроскопическое изображение окрашивания по Граму смешанных грамположительных кокков (Staphylococcus aureus, фиолетовый) и грамотрицательных бацилл (Escherichia coli, красный).

Типы микроорганизмов : Это древо жизни показывает различные типы микроорганизмов.

Классификация микроорганизмов

Микроорганизмы классифицированы по таксономическим категориям для облегчения исследований и общения.

Цели обучения

Оцените, как ранняя жизнь изменила землю

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Система классификации постоянно меняется с развитием технологий.
• Самая последняя система классификации включает пять царств, которые далее подразделяются на тип, класс, отряд, семейство, род и вид.
• Микроорганизмам присваивается научное название с использованием биномиальной номенклатуры.

Ключевые термины

• ДНК-дактилоскопия : метод выделения и картирования последовательностей ДНК клетки для ее идентификации.

Жизнь на Земле славится своим разнообразием. По всему миру можно найти миллионы различных форм жизни. Биологическая классификация помогает идентифицировать каждую форму в соответствии с общими свойствами (сходством), используя набор правил и оценку того, насколько близко она связана с общим предком (эволюционные отношения), чтобы создать порядок. Научившись распознавать определенные закономерности и классифицировать их по определенным группам, биологи лучше понимают отношения, существующие между различными живыми формами, населяющими планету.

Классификация E. coli : Домен: Бактерии, Царство: Эубактерии, Тип: Proteobacteria, Класс: Gammaproteobacteria, Порядок: Enterobacteriales, Семейство: Enterobacteriaceae, Род: Escherichia, Вид: E. coli.

Первая, самая большая и самая инклюзивная группа, в которую классифицируются организмы, называется доменом и включает три подгруппы: бактерии, археи и эукарии. Эта первая группа определяет, является ли организм прокариотом или эукариотом. Домен был предложен микробиологом и физиком Карлом Вёзе в 1978 году и основан на выявлении сходства в последовательностях рибосомных РНК микроорганизмов.

Вторая по величине группа называется королевством. Были описаны пять основных царств, включая прокариотов (например, архей и бактерий), протоктистов (например, простейших и водорослей), грибов, растений и животных. Царство далее делится на тип или подразделение, класс, порядок, семейство, род и виды, что является самой маленькой группой.

Наука о классификации организмов называется таксономией, а группы, составляющие иерархию классификации, называются таксонами. Таксономия состоит из классификации новых организмов или переклассификации существующих.Микроорганизмы с научной точки зрения распознаются с использованием биномиальной номенклатуры с использованием двух слов, которые относятся к роду и виду. Названия, присвоенные микроорганизмам, даны на латыни. Первая буква названия рода всегда заглавная. Классификации микроорганизмов в значительной степени способствовали исследования окаменелостей, а недавно и секвенирование ДНК. Методы классификаций постоянно меняются. Наиболее широко используемые методы классификации микробов — это морфологические характеристики, дифференциальное окрашивание, биохимическое тестирование, снятие отпечатков пальцев ДНК или состав оснований ДНК, полимеразная цепная реакция и ДНК-чипы.

Микробы и происхождение жизни на Земле

Считается, что жизнь на Земле произошла от древнейших одноклеточных архей и бактерий.

Цели обучения

Оцените характеристики доживой земли и какие приспособления позволили процветать ранней микробной жизни.

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Предлагаемые механизмы возникновения жизни на Земле включают эндосимбиоз и панспермию. Обе теории спорны.
• В этих двух теориях считается, что бактерии и экстремофильные археи инициировали насыщенную кислородом атмосферу, создавая новые формы жизни.
• Эволюционные процессы на протяжении миллиардов лет привели к биоразнообразию жизни на Земле.

Ключевые термины

• эндосимбиоз : Состояние жизни в теле или клетках другого организма.
• панспермия : гипотеза о том, что микроорганизмы могут передавать жизнь из космоса в обитаемые тела; или процесс такой передачи.

Научные данные свидетельствуют о том, что жизнь на Земле зародилась примерно 3,5 миллиарда лет назад. С тех пор жизнь превратилась в самые разные формы, которые биологи классифицировали в иерархию таксонов. Некоторые из самых старых клеток на Земле представляют собой одноклеточные организмы, называемые археями и бактериями. Летописи окаменелостей указывают на то, что когда-то молодую Землю покрывали холмы бактерий. Некоторые начали готовить себе еду, используя углекислый газ из атмосферы и энергию, полученную от солнца. Этот процесс (называемый фотосинтезом) произвел достаточно кислорода, чтобы изменить атмосферу Земли.

Вскоре после этого на сцену вышли новые формы жизни, дышащие кислородом. С популяцией все более разнообразной бактериальной жизни была подготовлена ​​почва для формирования большего количества жизни. Есть убедительные доказательства того, что митохондрии и хлоропласты когда-то были примитивными бактериальными клетками. Это свидетельство описано в теории эндосимбиотиков. Симбиоз возникает, когда два разных вида получают выгоду от совместной жизни и совместной работы. Когда один организм на самом деле живет внутри другого, это называется эндосимбиозом.Эндосимбиотическая теория описывает, как большая клетка-хозяин и проглоченные бактерии могут легко стать зависимыми друг от друга в плане выживания, что приведет к постоянным отношениям.

За миллионы лет эволюции митохондрии и хлоропласты стали более специализированными, и сегодня они не могут жить вне клетки. Митохондрии и хлоропласты поразительно похожи на клетки бактерий. У них есть собственная ДНК, отдельная от ДНК, обнаруженной в ядре клетки. И обе органеллы используют свою ДНК для производства многих белков и ферментов, необходимых для их функции.Двойная мембрана, окружающая митохондрии и хлоропласты, является еще одним доказательством того, что каждая из них была поглощена примитивным хозяином. Две органеллы также размножаются, как бактерии, реплицируя собственную ДНК и управляя собственным делением.

Митохондриальная ДНК (мтДНК) имеет уникальный образец наследования. Она передается напрямую от матери к ребенку и накапливает изменения намного медленнее, чем другие типы ДНК. Благодаря своим уникальным характеристикам мтДНК дала важные ключи к разгадке истории эволюции.Например, различия в мтДНК исследуются, чтобы оценить, насколько близки одни виды к другим.

Extremophiles : Фотосинтезирующие окаменелые цианобактерии в горной породе возрастом в миллиард лет в Национальном парке Глейшер, Монтана, США.

Условия на Земле 4 миллиарда лет назад были совсем другими, чем сегодня. В атмосфере не хватало кислорода, а озоновый слой еще не защищал Землю от вредной радиации. Обыкновенные дожди, молнии и вулканическая активность были обычным явлением.Тем не менее, самые ранние клетки возникли в этой экстремальной среде. Археи-экстремофилы по-прежнему процветают в экстремальных средах обитания. Сейчас астробиологи используют архей для изучения происхождения жизни на Земле и других планетах. Поскольку археи населяют места, ранее считавшиеся несовместимыми с жизнью, они могут дать подсказки, которые улучшат нашу способность обнаруживать внеземную жизнь. Интересно, что текущие исследования показывают, что археи могут путешествовать в космосе с помощью метеорита. Такое событие, называемое панспермией, могло посеять жизнь на Земле или где-либо еще.

Присутствие архей и бактерий коренным образом изменило Землю. Они помогли создать стабильную атмосферу и произвели кислород в таких количествах, что в конечном итоге могли развиться формы жизни, которые нуждались в кислороде. Новые атмосферные условия успокоили погоду, так что экстремальные погодные условия стали менее суровыми. Жизнь создала условия для формирования новой жизни. Этот процесс — одно из величайших чудес природы.

Экологическое разнообразие микробов

Микробы повсеместно распространены на Земле, и их разнообразие и численность определяются биогеографической средой обитания, которую они занимают.

Цели обучения

Обобщите, как микробное разнообразие способствует микробному заселению разнообразных географических ниш.

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Различные виды микробов процветают в разных условиях окружающей среды.
• Микробные сообщества занимают водные и наземные среды обитания и составляют большую часть биоразнообразия на Земле.
• Разнообразие микробов поддерживает экосистему, в которой они растут.

Ключевые термины

• биоразнообразие : Разнообразие (количество и разнообразие видов) растений и животных в регионе.
• биомасса : Общая масса всех живых существ в определенной области или среде обитания.

Микробный мир охватывает большую часть филогенетического разнообразия на Земле, так как все бактерии, все археи и большинство линий эукарий являются микроорганизмами. Микробы обитают в любой среде обитания (наземной, водной, атмосферной или живой), и их присутствие неизменно влияет на среду, в которой они растут.Их разнообразие позволяет им выжить в очень холодной или очень жаркой среде. Их разнообразие также делает их устойчивыми ко многим другим условиям, таким как ограниченная доступность воды, высокое содержание соли и низкий уровень кислорода.

Микроорганизмы в холодной среде : Ледяные водоросли в Антарктике.

Микроорганизмы в жаркой среде : Водоросли, растущие в горячем бассейне в Новой Зеландии.

