Тайны вирусов

...тысячи лет идет эта тихая невидимая война человека и вирусов...

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Союзные вирусы

Пожиратели бактерий

Итак, складывается впечатление: вирусы - паразиты, разносчики болезней - ничего хорошего ждать от них не приходится...
Однако не будем спешить с выводом. Может быть, и в микромире у человека найдутся друзья?
Еще в начале первой мировой войны в печати появилась статья английского врача Ганкена, который много лет работал в Индии. Он обратил внимание на тот факт, что вода в некоторых реках этой страны обладает удивительным свойством - она уничтожает болезнетворных микробов. Например, загрязненная вода в реке Джамна (приток Ганга) во время исследования в одном месте содержала до ста тысяч микробов на миллилитр, а через пять километров по течению - в тысячу раз меньше. Сообщение это прошло незамеченным - в Европе были заботы поважнее: шла война.
В 1915 году появилась работа английского микробиолога Творта "Исследования над сущностью ультрамикроскопических вирусов". В ней рассказывалось о том, что при выращивании бактерий-стафилококков в твердой питательной среде (агаре) вдруг стали появляться просветленные места, напоминающие округлые кусочки стекла. Если к таким стекловидным колониям притронуться стерильной палочкой, а затем коснуться ею пласта культуры стафилококков, то в местах касаний разовьются такие же стеклянные образования. Что же это такое?
Ответить на этот вопрос удалось канадскому бактериологу Феликсу Д'Эреллю. В 1917 году он работал в госпитале Пастеровского института в Париже, где проводил эксперименты: от больных холерой выделял возбудителей болезни - вибрионы и затем выращивал их в питательном бульоне. При этом бульон постепенно становился мутным. Но однажды произошло чудо - бульон в одной из пробирок неожиданно стал светлеть. Д'Эрелля заинтересовало это удивительное явление. Он пропустил просветленный бульон через мельчайший фильтр, задерживающий бактерии, а полученной жидкостью обработал пробирки. Вскоре и в них помутнение исчезло, а вместе с ним таинственно пропали многочисленные холерные вибрионы.
Д'Эрелль понял, что причиной были какие-то ультрамикроскопические существа, содержащиеся в профильтрованной жидкости, и назвал их бактериофагами, что в переводе означает пожиратели бактерий. Размеры их были столь ничтожны, что даже едва различимые в микроскоп микробы выглядели перед таким крошечным существом, как слон против Моськи. Однако в отличие от Моськи эти микросущества без труда справлялись с "огромным" противником. Конечно же, это была разновидность нового вируса, паразитирующего на бактерии. И Д'Эрелль это сразу понял.
К 1921 году, когда был накоплен уже достаточно большой материал о природе и действии этой группы вирусов, он рассказал о них в своем знаменитом труде "Бактериофаг и его значение для иммунитета". Многие положения этой книги остаются неизменными до наших дней.
Позднее были обнаружены бактериофаги, паразитирующие на других микроорганизмах. Пожиратели бактерий пополнили лечебный арсенал медиков и оказались весьма эффективными, особенно в борьбе с кишечными инфекциями: холерой, дизентерией, брюшным тифом. Вплоть до открытия антибиотиков они оставались самым действенным средством лечения больных, а также использовались для профилактики инфекционных заболеваний.
Сейчас уже хорошо известно устройство и действие бактериофагов. На снимках, сделанных под электронным микроскопом, они удивительно напоминают ручные гранаты. Как и все остальные вирусы, бактериофаги состоят из закрученной в спираль молекулы РНК или ДНК, которая располагается в головке и представляет собой своеобразный "взрывчатый заряд". Снаружи нуклеиновая кислота прикрыта белковой оболочкой, образующей подобие ручки или стилета. Действует бактериофаг, как микрошприц: стилет вонзается в оболочку чувствительной бактерии и протыкает ее; белковые молекулы при этом сокращаются и впрыскивают внутрь нуклеиновую кислоту, пустой чехол остается за пределами микроорганизма. Таким образом, отпадает этап внутриклеточного "раздевания" вируса.
В дальнейшем поведение бактериофага, в общем, напоминает действие вирусов, паразитирующих в обычных клетках. В теле пораженной бактерии начинается интенсивное образование нуклеиновых кислот вируса. При этом с ДНК-овых фагов снимаются многочисленные копии вирусных РНК, которые в дальнейшем выполняют роль матрицы для синтеза белков фага. Точно так же как в живых клетках, вирус должен устранить конкуренцию самой бактерии. Действительно, опыты подтверждают, что пораженный фагом микроб теряет способность контроля над собственным обменом веществ, который теперь целиком подчинен быстрейшему новообразованию фаговых частиц. Их композиция из молекул нуклеиновой кислоты и белка так же как и у других вирусов происходит автоматически. Если образование нуклеиновых "боеголовок" запаздывает, могут появляться дефектные пустые фаги, напоминающие вирусы-бублики. Разумеется, такие "безголовые" частицы для бактерий не опасны.
После того как в разбухшем теле микроба накопятся десятки и даже сотни новоиспеченных "гранат", им необходимо выбраться. И бактериофаги предусмотрели это: они образуют фермент - лизин, который "взрывает" тело бактерии, и из него в окружающую среду выпадает многочисленное фаговое потомство. Процесс этот протекает очень быстро - от момента впрыскивания нуклеиновой кислоты до появления молодых фагов проходит всего лишь от пятнадцати минут до часа.
Когда были открыты бактериофаги, американский писатель Синклер Льюис написал роман "Эрроусмит", в котором он изобразил, как с помощью пожирателей бактерий ученые хотели одержать полную победу над инфекционными заболеваниями. Подобные же иллюзии позднее возникали и после открытия антибиотиков.
Однако не следует забывать о том, что в биологии, как и в физике, каждому действию оказывается противодействие, на этом зиждется вся борьба за существование. Ученые столкнулись с тем, что некоторые бактерии научились избегать разрушительного действия фагов. Изучение этих случаев привело к открытию так называемых "умеренных" фагов. Оказалось, что, подобно латентным вирусам, бактериофаги не всегда ведут себя как пожиратели микробов. Иногда они подстраиваются к наследственному веществу бактерии и длительное время находятся в нем, ничем не выдавая своего присутствия. По-видимому, это объясняется тем, что в отличие от других клеток бактерии не содержат ядра: весь их наследственный аппарат представлен как бы одной длинной хромосомой, у которой с ДНК фага устанавливаются довольно сложные взаимоотношения.