Я познаю мир. Ботаника

От момента встречи фага с бактерией до ее гибели проходит всего 15–20 минут. При этом из одной клетки выходит до нескольких тысяч новых частиц фага, и каждая из этих частиц в свою очередь может заразить здоровую клетку и через короткое время разрушить ее, произведя на свет новое поколение невидимых убийц. Процесс размножения фагов продолжается до тех пор, пока не будут уничтожены все чувствительные (т.е. не имеющие иммунитета) к фагу бактерии.

Возбудитель гриппа за один цикл размножения производит около 100 новых вирусных частиц. По мере созревания они поднимаются к поверхности клетки и медленно проникают через ее оболочку, одеваясь в нее. Клетка работает на износ и, после того как ее способность производить вирусные частицы истощается, разрушается и гибнет.

В истории человечества вирусы сыграли не меньшую роль, чем болезнетворные бактерии. Грозные эпидемии вирусных заболеваний уносили жизни миллионов людей. Так, по приблизительным расчетам, в XVIII веке от оспы (а это заболевание вызывается именно вирусом) умерло 60 миллионов человек.

Одним из самых страшных бедствий в истории была эпидемия гриппа 1918–1919 гг., когда от «испанки», как называли тогда грипп, в одной только Великобритании погибло 150 000 человек. В Индии от болезни погибло более 5 миллионов человек, а общее число людей, убитых болезнью, превзошло количество погибших в Первой мировой войне.

Вирусу–возбудителю желтой лихорадки обязана своей независимостью Республика Гаити. Французская армия, посланная Наполеоном, с легкостью разбила повстанцев, но не смогла закрепить победу из–за эпидемии желтой лихорадки: из 25.000 французов выжило и вернулось на родину только 3000 человек.

Исследование невидимок

Увидеть вирусы удалось только в 40–х годах XX века, но об их существовании человек узнал гораздо раньше, задолго до изобретения электронного микроскопа. Еще в 1892 году молодым русским ботаником Дмитрием Иосифовичем Ивановским был открыт возбудитель табачной мозаики.

В конце XIX века табачные плантации Украины и Бессарабии поразило странное заболевание: на листьях растений стали появляться желтоватые пятна, урожайность табачных плантаций резко упала. Причину заболевания многие исследователи искали в неправильной агротехнике выращивания табака. Табаководы обвиняли в снижении урожая и солнечные лучи, и холодные ночи и туманы, а немецкий ученый Адольф Майер полагал, что причиной болезни является бактерия, но увидеть эту загадочную бактерию ему никак не удавалось.

Табак виргинский

Для того чтобы определить, заразна ли эта болезнь, Ивановский попробовал искусственно заразить здоровые растения табака. Для этого он набирал вытяжку из заболевших растений в тонкие трубочки и втыкал их в жилку здорового листа. На двадцатый день эксперимента заболели все зараженные растения. Итак, болезнь заразна... Но где же заразное начало? Сколько ни просиживал Ивановский за микроскопом, возбудителя заболевания обнаружить не удавалось.

Может быть, микробов очень мало? Но все попытки вырастить загадочные микроорганизмы на искусственных питательных средах заканчивались ничем.

Тогда ученый решил использовать фарфоровый фильтр, который имеет такие маленькие поры, что через них не проходят даже бактерии. Но сок больных растений, пропущенный через тончайший фильтр, продолжал оставаться заразным, а на фарфоровых порах микробов обнаружить не удавалось.

В чем же дело? Возможны были два решения. Первое – заразное начало – яд, выделяемый микроорганизмом, которого еще не удалось увидеть. Но это предположение показалось Ивановскому неправдоподобным. Ведь при переносе сока от одного растения к другому яд должен разбавляться, становиться всё менее концентрированным и, следовательно, менее опасным, но этого не происходило. Значит, должен существовать какой–то возбудитель, гораздо меньших размеров, чем все известные бактерии. В пораженных клетках Ивановский постоянно находил странные кристаллические включения. Ученый смело связал существование этих кристаллов с заболеванием табачной мозаикой. Так был открыт мельчайший возбудитель болезни растений, а вирусы получили свое первое название – кристаллы Ивановского.