Однако не каждый микроб может выжить во всех средах обитания.Каждый тип микробов эволюционировал, чтобы жить в узком диапазоне условий. Хотя подавляющее большинство микробного разнообразия остается неопределенным, во всем мире понимается, что воздействие микроорганизмов на окружающую их среду может быть полезным. Благоприятное воздействие микробов обусловлено их метаболической активностью в окружающей среде, их связью с растениями и животными, а также их использованием в производстве продуктов питания и биотехнологических процессах.

В свою очередь, окружающая среда и недавние температурные аномалии играют решающую роль в изменении микробных сообществ.Например, совокупность микробов, которая существует на поверхности морской воды, как полагают, претерпела огромные изменения в отношении состава, численности, разнообразия и вирулентности в результате потепления морской поверхности, обусловленного изменением климата.

Для микробиологов критически важно изучить адаптацию микробов к различным средам и их функции в этих средах, чтобы понять глобальное микробное разнообразие, экологию и эволюцию. Они полагаются на конкретные физические и химические факторы, такие как измерение температуры, pH и солености в пределах определенной географии, чтобы сформулировать сравнение между микробными сообществами и окружающей средой, которую могут выдержать различные виды.Исследователи собирают образцы из географических районов с различными условиями окружающей среды и между сезонами, чтобы определить, как модели распространения формируют микробные сообщества, и понять, почему организмы живут там, где они живут. Таким образом, можно тестировать микробные сообщества прибрежных и открытых океанов, полярных регионов, рек, озер, почв, атмосферы и человеческого тела. Эти отборы образцов служат отправной точкой для понимания того, как численность и состав микробных сообществ соотносятся с климатическими возмущениями, взаимодействуют, влияя на экосистемные процессы и здоровье человека.Вмешательство в естественную микробную биомассу нарушает баланс природы и экосистемы и приводит к утрате биоразнообразия.

Таксономия вирусов в эпоху метагеномики

1

Эдвардс Р. А. и Ровер Ф. Вирусная метагеномика. Nat. Rev. Microbiol. 3 , 504–510 (2005).

CAS Статья Google Scholar

2

Мокили, Дж. Л., Ровер, Ф. и Дутиль, Б. Э. Метагеномика и будущие перспективы в открытии вирусов. Curr. Opin. Virol. 2 , 63–77 (2012).

CAS Статья Google Scholar

3

Розарио, К. и Брейтбарт, М. Изучение вирусного мира с помощью метагеномики. Curr. Opin. Virol. 1 , 289–297 (2011).

CAS Статья Google Scholar

4

Чоу, К. Э. и Саттл, К. А. Биогеография вирусов в море. Annu. Rev. Virol. 2 , 41–66 (2015).

CAS Статья Google Scholar

5

Wigington, C.H. et al. Повторное исследование взаимосвязи между морским вирусом и численностью микробных клеток. Nat. Microbiol. 1 , 15024 (2016).

CAS Статья Google Scholar

6

Саттл, К. А. Вирусы: раскрытие величайшего биоразнообразия на Земле. Геном 56 , 542–544 (2013).

Артикул Google Scholar

7

Roossinck, M. J. Двигайтесь, бактерии! Вирусы производят впечатление мутуалистических микробных симбионтов. J. Virol. 89 , 6532–6535 (2015).

CAS Статья Google Scholar

8

Steward, G. F. et al. Мы упускаем половину вирусов в океане? ISME J. 7 , 672–679 (2013).

CAS Статья Google Scholar

9

Simmonds, P. Методы классификации вирусов и проблема включения данных о метагеномных последовательностях. J. Gen. Virol. 96 , 1193–1206 (2015).

CAS Статья Google Scholar

10

Крупович, М., Габриал, С.А., Цзян, Д. и Варсани, А. Genomoviridae : новое семейство широко распространенных одноцепочечных ДНК-вирусов. Arch. Virol. 161 , 2633–2643 (2016).

CAS Статья Google Scholar

11

Лабонте, Дж. М. и Саттл, К. А. Ранее неизвестные и сильно дивергентные вирусы оцДНК населяют океаны. ISME J. 7 , 2169–2177 (2013).

CAS Статья Google Scholar

12

Даярам, ​​А.и другие. Разнообразные маленькие кольцевые ДНК-вирусы, циркулирующие среди устьевых моллюсков. Заражение. Genet. Evol. 31 , 284–295 (2015).

CAS Статья Google Scholar

13

Dayaram, A. et al. Разнообразный связанный с круговой репликацией белок, кодирующий вирусы, циркулирующие у беспозвоночных в экосистеме озера. Заражение. Genet. Evol. 39 , 304–316 (2016).

CAS Статья Google Scholar

14

Росарио, К., Schenck, R.O., Harbeitner, R.C., Lawler, S.N. & Breitbart, M. Новые кольцевые одноцепочечные ДНК-вирусы, идентифицированные у морских беспозвоночных, обнаруживают большое разнообразие последовательностей и согласованные предсказанные паттерны внутренних нарушений в предполагаемых структурных белках. Фронт. Microbiol. 6 , 696 (2015).

Артикул Google Scholar

15

Ютин, Н., Шевченко, С., Капитонов, В., Крупович, М., Кунин, Э.V. Новая группа разнообразных полинтоноподобных вирусов, обнаруженная с помощью метагеномного анализа. BMC Biol. 13 , 95 (2015).

Артикул Google Scholar

16

Zhou, J. et al. Разнообразие вирофагов в наборах метагеномных данных. J. Virol. 87 , 4225–4236 (2013).

CAS Статья Google Scholar

17

Dutilh, B.E. et al. Очень распространенный бактериофаг, обнаруженный в неизвестных последовательностях фекальных метагеномов человека. Nat. Commun. 5 , 4498 (2014).

CAS Статья Google Scholar

18

Ютин Н., Капитонов В. В., Кунин Е. В. Новое семейство гибридных вирофагов из метагенома кишечника животных. Biol. Прямой 10 , 19 (2015).

Артикул Google Scholar

19

Чжан, В.и другие. Четыре новых генома вируса водорослей обнаружены в метагеномах Йеллоустонского озера. Sci. Отчет 5 , 15131 (2015).

CAS Статья Google Scholar

20

Яу, С. и др. Контроль вирофагов в динамике антарктических водорослей и вируса-хозяина. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 6163–6168 (2011).

CAS Статья Google Scholar

21

Брам, Дж.R. et al. Планктон океана. Паттерны и экологические драйверы океанских вирусных сообществ. Наука 348 , 1261498 (2015).

Артикул Google Scholar

22

Энгли, Ф. Э. и др. Морские виромы четырех океанических регионов. PLoS Biol. 4 , e368 (2006).

Артикул Google Scholar

23

Breitbart, M. et al.Разнообразие и популяционная структура вирусного сообщества прибрежных морских отложений. Proc. Биол. Sci. 271 , 565–574 (2004).

Артикул Google Scholar

24

Paez-Espino, D. et al. Открытие вирома Земли. Природа 536 , 425–430 (2016).

CAS Статья Google Scholar

25

Culley, A. I. et al.Характеристика РНК-вирусов в тропической морской воде с использованием целевой ПЦР и метагеномики. mBio 5 , e01210–14 (2014).

Артикул Google Scholar

26

Kraberger, S. et al. Характеристика разнообразного диапазона связанных с циклической репликацией белков, кодирующих ДНК-вирусы, извлеченных из пруда окисления сточных вод. Заражение. Genet. Evol. 31 , 73–86 (2015).

CAS Статья Google Scholar

27

Русинк, М.J. Растения, вирусы и окружающая среда: экология и мутуализм. Вирусология 479–480 , 271–277 (2015).

Артикул Google Scholar

28

Лабонте, Дж. М., Халлам, С. Дж. И Саттл, С. А. Ранее неизвестные эволюционные группы доминируют над гокусовирусами оцДНК в кислородных и бескислородных водах прибрежной морской среды. Фронт. Microbiol. 6 , 315 (2015).

PubMed PubMed Central Google Scholar

29

Секели, А.Дж. И Брейтбарт М. Одноцепочечные ДНК-фаги: от инструментов ранней молекулярной биологии до недавних революций в микробиологии окружающей среды. FEMS Microbiol. Lett. 363 , fnw027 (2016).

Артикул Google Scholar

30

Hopkins, M. et al. Разнообразие однонитевых ДНК-фагов в окружающей среде, выявленное с помощью ПЦР-амплификации частичного основного капсидного белка. ISME J. 8 , 2093–2103 (2014).

CAS Статья Google Scholar

31

Roux, S., Krupovic, M., Poulet, A., Debroas, D. & Enault, F. Эволюция и разнообразие вирусного семейства Microviridae посредством коллекции из 81 нового полного генома, собранных из вирома читает. PLoS ONE 7 , e40418 (2012).

Артикул Google Scholar

32

Росарио, К., Даффи, С. и Брейтбарт, М. Полевое руководство по эукариотическим кольцевым одноцепочечным ДНК-вирусам: идеи, полученные в результате метагеномики. Arch. Virol. 157 , 1851–1871 (2012).

