Изучение вирусов— труднейшая задача
|
29 Октября 2011
Сложную работу ведут ученые, изучающие мир бактерий и других микроорганизмов.Но неизмеримо сложнее труд исследователя вирусов. Чтобы проследить, например,за деятельностью бактерий в клубеньках бобовых растений, микробиологи приготовляютокрашенные срезы — пластинки из ткани этих клубеньков толщиной 2—5 мкм.Бактерии бывают хорошо видны на таком срезе с помощью светового микроскопа.Но даже эти срезы тканей оказывались слишком толстыми для наблюдения завирусами, поэтому долгое время в электронный микроскоп наблюдали лишь вытяжкииз тканей, содержащих вирусы.
В специальных лабораториях есть приборы-автоматы, которые из тканейживотных и растений нарезают пластинки толщиной 0,05 мкм и меньше. Присовременной микроскопической технике можно, например, приготовить 100 срезовиз одной клетки бактерии. Рассматривая сверхтонкие срезы в электронныймикроскоп, ученые узнают, как вирусы распространяются в организме, какони себя там ведут.
Фильтрующиеся вирусы — одна из наиболее сложных и запутанных загадокприроды. В 1935 г. американскому ученому Стенли удалось получить вирусмозаики табака в виде кристаллов. Достаточно ввести в ткань табака илитомата ничтожную долю этих кристаллов, даже в виде сильно разбавленногораствора, чтобы произошло заражение. Впоследствии стали получать в кристаллическомвиде и другие вирусы растений. Это открытие повлекло за собой новые исследования.
Что же такое вирусы? Одни ученые полагают, что фильтрующиеся вирусыэто живые существа, только еще более мелкие, чем бактерии. Другие считают,что вирусы — просто своеобразные вещества невиданной активности и необычайныхсвойств. Проникнув в организм, они способны вызвать образование себе подобных.Наконец, третьи ученые утверждают, что вирусы, вызывающие заболевание человекаили животных, — живые существа, а вирусы растений — неживые, но очень активныевещества.
Вирусологи в содружестве с биологами, медиками, физиками, химиками упорностремятся познать природу вирусов. Вот, например, как исследовалось вирусноезаболевание клевера, уродующее листья. Единственный переносчик этого заболеванияв полевых условиях — насекомое, очень мелкая и юркая цикадка агаллиопсисновелла. Один ученый вскормил цикадку на больном клевере, а потом в течение5 лет выращивал от этой зараженной цикадки новые поколения на других растениях,не поражаемых вирусом. Таким образом он вырастил 21 поколение. Все подопытныецикадки находились в специальных изоляторах под специальным надзором. Ивсе же они заболели. Следовательно, все они имели единственный источниквируса — первую цикадку, зараженную в начале опыта.
Было подсчитано, что если бы вирус от первой цикадки попал в цикадкидвадцать первого поколения, то его разведение (т. е. концентрация вирусав последнем поколении) выражалось бы числом, равным единице с двадцатьюшестью нулями, что в действительности немыслимо. Такая концентрация дажедля вируса слишком мала. Однако опыт показал, что в цикадках двадцать первогопоколения вирусных частиц имелось больше, чем в первой цикадке. В чем жедело? Оказалось, что вирус, вызывающий уродство листьев клевера и заразившийпервую цикадку, способен репродуцироваться не только в организме растения,но и в организме насекомого-переносчика. Следовательно, это насекомое нетолько переносчик вируса, но и его второй хозяин.
Таким образом было опровергнуто утверждение многих специалистов, чтомежду вирусами животных и растений существуют коренные различия. В 1957г. на международной встрече ученых, посвященной вопросу о возникновениижизни на Земле, известный исследователь вирусов Стенли сообщил, что в еголаборатории получены кристаллы вируса полиомиелита — детского спинномозговогопаралича. Ученый продемонстрировал на экране кристаллы этого вируса. Значит,вирусы животных и человека, подобно вирусам растений, также могут бытьистинными кристаллами. После опытов, осуществленных в лаборатории Стенлив 1957 г., многие вирусы животных получены в кристаллическом виде. Кристаллы,конечно, очень мелкие, обнаружены непосредственно в клетках пораженныхтканей и даже в мозгу.
Все вирусы отличаются следующими особенностями : 1) они имеют оченьмалые размеры тела; 2) не имеют клеточного строения; 3) отличаются относительнопростым химическим составом (мельчайшие вирусы состоят только из белкаи нуклеиновой кислоты) ; 4) все вирусы проходят особый цикл развития ворганизме хозяина; 5) не способны репродуцироваться на искусственных питательныхсредах; 6) в определенных условиях некоторые вирусы способны кристаллизоваться.Размеры и форма вирусных частиц очень разнообразны. Следует, однако, подчеркнутьих сложное строение и организацию.
Зрелые вирусные частицы (вирионы) способны существовать вне клеток хозяинаи очень заразны. Они проникают в клетки восприимчивого хозяина и здесьобразуют вегетативные частицы, которые интенсивно репродуцируются. Потомиз них возникают вирионы.
Разные вирусы отличаются друг от друга составом белка и составом нуклеиновойкислоты. Очень долго считалось, что вирусы человека и животных содержаттолько ядерную, дезоксирибонуклеиновую, кислоту (ДНК), а вирусы растенийисключительно протоплазматическую, или рибонуклеиновую, кислоту (РНК).Однако жизнь внесла поправку в эту схему. В настоящее время установлено,что вирусы полиомиелита, гриппа и вирусных болезней насекомых содержатрибонуклеиновую кислоту. Снова удивили бактериофаги. Одни из них содержатдезоксирибонуклеиновую кислоту, а другие — рибонуклеиновую. Кроме того,частицы бактериофагов слагаются в кристаллы. В лабораториях, искуснейшимобразом препарируя вирусные частицы, извлекают из белковой оболочки ниточкинуклеиновой кислоты. Опыты показали, что освобожденная от белков нуклеиноваякислота, подобно вирусу, может вызывать заражение.
Сравнительно недавно за рубежом появилось сообщение, которое потряслоученых. Судите сами. В пробирочку была взята чистая нуклеиновая кислотавируса мозаики табака. Туда добавили осколки от белков одной бактерии.И вот из этих осколков — аминокислот чужеродного белка и рибонуклеиновойкислоты вируса мозаики табака пока еще не объясненным путем возник вирусныйбелок, в пробирке получился вирус мозаики табака.
За последние годы были очень хорошо изучены строение и химический составнуклеиновых кислот и выяснено даже, какие именно частицы молекулы нуклеиновойкислоты ответственны за те или иные свойства того или иного вируса. Вследза этим экспериментаторы научились видоизменять вирусную частицу с помощьючудесной техники.
Советским и зарубежным ученым удалось репродуцировать вирусы в пробиркахв очень сложных, но бесклеточных смесях, куда в качестве затравки быловнесено чуть-чуть вирусных частиц. Через два-три часа в пробирках оказалисьтысячи и сотни тысяч им подобных. Современная наука близка к расшифровкетайн образования мельчайших вирусных частиц. Познание природы вирусов поможетнам не только победить болезнетворных вирусов, но и понять многие другиетайны жизни.
В последнее время ученые выяснили, что ряд заболеваний растений, такназываемые желтухи (закукливание овса и др.), а также некоторые заболеванияптиц вызывают не вирусы, как думали раньше, а микоплазмы. Микоплазмыкрупнее вирусов (0,1—0,2 мкм), они овальной формы, не имеют твердой оболочкии окружены цитоплазматической мембраной. Большинство форм — паразиты, ноесть и сапрофитные формы. Размножаются микоплазмы главным образом делением.