Я познаю мир. Ботаника - Касаткина Юлия Николаевна. Страница 8

«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.

Сегодня бактериофаги в основном используются в диагностике заболеваний. В основу этого метода легло свойство фагов каждого вида избирательно разрушать только «свои» бактерии. Выделенные из организма больного бактерии выращивают на питательной среде, после чего колонии заражают различными фагами (холерными, дизентерийными, тифозными и т. д.). Через сутки колонии просматривают на свет и определяют, какой фаг вызвал разрушение бактерий. Если такое действие оказал дизентерийный фаг, значит из организма больного выделили бактерии дизентерии, если брюшнотифозный – бактерии брюшного тифа и т. д. Метод диагностики заболеваний с помощью бактериофагов отличается высокой точностью.

Тайны происхождения

Примитивность строения вирусов дает нам повод предположить, что именно они были первыми живыми существами на нашей планете. Даже само обстоятельство, что вирусы представляют собой нечто промежуточное между живой и неживой материей, казалось бы, напоминает о том периоде истории Земли, когда первые живые молекулы возникали из недр неживой природы... Кажется естественным предположить, что неклеточная форма жизни, которую нам демонстрируют вирусы, возникла раньше самых первых клеток.

Однако такое предположение выглядит правдоподобным только на первый взгляд. Дело в том, что вне живых клеток ни один вирус размножаться не может. Значит, вирусы не могли появиться раньше, чем первые клеточные организмы. Получается, что относительно более сложно устроенные бактерии возникли раньше, чем простые вирусы. То, что вирусы состоят всего из нескольких молекул, еще не говорит об их примитивности. Просто – не значит примитивно.

Вообще говоря, слово примитивный происходит от латинского «primus» – первый и означает древний, свойственный предкам. Мы привыкли считать, что эволюция всегда идет по пути усложнения, и, соответственно, чем проще устроен организм, тем он древнее, примитивнее. Но ведь эволюция может идти и путем упрощения, чаще всего такое явление наблюдается как раз у паразитов.

Да и вирусы совсем не так просты, как это кажется. Вспомним, что основной составной частью любого вируса является молекула нуклеиновой кислоты (НК), которая хранит информацию о строении и свойствах вирусной частицы. Внутри клетки вирус (напомним, что в клетку проникает только «голая» молекула нуклеиновой кислоты) годами может жить в ее ядре, встроившись в молекулу ДНК хозяина. Вирус СПИДа может находиться в таком состоянии до 20 лет. Другие вирусы, длительное время живущие внутри клетки, способны то встраиваться в хозяйскую ДНК, то снова выходить из нее. Удивительно то, что вирус точно «знает», в какой именно отрезок хозяйской ДНК ему нужно встроиться. Возникает ощущение, что вирус хорошо «знаком» с внутренним устройством ДНК своего хозяина... Более того, некоторые вирусы, например возбудитель оспы, удивительно похожи на определенные участки молекулы ДНК своих хозяев.

Вирус СПИДа (ВИЧ)

На основании этих фактов ученые предположили, что небольшие участки ДНК хозяина иногда могли отделяться от остальной молекулы и переходить к самостоятельному существованию. «Сбежавшие» участки нуклеиновой кислоты могли просто жить внутри клетки, а могли и «научиться» производить копии себя и, защитившись белковой оболочкой, в один прекрасный момент бежать из клетки.

Эта гипотеза кажется фантастической, но сейчас существуют достаточные основания предполагать, что именно так и появились в свое время вирусы. Бактериофаги, по–видимому, произошли от участков ДНК бактерий, вирус СПИДа – от «обрывков» ДНК человека или его общих с приматами предков, а вирус бешенства, опасный и для кроликов, и для собак, и для людей, по всей видимости, возник еще у какого–то общего предка всех млекопитающих.

Когда именно на Земле появились вирусы, сказать невозможно. Скорее всего, они возникали несколько раз и продолжают появляться и сейчас. Сбежавшие кусочки ДНК растений» бактерий и животных превратились в отдельные паразитические организмы, которые ради поддержания собственной жизни нещадно эксплуатируют клетки, когда–то давшие им жизнь.

Знаете ли вы, что...

■ Приспособленность бактерий к экстремальным условиям поистине безгранична. Есть микробы, выживающие в сильных ядах, например в солях синильной кислоты. Встречаются и такие, которые могут жить в недрах атомного реактора. Эти экстремали переносят радиацию, в 2000 раз превышающую смертельную для человека.

■ В течение большей части XX века биологи считали, что глубже 1,5 метра от поверхности земли или дна океана жизни нет. Однако последние открытия существенно расширили пределы существования микроорганизмов: температура +113°С, глубина 3,5 км в глубь земной коры на суше и 750 м в глубь от дна океана.