CAS Статья Google Scholar

33

Руссинк, М. Дж. Метагеномика вирусов растений: биоразнообразие и экология. Annu. Преподобный Жене. 46 , 359–369 (2012).

CAS Статья Google Scholar

34

Li, C.X. et al. Беспрецедентное геномное разнообразие РНК-вирусов у членистоногих показывает происхождение РНК-вирусов с отрицательным смыслом. eLife 4 , e05378 (2015).

Артикул Google Scholar

35

Shi, M. et al. Дивергентные вирусы, обнаруженные у членистоногих и позвоночных, пересматривают эволюционную историю Flaviviridae и родственных им вирусов. J. Virol. 90 , 659–669 (2015).

Артикул Google Scholar

36

Заблоцкий О. и др. Высокий уровень разнообразия хвостатых фагов, вирусов, ассоциированных с эукариотами, и вирофагоподобных элементов в метавиромах антарктических почв. Заявл. Environ. Microbiol. 80 , 6888–6897 (2014).

Артикул Google Scholar

37

Roux, S., Hallam, S.J., Woyke, T. & Sullivan, M.B. Темная материя вируса и взаимодействие вируса с хозяином разрешены из общедоступных микробных геномов. eLife 4 , e08490 (2015).

Артикул Google Scholar

38

Болдук, Б., Юенс-Кларк, К., Ру, С., Гурвиц, Б. Л. и Салливан, М. Б. iVirus: содействие новому пониманию вирусной экологии с помощью программного обеспечения и наборов данных сообщества, встроенных в киберинфраструктуру. ISME J. http://dx.doi.org/10.1038 / ismej.2016.89 (2016).

39

Кунин Э. В., Сенкевич Т. Г., Доля В. В. Древний вирусный мир и эволюция клеток. Biol. Прямой 1 , 29 (2006).

Артикул Google Scholar

40

Holmes, E.C. Что эволюция вируса говорит нам о происхождении вируса? J. Virol. 85 , 5247–5251 (2011).

CAS Статья Google Scholar

41

Кунин Э.В. и Доля, В. В. Вироцентрический взгляд на эволюцию жизни. Curr. Opin. Virol. 3 , 546–557 (2013).

Артикул Google Scholar

42

Ровер, Ф. и Эдвардс, Р. Протеомное дерево фага: основанная на геноме таксономия фага. J. Bacteriol. 184 , 4529–4535 (2002).

CAS Статья Google Scholar

43

Woese, C.Р. Бактериальная эволюция. Microbiol. Ред. 51 , 221–271 (1987).

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

44

О’Мэлли, М. А. и Кунин, Э. В. Как выглядит Древо Жизни через полтора столетия после Происхождения? Biol. Прямой 6 , 32 (2011).

Артикул Google Scholar

45

Пейс, Н.Р., Сапп, Дж. И Гольденфельд, Н. Филогения и не только: научное, историческое и концептуальное значение первого древа жизни. Proc. Natl Acad. Sci. США 109 , 1011–1018 (2012).

CAS Статья Google Scholar

46

Adams, M. J. et al. Ратификационное голосование по таксономическим предложениям в Международный комитет по таксономии вирусов (2016 г.). Arch. Virol. 161 , 2921–2949 (2016).

CAS Статья Google Scholar

47

Кинг, А. М. К., Адамс, М. Дж., Карстенс, Э. Б. и Лефковиц, Э. Дж. (Ред.) Таксономия вирусов: девятый отчет Международного комитета по таксономии вирусов (Elsevier, 2011).

Google Scholar

48

Colson, P. et al. « Megavirales », предложенный новый порядок для эукариотических нуклеоцитоплазматических больших ДНК-вирусов. Arch. Virol. 158 , 2517–2521 (2013).

Артикул Google Scholar

49

Ван Регенмортел, М. Х. В. Классы, таксоны и категории в иерархической классификации вирусов: обзор текущих дебатов по определениям и названиям видов вирусов. Биономина 10 , 1–21 (2016).

Артикул Google Scholar

50

Цай, Ю.и другие. Рецептор трансферрина 1, не относящийся к человеку, является эффективным рецептором проникновения в клетку вируса Ocozocoautla de Espinosa. J. Virol. 87 , 13930–13935 (2013).

CAS Статья Google Scholar

51

Капур А., Симмондс П., Липкин В. И., Заиди С. и Делварт Э. Использование анализа нуклеотидного состава для определения хозяев для трех новых пикорноподобных вирусов. J. Virol. 84 , 10322–10328 (2010).

CAS Статья Google Scholar

52

Choo, Q. L. et al. Выделение клона кДНК, полученного из генома передающегося с кровью вирусного гепатита не A и не B. Наука 244 , 359–362 (1989).

CAS Статья Google Scholar

53

Kuo, G. et al. Анализ циркулирующих антител к главному этиологическому вирусу гепатита человека не-A, не-B. Наука 244 , 362–364 (1989).

CAS Статья Google Scholar

54

Асеведо А. и Андино Р. Подготовка библиотеки для высокоточного секвенирования популяций РНК-вирусов. Nat. Protoc. 9 , 1760–1769 (2014).

CAS Статья Google Scholar

55

Hurwitz, B. L. и Sullivan, M. B. Виром Тихого океана (POV): набор метагеномных данных морских вирусов и связанные с ними кластеры белков для количественной вирусной экологии. PLoS ONE 8 , e57355 (2013).

CAS Статья Google Scholar

56

Лима-Мендес, Г., Ван Хелден, Дж., Туссент, А. и Лепла, Р. Сетчатое представление эволюционных и функциональных взаимоотношений между геномами фагов. Мол. Биол. Evol. 25 , 762–777 (2008).

CAS Статья Google Scholar

57

Лаубер, К.И Горбаленя, А. Е. Разделение генетического разнообразия семейства вирусов: подход и оценка на примере пикорнавирусов. J. Virol. 86 , 3890–3904 (2012).

CAS Статья Google Scholar

58

Hatfull, G. F. & Hendrix, R. W. Бактериофаги и их геномы. Curr. Opin. Virol. 1 , 298–303 (2011).

CAS Статья Google Scholar

59

Кунин Э.В., Вольф, Ю. И., Нагасаки, К. и Доля, В. В. Большой взрыв эволюции пикорноподобных вирусов предшествовал излучению эукариотических супергрупп. Nat. Rev. Microbiol. 6 , 925–939 (2008).

CAS Статья Google Scholar

60

Li, L. et al. Множественные разнообразные цирковирусы инфицируют сельскохозяйственных животных и обычно обнаруживаются в фекалиях человека и шимпанзе. J. Virol. 84 , 1674–1682 (2010).

CAS Статья Google Scholar

61

Steel, O. et al. Связанный с круговой репликацией белок, кодирующий ДНК-вирусы, обнаруженные в фекалиях различных животных в Новой Зеландии. Заражение. Genet. Evol. 43 , 151–164 (2016).

CAS Статья Google Scholar

62

Паркер, К. Т., Тиндалл, Б. Дж. И Гаррити, Г. М.Международный кодекс номенклатуры прокариот. Внутр. J. Syst. Evol. Microbiol. http://dx.doi.org/10.1099/ijsem.0.000778 (2015).

63

Константинидис, К. Т. и Росселло-Мора, Р. Классификация некультивируемого микробного большинства: место для метагеномных данных в предложении Candidatus . Syst. Прил. Microbiol. 38 , 223–230 (2015).

CAS Статья Google Scholar

64

Хедлунд, Б.П., Додсворт, Дж. А. и Стейли, Дж. Т. Изменяющийся ландшафт исследования микробного биоразнообразия и его значение для систематики. Syst. Прил. Microbiol. 38 , 231–236 (2015).

Артикул Google Scholar

65

Murray, R.G. & Stackebrandt, E. Таксономическое примечание: реализация временного статуса Candidatus для не полностью описанных прокариот. Внутр. J. Syst. Бактериол. 45 , 186–187 (1995).

CAS Статья Google Scholar

66

Hawksworth, D. L. et al. Амстердамская декларация по грибковой номенклатуре. IMA Fungus 2 , 105–112 (2011).

Артикул Google Scholar

67

Schoch, C. L. et al. Район внутреннего транскрибируемого спейсера (ITS) ядерной рибосомы как универсальный маркер штрих-кода ДНК для грибов. Proc. Natl Acad. Sci. США 109 , 6241–6246 (2012).

CAS Статья Google Scholar

68

Хиббетт, Д. С. и Тейлор, Дж. У. Грибковая систематика: приближается ли новый век просвещения? Nat. Rev. Microbiol. 11 , 129–133 (2013).

CAS Статья Google Scholar

69

Roux, S. et al. Экогеномика и потенциальные биогеохимические воздействия глобально распространенных океанических вирусов. Природа 537 , 689–693 (2016).

