Изучение вирусов— труднейшая задача

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 приготовляют окрашенные 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 за вирусами, поэтому долгое время в электронный микроскоп наблюдали лишь вытяжки из тканей, содержащих вирусы.

В специальных лабораториях есть приборы-автоматы, которые из тканей животных и растений нарезают пластинки толщиной 0,05 мкм и меньше. При современной микроскопической технике можно, например, приготовить 100 срезов из одной клетки бактерии. Рассматривая сверхтонкие срезы в электронный микроскоп, ученые узнают, как вирусы распространяются в организме, как они себя там ведут.

Фильтрующиеся вирусы — одна из наиболее сложных и запутанных загадок природы. В 1935 г. американскому ученому Стенли удалось получить вирус мозаики табака в виде кристаллов. Достаточно ввести в ткань табака или томата ничтожную долю этих кристаллов, даже в виде сильно разбавленного раствора, чтобы произошло заражение. Впоследствии стали получать в кристаллическом виде и другие вирусы растений. Это открытие повлекло за собой новые исследования.

Что же такое вирусы? Одни ученые полагают, что фильтрующиеся вирусы — это живые существа, только еще более мелкие, чем бактерии. Другие считают, что вирусы — просто своеобразные вещества невиданной активности и необычайных свойств. Проникнув в организм, они способны вызвать образование себе подобных. Наконец, третьи ученые утверждают, что вирусы, вызывающие заболевание человека или животных, — живые существа, а вирусы растений — неживые, но очень активные вещества.

Вирусологи в содружестве с биологами, медиками, физиками, химиками упорно стремятся познать природу вирусов. Вот, например, как исследовалось вирусное заболевание клевера, уродующее листья. Единственный переносчик этого заболевания в полевых условиях — насекомое, очень мелкая и юркая цикадка агаллиопсис новелла. Один ученый вскормил цикадку на больном клевере, а потом в течение 5 лет выращивал от этой зараженной цикадки новые поколения на других растениях, не поражаемых вирусом. Таким образом он вырастил 21 поколение. Все подопытные цикадки находились в специальных изоляторах под специальным надзором. И все же они заболели. Следовательно, все они имели единственный источник вируса — первую цикадку, зараженную в начале опыта.

Было подсчитано, что если бы вирус от первой цикадки попал в цикадки двадцать первого поколения, то его разведение (т. е. концентрация вируса в последнем поколении) выражалось бы числом, равным единице с двадцатью шестью нулями, что в действительности немыслимо. Такая концентрация даже для вируса слишком мала. Однако опыт показал, что в цикадках двадцать первого поколения вирусных частиц имелось больше, чем в первой цикадке. В чем же дело? Оказалось, что вирус, вызывающий уродство листьев клевера и заразивший первую цикадку, способен репродуцироваться не только в организме растения, но и в организме насекомого-переносчика. Следовательно, это насекомое не только переносчик вируса, но и его второй хозяин.

Таким образом было опровергнуто утверждение многих специалистов, что между вирусами животных и растений существуют коренные различия. В 1957 г. на международной встрече ученых, посвященной вопросу о возникновении жизни на Земле, известный исследователь вирусов Стенли сообщил, что в его лаборатории получены кристаллы вируса полиомиелита — детского спинномозгового паралича. Ученый продемонстрировал на экране кристаллы этого вируса. Значит, вирусы животных и человека, подобно вирусам растений, также могут быть истинными кристаллами. После опытов, осуществленных в лаборатории Стенли в 1957 г., многие вирусы животных получены в кристаллическом виде. Кристаллы, конечно, очень мелкие, обнаружены непосредственно в клетках пораженных тканей и даже в мозгу.

Все вирусы отличаются следующими особенностями : 1) они имеют очень малые размеры тела; 2) не имеют клеточного строения; 3) отличаются относительно простым химическим составом (мельчайшие вирусы состоят только из белка и нуклеиновой кислоты) ; 4) все вирусы проходят особый цикл развития в организме хозяина; 5) не способны репродуцироваться на искусственных питательных средах; 6) в определенных условиях некоторые вирусы способны кристаллизоваться. Размеры и форма вирусных частиц очень разнообразны. Следует, однако, подчеркнуть их сложное строение и организацию.

Зрелые вирусные частицы (вирионы) способны существовать вне клеток хозяина и очень заразны. Они проникают в клетки восприимчивого хозяина и здесь образуют вегетативные частицы, которые интенсивно репродуцируются. Потом из них возникают вирионы.

Разные вирусы отличаются друг от друга составом белка и составом нуклеиновой кислоты. Очень долго считалось, что вирусы человека и животных содержат только ядерную, дезоксирибонуклеиновую, кислоту (ДНК), а вирусы растений — исключительно протоплазматическую, или рибонуклеиновую, кислоту (РНК). Однако жизнь внесла поправку в эту схему. В настоящее время установлено, что вирусы полиомиелита, гриппа и вирусных болезней насекомых содержат рибонуклеиновую кислоту. Снова удивили бактериофаги. Одни из них содержат дезоксирибонуклеиновую кислоту, а другие — рибонуклеиновую. Кроме того, частицы бактериофагов слагаются в кристаллы. В лабораториях, искуснейшим образом препарируя вирусные частицы, извлекают из белковой оболочки ниточки нуклеиновой кислоты. Опыты показали, что освобожденная от белков нуклеиновая кислота, подобно вирусу, может вызывать заражение.

Сравнительно недавно за рубежом появилось сообщение, которое потрясло ученых. Судите сами. В пробирочку была взята чистая нуклеиновая кислота вируса мозаики табака. Туда добавили осколки от белков одной бактерии. И вот из этих осколков — аминокислот чужеродного белка и рибонуклеиновой кислоты вируса мозаики табака пока еще не объясненным путем возник вирусный белок, в пробирке получился вирус мозаики табака.

За последние годы были очень хорошо изучены строение и химический состав нуклеиновых кислот и выяснено даже, какие именно частицы молекулы нуклеиновой кислоты ответственны за те или иные свойства того или иного вируса. Вслед за этим экспериментаторы научились видоизменять вирусную частицу с помощью чудесной техники.

Советским и зарубежным ученым удалось репродуцировать вирусы в пробирках в очень сложных, но бесклеточных смесях, куда в качестве затравки было внесено чуть-чуть вирусных частиц. Через два-три часа в пробирках оказались тысячи и сотни тысяч им подобных. Современная наука близка к расшифровке тайн образования мельчайших вирусных частиц. Познание природы вирусов поможет нам не только победить болезнетворных вирусов, но и понять многие другие тайны жизни.

В последнее время ученые выяснили, что ряд заболеваний растений, так называемые желтухи (закукливание овса и др.), а также некоторые заболевания птиц вызывают не вирусы, как думали раньше, а микоплазмы. Микоплазмы крупнее вирусов (0,1—0,2 мкм), они овальной формы, не имеют твердой оболочки и окружены цитоплазматической мембраной. Большинство форм — паразиты, но есть и сапрофитные формы. Размножаются микоплазмы главным образом делением.

перейти к началу страницы