Эти мельчайшие болезнетворные микроорганизмы, проходящие через тончайшие фарфоровые фильтры, впоследствии были названы нидерландским ботаником Мартином Бейеринком «фильтрующимися вирусами»; со временем название сократилось до одного слова. Слово «вирус» в латинском языке обозначает «яд», таким образом, название, предложенное М. Бейеринком, означает «яд, проходящий через фильтр».

Через пять лет после открытия вируса табачной мозаики два немецких исследователя Лефлер и Фрош обнаружили вирус ящура, вызывающий тяжелое заболевание лошадей. А спустя еще 20 лет, в 1917 году, канадский ученый Феликс Д’Эрелль и независимо от него .английский исследователь Туорт открыли новую группу вирусов, поражавших бактерии. Они были названы бактериофагами (или просто фагами) – пожирателями бактерий.

Постепенно были обнаружены и описаны сотни вирусов, вызывающих самые разнообразные заболевания человека и животных, растений и бактерий. К настоящему времени их известно уже более двух тысяч, и с каждым годом становятся известны все новые и новые разновидности вирусов.

«Полезные» вирусы

Не нужно думать, что вирусы доставляют человеку одни неприятности. С помощью вирусов были получены многие сорта цветов, чья пестрая окраска – результат вирусной инфекции, передающейся от поколения к поколению. Пестролепестность тюльпанов вызывает вирус, переносимый тлями. Пестрые тюльпаны можно видеть на картинах Рембрандта и в старых ботанических альбомах. По сути, эти живописные свидетельства являются первыми указаниями на существование вирусных болезней растений, хотя, конечно, в середине XVII века никто и не подозревал о существовании вирусов. В то время пестролистные тюльпаны ценились очень высоко – невеста почитала себя счастливой, если в ее приданом был больной цветок «пестрого» тюльпана.

Джут

Недавно было установлено, что растение джут (источник грубых волокон для канатов и мешков) растет лучше и дает больший урожай, когда поражен вирусным заболеванием – некротической мозаикой риса.

В некоторых странах вирусы, паразитирующие на насекомых, с успехом используются в биологической борьбе против сельскохозяйственных вредителей. Для этого приготавливают водную суспензию вируса с добавлением клейкого вещества, чтобы вирусные частицы лучше прилипали к растениям, и разбрызгивают ее на поврежденные насаждения. Вредители, поедая зараженные вирусом растения, быстро погибают.

Мы уже знаем, как быстро и безжалостно бактериофаги расправляются со своими жертвами. Смертоносные палочки чумы, холеры и дифтерии буквально тают на глазах после встречи с ними. Чтобы расправиться с бактерией, бактериофагу требуется всего 15–20 минут. А теперь представьте себе ликование Ф. Д’Эрелля – ученого, открывшего чудесное свойство бактериофагов, – найдено средство для борьбы с бактериями, болезни будут побеждены!

Бактериофаги: 1 – общий вид вирусной частицы; 2 – «впрыскивание» ДНК в клетку бактерии

После успешных опытов на животных он решил испытать целебные свойства бактериофагов на людях. В Индии в то время началась эпидемия холеры, и Д’Эрелль отправился туда в надежде применить свое открытие. Изучая источники, он заметил, что в селах, где колодезная вода содержала бактериофаги, люди не болели холерой. Тогда по его распоряжению в колодцы стали вливать по небольшой колбочке взвеси бактериофагов. Болезнь отступила.

После этого фагов стали применять для лечения многих других инфекционных заболеваний, но, к сожалению, результаты не всегда оправдывали ожидания. В организме человека фаги нападали на бактерии далеко не так активно, как в пробирке. Кроме того, бактерии очень быстро становились нечувствительными к действию фагов. Вскоре фагов перестали использовать для лечения, но зато они проявили свои другие не менее полезные свойства.