CAS Статья Google Scholar

70

Катох, К., Мисава, К., Кума, К. и Мията, Т. MAFFT: новый метод быстрого совмещения множественных последовательностей, основанный на быстром преобразовании Фурье. Nucleic Acids Res. 30 , 3059–3066 (2002).

CAS Статья Google Scholar

71

Цена, м.Н., Дехал, П. С. и Аркин, А. П. FastTree 2 — деревья приблизительно максимального правдоподобия для больших выравниваний. PLoS ONE 5 , e9490 (2010).

Артикул Google Scholar

Уничтожение среды обитания и утрата биоразнообразия как причины возникновения новых инфекционных заболеваний

Этот пост в блоге предоставлен Пранавом С. Пандитом, докторантом из EpiCenter for Disease Dynamics, входящего в состав Единого института здоровья при школе Калифорнийского университета в Дэвисе ветеринарии.

Как эпидемиолог, занимающийся экологией возникающих инфекционных заболеваний, мои друзья и родственники постоянно спрашивают меня, ожидаем ли мы появления SARS-CoV-2 и последующей пандемии COVID-19, которая практически остановила мир. Короче да!

Мы всегда знали, что коронавирусы вызывают серьезную озабоченность в связи с их возможностью распространения (когда вирусы переходят от животных к людям). До COVID-19 возникли два других коронавируса, которые вызвали тяжелые заболевания у людей (SARS-CoV в 2002 году и MERS-CoV в 2012 году) 1.Мы ожидаем, что частота таких побочных эффектов в будущем будет увеличиваться.

Трудно предсказать, когда и где появятся вирусы. Эпидемиологи и экологи исследуют причины их появления. Согласно новому исследованию, опубликованному доктором Кристин Джонсон и командой EpiCenter for Disease Dynamics, некоторые из этих важных движущих сил связаны с деятельностью человека, которая радикально меняет среду обитания диких животных и угрожает популяциям диких животных.

Устойчивое сохранение дикой природы и здоровье человека идут рука об руку

В исследовании, опубликованном сегодня в Proceedings of Royal Society B, делается вывод, что эксплуатация дикой природы и потеря естественной среды обитания является не только проблемой сохранения, но и важным фактором передачи зоонозных вирусов. Мы исследовали распространение 139 зоонозных вирусов и их млекопитающих-хозяев и обнаружили, что у одомашненных видов, нечеловеческих приматов и летучих мышей больше зоонозных вирусов, чем у других видов.Среди видов, которые классифицируются как находящиеся под угрозой исчезновения в соответствии с Красным списком Международного союза охраны природы, виды, численность которых сокращается из-за эксплуатации человека и потери среды обитания, были хозяевами для большего количества зоонозных вирусов.

Сеть, показывающая дикие и домашние виды млекопитающих и их ассоциации зоонозных вирусов. Вирусы показаны серыми точками, а узлы видов млекопитающих окрашены в зависимости от статуса одомашнивания и таксономического порядка для наземных диких животных, не являющихся одомашненными.Узел вируса и узел-хозяин соединяются друг с другом через ребро, когда вирусы обнаруживаются у млекопитающих-хозяев. (любезно предоставлено / EpiCenter for Disease Dynamics)

Например, данные показывают, что виды летучих мышей, которым угрожает опасность из-за эксплуатации человеком или ухудшения качества среды обитания, также являются хозяевами человеческих вирусов, включая вирус Хендра, вирус Нипах, вирус Росс-Ривер, австралийская летучая мышь. Лиссавирус и вирус бешенства. Деградация среды обитания включает вторжение человека в эти среды обитания, а также перемещение летучих мышей в новые среды обитания, что увеличивает вероятность контакта человека с инфицированными летучими мышами.Вторжение часто принимает форму разрушения среды обитания в результате обезлесения и преобразования ландшафта для ведения сельского хозяйства или деятельности человека.

Мы должны найти способы минимизировать передачу болезней в общей среде. Когда дело доходит до тесного проживания с летучими мышами, проект USAID PREDICT, возглавляемый One Health Institute, разработал ресурсы, которые описывают, как безопасно жить с летучими мышами для сообществ по всему миру. Широкое распространение учебных материалов — это лишь один из способов предотвращения будущих пандемий, которые могут исходить от дикой природы.

Виды, тесно связанные с людьми, несут наибольшее количество зоонозных вирусов

Исследование также показывает, что виды, которые являются наиболее многочисленными и широко распространенными, несут наибольшее количество зоонозных вирусов даже после учета того, насколько хорошо эти виды изучены. К ним относятся грызуны, приматы, летучие мыши, копытные и плотоядные животные, которые хорошо адаптированы к среде обитания человека и широко распространены или даже вторглись в новые районы.

Макаки-резус в Катманду, непальский храм. (любезно предоставлено / Tierra Smiley Evans)

Многие из этих видов включают нечеловеческих приматов, которые приспособились к жизни в городских и пригородных средах обитания.Известно, что они переносят зоонозные вирусы, включая флавивирусы, передаваемые комарами (вирус Зика, вирус денге, вирус лесной болезни Кьясанур). Предполагается, что у вируса Зика и вирусов желтой лихорадки будет множество возможных хозяев, которые еще предстоит обнаружить, и многие из них живут в тесной связи с людьми2. Также известно, что одомашненные виды разделяют большое количество вирусов с людьми и играют важную роль в усилении инфекций во время передачи от дикой природы человеку. Широкое распространение этих видов также означает более высокую вероятность контактов с людьми, что еще больше способствует передаче болезней от животных к людям.

Информация о возникновении SARS-CoV-2 и пандемии COVID-19

Исчерпывающие данные о 142 зоонозных вирусах и их хозяевах среди наземных млекопитающих позволяют понять, как нынешняя пандемия COVID-19, вызванная SARS-CoV-2, могла передаваться от животных к человеку. ТОРС, появившийся в 2002 году, возник у летучих мышей и небольшого вида хищников, циветт, как полагают, сыграл роль в распространении на рынках живых животных.

Исследование глобальных сдвигов: информационный бюллетень

Узнайте больше о результатах исследования, а также о последствиях для здоровья человека и сохранения окружающей среды.(PDF)

Наше понимание этих зоонозных вирусов и их млекопитающих-хозяев может помочь ученым разработать гипотезы для определения обстоятельств, ведущих к текущей пандемии COVID-19. Помимо определения источника зоонозных инфекций, такие наборы данных помогают нам определить, как нам нужно уменьшить контакт с дикой природой с высоким риском, особенно на рынках живых животных, торговле дикими животными, пещерах летучих мышей и уязвимых экосистемах, чтобы избежать появления вирусов. с пандемическим потенциалом в будущем.

— Д-р Пранав Судхир Пандит

1. de Wit E, van Doremalen N, Falzarano D, Munster VJ. SARS и MERS: последние сведения о новых коронавирусах. Обзоры природы микробиологии 2016; 14 (8): 523.

2. Пандит П.С., Дойл М.М., Смарт К.М., Янг CCW, Драп Г.В., Джонсон С.К. Прогнозирование резервуаров дикой природы и глобальной уязвимости к зоонозным флавивирусам. Nat Commun 2018; 9 (1): 5425.

границ | Коронавирусы в море

Введение

Текущая пандемия нового коронавируса (SARS-CoV-2) 2019 года вызвала интерес и обеспокоенность по поводу появления и сохранения коронавирусов в водных средах обитания.Хотя дистальное происхождение SARS-CoV-2 все еще не определено, но, вероятно, у наземных (летучие мыши или другие наземные животные; Andersen et al., 2020) коронавирусы также встречаются у водных млекопитающих и других многоклеточных животных в качестве патогенов. Учитывая сообщения о том, что SARS-CoV-2 может выделяться от пациентов с фекалиями в течение длительных периодов времени (Gu et al., 2020; Hindson, 2020; Wu et al., 2020; Yeo et al., 2020; Zhang et al., 2020) ) и, как и другие коронавирусы человека (Bibby and Peccia, 2013), могут быть обнаружены на объектах по очистке сточных вод (Lodder and De Roda Husman, 2020), возможно, что SARS-CoV-2 может быть занесен в водные среды обитания через сброс сточных вод и контакт с ними. зараженные рекреационные пользователи.Цель этого мини-обзора — обобщить известные в настоящее время морские (и, в более общем смысле, водные) коронавирусы, их присутствие в планктоне и их потенциальную устойчивость в водных средах обитания.

Разнообразие морских коронавирусов

Коронавирусы относятся к отряду Nidovirales , группе вирусов, число которых быстро увеличивается в основном в результате резкого увеличения количества исследований по метатранскриптомному секвенированию (Shi et al., 2016). Вирионы коронавируса имеют большие размеры (120–160 нм) и характеризуются булавовидными выступами на поверхности.Они несут геном оцРНК размером 25–32 т.п.н., на котором (от 5 ‘до 3’) обычно есть две открытые рамки считывания, кодирующие неструктурные гены, за которыми следуют структурные гены. Репликация коронавирусов происходит посредством рецепторно-опосредованного эндоцитоза, за которым следует цитоплазматическая репликация и сборка зрелых вирионов на поверхности эндопластического ретикулума и высвобождение путем экзоцитоза (Brian and Baric, 2005). Nidovirales в настоящее время состоят из восьми подотрядов ( Abnidovirineae , Arnidovirineae , Cornidovirineae , Mesnidovirineae , Monidovirineae , Ralovirineae 328328 Nanidovirineae (329328328)., 2018), а классификация вирусов подтверждена конкатенацией и филогенетическим анализом пяти доменов, кодирующих белок. SARS-CoV-2 принадлежит к семейству Coronaviridae , подсемейству Orthocoronavirinae и роду Betacoronavirus.

На сегодняшний день бетакоронавирусы не были выделены ни от одного морского животного. Однако альфакоронавирусы и гаммакоронавирусы описаны у морских млекопитающих (обзор в Schütze, 2016; Bossart and Duignan, 2018). К ним относятся альфакоронавирус тюленей гавани (Bossart and Schwartz, 1990), гаммакоронавирус тюленей тихоокеанских гаваней (Nollens et al., 2010), гаммакоронавирус белуги (Mihindukulasuriya et al., 2008) и гаммакоронавирус афалин (Woo et al., 2014). Эти вирусы отдаленно родственны SARS-CoV-2. Гаммакоронавирусы и альфакоронавирусы имеют небольшую гомологию с SARS-CoV-2 (рис. 1), но связаны с респираторными заболеваниями у ластоногих и китообразных. Гаммакоронавирусы и альфакоронавирусы связаны с респираторной секрецией и, возможно, связаны с пневмонией у тюленей (Nollens et al., 2010; Ng et al., 2011) и респираторных заболеваний у китообразных (Mihindukulasuriya et al., 2008), однако явной патологии не установлено. Известно, что дикие птицы являются резервуарами вирусов, а птицы, обитающие в основном в морской среде, также являются переносчиками коронавирусов. Например, новый коронавирус среди гаммакоронавирусов был обнаружен у американской сельди и больших черных чаек (Canuti et al., 2019). Интересно, что эти коронавирусы морских птиц относятся к той же кладе, что и коронавирусы морских млекопитающих (рисунок 1), что позволяет предположить, что в прошлом передача между этими животными происходила.Кроме того, и, возможно, предполагая, что разнообразие морской среды еще не полностью изучено, нидовирус (PsNV), выделенный из тихоокеанского лосося, имеет большее сходство с коронавирусами, чем с другими нидовирусами рыб или беспозвоночных. Интересно, что PsNV был локализован с помощью гибридизации in situ с тканью жабр, что предполагает аналогичный тканевый тропизм и стратегию заражения с другими респираторными коронавирусами (Mordecai et al., 2019, 2020). Морфология, организация генома и репликация морских гаммакоронавирусов очень похожи на человеческие коронавирусы (Mihindukulasuriya et al., 2008; Woo et al., 2014). Хотя морской гаммакоронавирус не культивировался, вирус инфекционного бронхита птичьего гаммакоронавируса (ИБК) имеет такое же проникновение, репликацию и распространение, что и коронавирусы человека. В то время как SARS-CoV-2 связывается с ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2) (Yan et al., 2020), IBV связывается с сиаловой кислотой, и, хотя оба вируса поражают в основном респираторные ткани, они могут иметь широкий тропизм и поражать системы многих органов (Winter et al., 2020). al., 2006; Promkuntod et al., 2014; Bande et al., 2016).

Фигура 1. Филогения репрезентативного Nidovirales на основе аминокислотных последовательностей ORF1a (репликазы). Близкородственные последовательности были удалены. Наконечники окрашены в зависимости от экосистемы и сформированы хозяином. Клада, выделенная красным, показывает филогенетическое расположение SARS-CoV-2 и близкородственных вирусов. Ветви масштабируются по количеству аминокислотных замен на сайт, и дерево имеет средний корень. Значения узлов показывают поддерживаемые значения FastTree (от 0 до 1).Аминокислотное выравнивание выполняли с использованием MAFFT (Katoh and Standley, 2013), дерево было построено с помощью FastTree (Price et al., 2010) и визуализировано с помощью ggtree (Yu et al., 2017).

Несколько нидоподобных вирусов были обнаружены у беспозвоночных в морской среде (Shi et al., 2016; Bukhari et al., 2018). Скрининг РНК-специфических вирусных метагеномов, полученных из астероидов (NCBI Accessions PRJNA253121 и SAMN08012637 — SAMN08012651; Hewson et al., 2014, 2018b), не дал окончательных последовательностей, подобных коронавирусу, хотя были обнаружены слабые совпадения, основанные на гомологии аминокислот (Hewson et al. ., 2018б). Анализ репрезентативного разнообразия Nidovirales показывает, что большинство исследований по обнаружению вирусов сосредоточено на наземных млекопитающих и птицах-хозяевах, но несколько водных представителей Nidovirales представлены поперек дерева (Рисунок 1), что позволяет предположить, что их отсутствие может быть связано с неадекватным отбором образцов. , а не ограниченный диапазон хостов. Становится ясно, что, несмотря на то, что многие недавно открытые вирусы остаются неклассифицированными, члены семейства Coronaviridae больше не ограничиваются вирусами птиц и млекопитающих, но также и беспозвоночными (Shi et al., 2018) рептилий (Shi et al., 2018), земноводных (Bukhari et al., 2018), а также, возможно, рыб (Mordecai et al., 2019; Рисунок 1). Наш анализ показывает, что нидовирусы, вероятно, обнаруживаются у всех животных, и что для более полного понимания разнообразия вирусов, встречающихся в этой среде, требуется гораздо более широкий отбор проб и метатранскриптомическое секвенирование морских организмов.

Чтобы оценить наличие коронавирусов в виде свободных вирионов в планктоне (т.е.вириопланктоне), мы провели скрининг планктона (> 0.2 мкм) метатранскриптомов Нью-Йоркских озер Фингер (NCBI, образцы SRR6281416 — SRR6281423), вирусных метагеномов реки Анакостия в Вашингтоне, округ Колумбия (номер доступа NCBI PRJNA637530), наряду с опубликованными виромами РНК из морского и пресноводного вириопланктона (Culley et al., 2003). 2006, 2014; Djikeng et al., 2009; Lang et al., 2009; Lopez-Bueno et al., 2015; Hewson et al., 2018a) с помощью BLAST, но они не дали окончательных последовательностей, подобных ортокоронавирусу. Zeigler et al. (2017) сообщили о коронавирусоподобных последовательностях в планктоне, извлеченном из Балтийского моря путем комбинированного отбора проб метатранскриптома и вирома, но пришли к выводу, что это, вероятно, было результатом заражения из источников человека.Хотя эти библиотеки представляют собой крошечную долю от общего разнообразия водных сред обитания и разнообразия водных животных, можно сделать вывод, что коронавирусы не представляют собой численно значимых компонентов сообществ вириопланктона.

Коронавирусы человека в морских экосистемах

Поскольку SARS-CoV-2 может попасть в морскую среду через сточные воды человека, важно понимать, какое влияние это может оказать на морскую жизнь (если таковая имеется). Стратегии наблюдения за сточными водами для выявления SARS-CoV-2 в настоящее время сформулированы для отслеживания эпидемиологии человека, поскольку они предшествуют заболеваемости среди населения (Daughton, 2020; Randazzo et al., 2020). Учитывая обнаружение нуклеиновых кислот SARS-CoV-2 в сточных водах (Ahmed et al., 2020; Lodder and De Roda Husman, 2020; Medema et al., 2020; Orive et al., 2020), коронавирусы могут быть занесены в водные среды обитания через городские или сельскохозяйственные стоки или со сточными водами. Действительно, появляющиеся на момент публикации отчеты указывают на присутствие SARS-CoV-2 в речной воде, принимающей неочищенные бытовые сточные воды (Guerrero-Latorre et al., 2020; Haramoto et al., 2020; Rimoldi et al., 2020). Коронавирусы человека (HCoV) теряют 99% инфекционности в сточных водах, прошедших первичную и вторичную очистку после 1.9–2,4 дня (Gundy et al., 2009). Исследование Ye et al. (2016) обнаружили, что вирус гепатита мышей (MHV; коронавирус) испытал 90% снижение инфекционности через 13 часов в неочищенных сточных водах при 25 ^o ° C, но инфекционность сохранялась дольше (36 часов) при 10 ^o C. Взятые вместе, эти исследования показывают, что неповрежденные частицы коронавируса могут выживать в сточных водах после выделения и могут присутствовать в прибрежных водах после сброса. Однако частицы коронавируса, вероятно, испытают значительный распад и потерю инфекционности после попадания в водную среду обитания.Вирусоподобные частицы, в состав которых входят как вирусы эукариот, так и фаги, разлагаются в морской воде со скоростью 2–4% h ^–1 (Heldal and Bratbak, 1991), что обычно считается результатом воздействия солнечного света (УФ -C-излучение) (Wommack et al., 1996; Wilhelm et al., 1998) и посредством взаимодействия с термолабильным органическим веществом, которое может включать нуклеазы и протеазы, присутствующие в морских микроорганизмах и свободные в окружающей среде (Noble and Fuhrman, 1997) . Различные вирусные группы могут иметь разную скорость распада частиц (Wilhelm et al., 1998), а распад вирусных частиц — это процесс, отличный от потери вирусной инфекционности (Wommack et al., 1996). Распад коронавирусов в природных водах не изучен. Несколько патогенов рыб, включая вирус вирусной геморрагической септицемии (VHSV; Rhabdovirus), вирус инфекционной анемии лосося (ISAV; ортомиксовирус), альфа-вирус лосося (SA; Togavirus) и вирус инфекционного гематопоэтического некроза (IHNV: Rhabdovirus), являются Hyatt, 2011), которые могут быть обнаружены в загонах для рыб или в аквариумах (Pinto et al., 1993) и природных вод (Lovdal, Enger, 2002). Oye и Rimstad (2001) сообщили о 3-кратном снижении титров ISAV и VHSV примерно через 50 и 9 часов соответственно в стерилизованной морской и пресной воде. Они также обнаружили, что вода в загоне для рыб увеличивает выживаемость вирусов по сравнению со стерилизованной водой. Skjold (2014) сообщил о 3-кратном снижении титра SA за 12 часов. Гарвер и др. (2013) обнаружили, что IHNV испытала трехкратное снижение титра вируса <24 ч, и что вирусный распад был намного меньше в открытой аквакультуре по сравнению с закрытыми системами аквакультуры или стерильной водой.Kocan et al. (2001) сообщили о потере 50% вирусной активности VHSV при инокулировании в естественную морскую воду. Следовательно, скорость снижения вирусной инфекционности вирусов с РНК-оболочкой может быть аналогична таковой для вируса вириопланктона в целом. Высокая скорость распада в морской воде (подробно описана выше) и высокая степень разбавления предполагают, что коронавирусы могут не сохраняться в течение длительного времени в естественных водах, что поможет минимизировать риск заражения любых потенциально восприимчивых хозяев в морской среде, которые могут действовать как резервуары для животных. вируса.Однако важно отметить, что выжившие вирионы могут потенциально инфицировать морских млекопитающих, поскольку китообразные и наземные млекопитающие имеют одинаковые рецепторные связывающие домены на ACE2 (Luan et al., 2020; Nabi and Khan, 2020), что может быть особенно выражено, когда такие виды возникают вблизи отводов городских сточных вод. Морские аэрозоли также могут представлять собой еще один механизм повторной интродукции в наземные среды обитания ниже по течению от выхода сточных вод (Baylor et al., 1977).

Сводка

Таким образом, коронавирусы редко встречаются в морских и пресноводных экосистемах в виде свободных вирионов, но это может быть связано с тем, что истинное разнообразие водных резервуаров еще недостаточно изучено.Могут быть нераспознанные коронавирусы, заражающие морских многоклеточных животных, выборка которых в настоящее время меньше, чем у наземных аналогов. Интродуцированные коронавирусы, такие как SARS-CoV-2, могут присутствовать в прибрежных морских водах, подверженных воздействию сточных вод, где они подвергаются физическому распаду и утрате инфекционности со скоростью, аналогичной другим водным вирусам. Рекомендуется мониторинг SARS-CoV-2 в стоках сточных вод в эти места обитания, поскольку он может служить руководством для рекреационных пользователей и рыбаков по оценке риска, особенно когда такие вирусы могут быть сконцентрированы, e.g., фильтрующими питающимися организмами или береговыми ветрами. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять естественное разнообразие коронавирусов в морских многоклеточных животных с помощью широких вирусных обследований.

Авторские взносы

Рукопись написали

GM и IH. Оба автора внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Эта работа была поддержана грантами NSF OCE-1737127 и OCE-1537111 для IH. GM поддерживается программой стипендий Liber Ero.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят Кертиса Саттла за комментарии к раннему черновику рукописи.

Список литературы

Ахмед В., Энджел Н., Эдсон Дж., Бибби К., Бивинс А., Обрайен Дж. У. и др. (2020). Первое подтвержденное обнаружение SARS-CoV-2 в неочищенных сточных водах в Австралии: доказательство концепции надзора за сточными водами COVID-19 в сообществе. Sci. Total Environ. 728: 138764. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2020.138764

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Андерсен, К.Г., Рамбо, А., Липкин, В. И., Холмс, Э. К., и Гарри, Р. Ф. (2020). Проксимальное происхождение SARS-CoV-2. Nat. Med. 26, 450–452. DOI: 10.1038 / s41591-020-0820-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Банде Ф., Аршад С. С., Омар А. Р., Бежо М. Х., Абубакар М. С. и Абба Ю. (2016). Патогенез и подходы к диагностике инфекционного бронхита птиц. Adv. Virol. 2016: 4621659.

Google Scholar

Бейлор, Э., Бейлор, М., Бланшар, Д., Сыздек, Л., и Аппель, К. (1977). Перенос вирусов от прибоя к ветру. Наука 198, 575–580. DOI: 10.1126 / science.918656

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боссарт, Г. Д., Дуиньян, П. Дж. (2018). Новые вирусы у морских млекопитающих. CAB Rev. 13: 052.

Google Scholar

Боссарт, Г. Д., и Шварц, Дж. К. (1990). Острый некротический энтерит, связанный с подозрением на коронавирусную инфекцию у трех морских тюленей ( Phoca vitulina ). J. Zoo Wildlife Med. 21, 84–87.

Google Scholar

Брайан, Д. А., и Барик, Р. С. (2005). «Структура и репликация генома коронавируса», в Coronavirus Replication and Reverse Genetics , ed. Л. Энжуанес (Берлин: Springer), 1–30. DOI: 10.1007 / 3-540-26765-4_1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бухари К., Малли Г., Гуляева А. А., Чжао Л., Цзян Дж. И Нойман Б. В. (2018). Описание и начальная характеристика метатранскриптомных нидовирусоподобных геномов из предложенного нового семейства Abyssoviridae и из сестринской группы к Coronavirinae , предлагаемому роду Alphaletovirus. Вирусология 524, 160–171. DOI: 10.1016 / j.virol.2018.08.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канути, М., Кройер, А. Н. К., Ойкич, Д., Уитни, Х. Г., Робертсон, Г. Дж., И Ланг, А. С. (2019). Открытие и характеристика новых РНК-вирусов у водных диких птиц Северной Америки. Вирусы 11: 768. DOI: 10.3390 / v110

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Калли, А.И., Мюллер, Дж.А., Белкейд, М., Вуд-Чарлсон, Э. М., Пуассон, Г., и Стюард, Г. Ф. (2014). Характеристика РНК-вирусов в тропической морской воде с использованием целевой ПЦР и метагеномики. мБио 5: e01210-14.

Google Scholar

Гарвер К. А., Махони А. А., Стукки Д., Ричард Дж., Ван Венсель К. и Форман М. (2013). Оценка параметров, влияющих на передачу вируса инфекционного кроветворного некроза (IHNV) через воду у атлантического лосося ( Salmo salar ). PLoS ONE 8: e82296. DOI: 10.1371 / journal.pone.0082296

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гу Дж., Хань Б. и Ван Дж. (2020). COVID-19: желудочно-кишечные проявления и потенциальная фекально-оральная передача. Гастроэнтерология 158, 1518–1519. DOI: 10.1053 / j.gastro.2020.02.054

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Герреро-Латорре, Л., Бальестерос, И., Вильякрес, И., Гранда-Альбужа, М.Г., Фрейре, Б., Риос-Тома, Б. (2020). Первое обнаружение SARS-CoV-2 в речной воде: последствия для стран с низким уровнем санитарии. medRxiv [Препринт]. DOI: 10.1101 / 2020.06.14.20131201

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ганди П. М., Герба С. П. и Пеппер И. Л. (2009). Выживание коронавирусов в воде и сточных водах. Food Environ. Virol. 1, 10–14.

Google Scholar

Харамото, Э., Малла, Б., Такали, О., и Китадзима, М.(2020). Первое экологическое наблюдение на предмет наличия РНК SARS-CoV-2 в сточных и речных водах в Японии. Sci. Total Environ. 737: 140405. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2020.140405

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Heldal, M., and Bratbak, G. (1991). Производство и распад вирусов в водной среде. Mar. Ecol. Прог. Сер. 72, 205–212. DOI: 10.3354 / meps072205

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хьюсон, И., Бистолас, К. С. И., Баттон, Дж. Б., и Джексон, Э. У. (2018a). Встречаемость и сезонная динамика вирусных генотипов РНК в трех контрастных озерах умеренного пояса. PLoS One 13: e0194419. DOI: 10.1371 / journal.pone.0194419

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hewson, I., Bistolas, K. S. I., Carde, E. M. Q., Button, J. B., Foster, P.J., Flanzenbaum, J. M., et al. (2018b). Изучение сложной связи между вирусной экологией, окружающей средой и звездным голоданием в северо-восточной части Тихого океана. Фронт. Mar. Sci. 5:77. DOI: 10.3389 / fmars.2018.00077

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хьюсон, И., Баттон, Дж. Б., Гуденкауф, Б. М., Майнер, Б., Ньютон, А. Л., Гайдос, Дж. К. и др. (2014). Дензовирус связан с болезнью, вызываемой морскими звездами, и с массовой смертностью. Proc. Natl. Акад. Sci. США 111, 17276–17283.

Google Scholar

Като, К., Стэндли, Д. М. (2013). Программное обеспечение MAFFT для множественного выравнивания последовательностей, версия 7: улучшения производительности и удобства использования. Мол. Биол. Evol. 30, 772–780. DOI: 10.1093 / molbev / mst010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кинг, А. М. К., Лефковиц, Э. Дж., Мушегян, А. Р., Адамс, М. Дж., Дутиль, Б. Е., Горбаленя, А. Е. и др. (2018). Изменения в таксономии и Международный кодекс классификации и номенклатуры вирусов, ратифицированные международным комитетом по таксономии вирусов (2018 г.). Arch. Virol. 163, 2601–2631.

Google Scholar

Коджан, Р.М., Хершбергер, П. К., и Элдер, Н. Е. (2001). Выживание североамериканского штамма вируса вирусной геморрагической септицемии (VHSV) в фильтрованной морской воде и морской воде, содержащей яичниковую жидкость, сырую нефть и обогащенную сывороткой культуральную среду. Dis. Акват. Орган. 44, 75–78. DOI: 10.3354 / dao044075

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лэнг, А.С., Райз, М.Л., Калли, А.И., и Стюард, Г.Ф. (2009). РНК-вирусы в море. FEMS Microbiol.Ред. 33, 295–323.

Google Scholar

Лоддер, В., и Де Рода Хусман, А. М. (2020). SARS-CoV-2 в сточных водах: потенциальный риск для здоровья, но также источник данных. Ланцет Гастроэнтерол. Гепатол. 5, 533–534. DOI: 10.1016 / s2468-1253 (20) 30087-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лопес-Буэно, А., Растрохо, А., Пейро, Р., Аренас, М., и Алками, А. (2015). Экологическая связанность формирует квазивидовую структуру РНК-вирусов в антарктическом озере. Мол. Ecol. 24, 4812–4825. DOI: 10.1111 / mec.13321

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Медема, Г., Хейнен, Л., Эльсинга, Г., Италиандер, Р., и Брауэр, А. (2020). Присутствие РНК SARS-Coronavirus-2 в сточных водах и корреляция с зарегистрированной распространенностью COVID-19 на ранней стадии эпидемии в Нидерландах. Environ. Sci. Technol. Lett. 7, 511–516.

Google Scholar

Михиндукуласурия, К.А., Ву, Г., Сент-Леже, Дж., Нордхаузен, Р. У. и Ван, Д. (2008). Идентификация нового коронавируса у белухи с помощью панвирусного микрочипа. J. Virol. 82, 5084–5088. DOI: 10.1128 / jvi.02722-07

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мордехай, Г. Дж., Ди Чикко, Э., Гюнтер, О. П., Шульце, А. Д., Каукинен, К. Х., Ли, С. и др. (2020). Новые вирусы лосося в Британской Колумбии обнаружены с помощью панели биомаркеров вирусного иммунного ответа и метатранскриптомного секвенирования. bioRxiv [Препринт]. DOI: 10.1101 / 2020.02.13.948026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мордехай, Г. Дж., Миллер, К. М., Ди Чикко, Э., Шульце, А. Д., Каукинен, К. Х., Минг, Т. Дж. И др. (2019). Вымирающий дикий лосось, зараженный недавно обнаруженными вирусами. eLife 8: e47615.

Google Scholar

Наби, Г., и Хан, С. (2020). Риск пневмонии COVID-19 у водных млекопитающих. Environ. Res. 188, 109732–109732.

Google Scholar

Нг, Ф.Ф. Т., Уиллер, Э., Грейг, Д., Вальцек, Т. Б., Гулланд, Ф., и Брейтбарт, М. (2011). Метагеномная идентификация нового анелловируса в образцах легких тихоокеанского морского тюленя ( Phoca vitulina richardsii ) и его обнаружение в образцах, полученных за несколько лет. J. Gen. Virol. 92, 1318–1323. DOI: 10.1099 / vir.0.029678-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нобл Р. Т. и Фурман Дж. А. (1997). Распад вируса и его причины в прибрежных водах. Заявл. Environ. Microbiol. 63, 77–83. DOI: 10.1128 / aem.63.1.77-83.1997

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нолленс, Х. Х., Веллехан, Дж. Ф., Арчер, Л., Лоуэнстайн, Л. Дж., И Гулланд, Ф. М. (2010). Обнаружение респираторного коронавируса в тканях, заархивированных во время эпизоотии пневмонии у тихоокеанских морских котиков Phoca vitulina richardsii . Dis. Акват. Орган. 90, 113–120. DOI: 10.3354 / dao02190

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Орив, Г., Лертксунди, У., и Барсело, Д. (2020). Раннее обнаружение вспышки SARS-CoV-2 с помощью эпидемиологии сточных вод. Sci. Total Environ. 732: 139298. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2020.139298

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ой, А. К., и Римстад, Э. (2001). Инактивация вируса инфекционной анемии лосося, вируса вирусной геморрагической септицемии и вируса инфекционного некроза поджелудочной железы в воде с использованием УФ-излучения. Dis. Акват. Орган. 48, 1–5.DOI: 10.3354 / dao048001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пинто, Р. М., Хофре, Дж., Абад, Ф. X., Гонсалес-Данкаарт, Дж. Ф. и Бош, А. (1993). Концентрация вирусов в оболочке рыб из больших объемов воды. J. Virol. Методы 43, 31–40. DOI: 10.1016 / 0166-0934 (93)

-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Промкунтод, Н., Ван Эйндховен, Р. Э., Де Вриз, Г., Грёне, А., и Верхей, М. Х. (2014). Картирование рецептор-связывающего домена и аминокислот, критических для прикрепления в спайковом белке вируса птичьего коронавируса инфекционного бронхита. Вирусология 448, 26–32. DOI: 10.1016 / j.virol.2013.09.018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рандаццо В., Тручадо П., Куэвас-Феррандо Э., Симон П., Альенде А. и Санчес Г. (2020). РНК SARS-CoV-2 в сточных водах предполагала появление COVID-19 в регионе с низкой распространенностью. Water Res. 181: 115942. DOI: 10.1016 / j.watres.2020.115942

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Римольди, С.Г., Стефани Ф., Джигантиелло А., Полеселло С., Командаторе Ф., Милето Д. и др. (2020). Присутствие и жизнеспособность вируса SARS-CoV-2 в сточных водах и реках. medRxiv [Препринт]. DOI: 10.1101 / 2020.05.01.20086009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шютце, Х. (2016). «Глава 20 — коронавирусы в водных организмах», в Aquaculture Virology , ред. Ф. С. Б. Кибенге и М. Г. Годой (Сан-Диего, Калифорния: Academic Press), 327–335. DOI: 10.1016 / b978-0-12-801573-5.00020-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Shi, M., Lin, X.-D., Chen, X., Tian, ​​J.-H., Chen, L.-J., Li, K., et al. (2018). История эволюции РНК-вирусов позвоночных. Природа 556, 197–202. DOI: 10.1038 / s41586-018-0012-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Shi, M., Lin, X. D., Tian, ​​J.H., Chen, L.J., Chen, X., Li, C.X., et al. (2016). Новое определение виросферы РНК беспозвоночных. Природа 540, 539–543.DOI: 10.1038 / природа20167

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Skjold, P. (2014). Выживание альфавируса лососевых в морской воде в различных физических условиях. к.т.н. докторская диссертация, Бергенский университет, Берген.

Google Scholar

Вильгельм С. В., Вайнбауэр М. Г., Саттл К. А. и Джеффри В. Х. (1998). Роль солнечного света в удалении и восстановлении вирусов в море. Лимнол. Oceanogr. 43, 586–592.DOI: 10.4319 / lo.1998.43.4.0586

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Винтер, К., Швегманн-Весселс, К., Кавана, Д., Нойман, У. и Херрлер, Г. (2006). Сиаловая кислота является детерминантой рецептора инфицирования клеток вирусом птичьего инфекционного бронхита. J. Gen. Virol. 87, 1209–1216. DOI: 10.1099 / vir.0.81651-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уоммак, К. Э., Хилл, Р. Т., Мюллер, Т. А., и Колвелл, Р. Р.(1996). Влияние солнечного света на жизнеспособность и структуру бактериофагов. Заявл. Environ. Microbiol. 62, 1336–1341. DOI: 10.1128 / aem.62.4.1336-1341.1996

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Woo, P. C., Lau, S. K., Lam, C. S., Tsang, A. K., Hui, S. W., Fan, R. Y., et al. (2014). Обнаружение нового коронавируса афалин позволяет выявить особый вид коронавируса морских млекопитающих в Gammacoronavirus . J. Virol. 88, 1318–1331. DOI: 10.1128 / jvi.02351-13

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, Y., Guo, C., Tang, L., Hong, Z., Zhou, J., Dong, X., et al. (2020). Длительное присутствие вирусной РНК SARS-CoV-2 в образцах фекалий. Ланцет Гастроэнтерол. Гепатол. 5, 434–435. DOI: 10,1016 / с2468-1253 (20) 30083-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янь Р., Чжан Ю., Ли Ю., Ся Л., Го Ю. и Чжоу К. (2020). Структурная основа распознавания SARS-CoV-2 полноразмерным человеческим ACE2. Наука 367, 1444–1448. DOI: 10.1126 / science.abb2762

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Е. Ю., Элленберг, Р. М., Грэм, К. Э., и Виггинтон, К. Р. (2016). Выживаемость, разделение и восстановление вирусов в неочищенных городских сточных водах. Environ. Sci. Technol. 50, 5077–5085. DOI: 10.1021 / acs.est.6b00876

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йео, К., Каушал, С., и Йео, Д. (2020). Поражение кишечника коронавирусом: возможна ли фекально-оральная передача SARS-CoV-2? Ланцет Гастроэнтерол. Гепатол. 5, 335–337. DOI: 10.1016 / s2468-1253 (20) 30048-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yu, G., Smith, D. K., Zhu, H., Guan, Y., and Lam, T. T.-Y. (2017). ggtree: пакет r для визуализации и аннотации филогенетических деревьев с их ковариатами и другими связанными данными. Methods Ecol. Evol. 8, 28–36.DOI: 10.1111 / 2041-210x.12628

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zeigler, A. L., Mccrow, J. P., Ininbergs, K., Dupont, C. L., Badger, J. H., Hoffman, J. M., et al. (2017). Виром Балтийского моря: разнообразие и транскрипционная активность ДНК- и РНК-вирусов. mСистемы 2: e00125-16.

Google Scholar

австралийских мегапожаров сожгли критически важную среду обитания «уязвимых» летучих мышей-носителей вируса

УНИВЕРСИТЕТСКИЙ ПАРК, Пенсильвания. — По данным исследование, проведенное учеными из Пенсильванского университета и Университета Нового Южного Уэльса.Беспрецедентные пожары включали сожжение 34% кормовой среды сероголовых летучих лисиц, которые, как известно, являются переносчиками смертельных вирусов Lyssa и Hendra.

«Пожары необходимы для сохранения биоразнообразия экосистем во всем мире», — сказала Нита Бхарти, доцент кафедры биологии Пенсильванского университета. «Тем не менее, обширные пожары высокой интенсивности, число которых увеличивается в результате изменения климата, могут нанести вред биоразнообразию и, в конечном итоге, угрожать здоровью человека».

В своем исследовании, опубликованном 1 апреля в журнале Global Ecology and Conservation, Бхарти и ее коллеги изучали случаи лесных пожаров с 2012 по 2020 годы в восточных австралийских штатах Квинсленд, Новый Южный Уэльс, Австралийская столичная территория и Виктория. самая высокая плотность населения, самое высокое биоразнообразие и самые большие участки оставшихся лесных местообитаний.Используя данные о заболеваемости из системы NASA по информации о пожарах для системы управления ресурсами, исследователи определили общую площадь сожженных пожаров, количество уникальных пожаров, долю площади, сожженной пожарами средней величины (более 100 гектаров), и долю сожженной площади. мега-пожарами (более 10 000 га) за каждый год. Ученые также использовали снимки LANDSAT для изучения количества засаженных деревьями земель, которые присутствовали в течение каждого года.

Команда обнаружила, что во время сезона лесных пожаров 2019-2020 гг. Сгорело 29 148 уникальных пожаров 8.3 миллиона гектаров, и многие пожары были на порядок больше, чем в предыдущие пожарные сезоны. Из этих пожаров 67 были мега-пожарами, в результате которых сгорело 62,5% всей пострадавшей территории, в основном в критических лесных ландшафтах. Напротив, предыдущие пожарные сезоны характеризовались небольшими разрозненными пожарами в основном в саваннах и нелесных областях.

«Дикая природа часто может сохраняться или перемещаться в небольших пожарах, но эти более крупные пожары разрушительны в краткосрочной и долгосрочной перспективе для многих видов», — сказала Кристина Фауст, научный сотрудник Центра динамики инфекционных заболеваний, Пенсильвания.

Седоголовые летучие лисицы являются важными опылителями естественных эвкалиптовых лесов и помогают в восстановлении растительности после пожаров; тем не менее, они могут быть опасными, когда они встречаются рядом с человеческими популяциями, потому что, как известно, они переносят и передают вирус Lyssa и вирус Hendra, оба из которых могут быть смертельными для человека.

ИЗОБРАЖЕНИЕ: Рене Ригал, Unsplash

Одним из пораженных видов является зависящая от плодов и нектара седая летучая лисица (Pteropus poliocephalus), которая классифицируется как «уязвимая» из-за потери среды обитания и нарушений со стороны человека в прошлом.

«Седоголовые летучие лисицы являются важными опылителями естественных эвкалиптовых лесов и помогают в восстановлении растительности после пожаров», — сказала Келси Барановски, аспирант кафедры биологии Пенсильванского университета. «Но они могут быть опасными, когда они встречаются рядом с человеческими популяциями, потому что, как известно, они переносят и передают вирус Lyssa и вирус Hendra, оба из которых могут быть фатальными для человека».

«Уровень смертности людей от этих вирусов высок — почти 100% для Lyssa и около 60% для Hendra, но случаи заражения в настоящее время редки», — сказал Барановски.

Чтобы понять, как лесные пожары повлияли на летучих лисиц, группа, в которую также входила Пегги Эби, старший преподаватель Университета Нового Южного Уэльса, изучила количество поселений, их местонахождение и заселенность, используя данные, полученные через Национальный мониторинг летучих лисиц. Программа. Они также рассчитали общую среду обитания для кормления, зимнюю среду обитания и площадь сожжения для каждого насеста. Они определили зимнюю среду обитания как те области, которые содержат наиболее надежные и продуктивные пищевые ресурсы зимой.

Используя данные теплового спутника, ученые обнаружили, что недавние мегапожары сожгли 2,8 миллиона гектаров общей среды обитания летучих мышей, или 33,7%, в то время как предыдущий, наиболее похожий сезон пожаров привел к сожжению только 3,7% общей среды обитания пищи. . Из 324 насестов, которые недавно использовались летучими мышами, в 77 было сожжено более одной пятой их общей среды обитания для кормления. Зимняя среда обитания также сильно пострадала от пожаров 2019-20 гг .; например, одинокий насест испытал 68.Сгорело 5% его зимней кормовой среды.

Используя данные предыдущего сезона пожаров, команда показала, что на присутствие сероголовых летучих лисиц на ночевках существенно повлияла общая несгоревшая площадь зимних местообитаний, где места обитания с более многочисленными несгоревшими зимними местообитаниями с большей вероятностью были заняты. летучими мышами в любое время года.

«Утрата среды обитания этих летучих мышей представляет собой не только угрозу сохранению биоразнообразия, но также может загнать животных в городскую среду, где они с большей вероятностью передадут вирус людям», — сказал Барановски.«Предыдущие исследования предлагали сохранить и восстановить критически важные ресурсы для привлечения летучих лисиц подальше от населенных пунктов, чтобы снизить риск передачи вируса».

Наконец, команда определила важные области для управления ресурсами дикой природы и поддержки здоровья экосистем в ближайшие десятилетия.

«Наиболее важными областями, которые необходимо отслеживать и сохранять, являются несгоревшие зимние места обитания рядом с сильно пострадавшими населенными пунктами, поскольку теперь они служат спасательным кругом для перемещенного населения», — сказал Барановски.

Фауст отметил, что масштабы лесных пожаров, вероятно, увеличатся по мере изменения климата, а их площадь увеличится.

«Несмотря на то, что это был плохой год, по прогнозам, это не худший год, который может случиться для Австралии», — сказала она. «Важно действовать сейчас, чтобы пересадить важнейшие виды, которые летучие мыши используют в качестве среды обитания и пищи, и стратегически объединить существующие участки леса вместе, чтобы повысить общее качество среды обитания».

COVID-19 является ярким примером того, как потеря среды обитания и другие нарушения экосистем, вызванные деятельностью человека, могут привести к проникновению вирусов диких животных в людей.

«Утрата среды обитания, вероятно, была фактором, способствовавшим тому, что SARS-CoV-2 превратился в промежуточный вид, а затем в человека», — сказал Бхарти. «Этот процесс передачи зоонозов происходил много раз на протяжении всей истории, и мы будем продолжать наблюдать его все чаще, по мере дальнейшего нарушения природных территорий».

Национальный научный фонд, программа PREEMPT Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США и Институт наук о жизни Хака в Пенсильвании поддержали это исследование.

.