Я познаю мир. Вирусы и болезни - Чирков С. Н.. Страница 36
Как выглядят вирусы растений?
Вирусы растений, по сравнению с вирусами животных и человека, обладают рядом особенностей.
Многие из них обладают палочковидной или нитевидной формой, что для вирусов животных не характерно. Может быть, это определяется способом распространения вируса по растению. Из одной клетки в другую вирус проникает по узким каналам, называемым плазмодесмами, а по всему растению распространяется по трубчатым сосудам. Возможно, нитевидным частицам легче протискиваться через плазмодесмы и по сосудам. Толщина их гибких нитей составляет, как правило, от 10 до 20 нанометров, а вот длина различается очень сильно. У вируса X ("икс") картофеля длина вирусной частицы составляет примерно 500 нанометров. Длина вируса шарки сливы или вируса Y ("игрек") картофеля составляет 750 нанометров. Одни из самых длинных вирусов, встречающихся в природе – это, например, вирус желтухи свеклы и вирус тристецы цитрусовых. Их длина достигает 1500–2000 нанометров, и, не будь они столь тонки, их удалось бы рассмотреть даже в световой микроскоп.
Вирионы вируса погремковости табака выглядят как палочки разного размера – одни короткие, другие подлинней. В сущности, это не палочки, а толстостенные цилиндры – рассматривая вирусные частицы в электронный микроскоп, нетрудно заметить внутренний канал, проходящий по центру частицы вдоль ее длинной оси. Но самая известная, даже знаменитая палочка – это вирус табачной мозаики.
Так выглядят под электронным микроскопом некоторые вирусы растений. 1 – Вирус мозаики люцерны. Вирус один, а частицы разные. 2 – Вирус кольцевой пятнистости малины. Многие вирусные частицы пустые. 3 – Вирус мозаики цветной капусты. 4 – Вирус погремковости табака – короткие и длинные палочки. Хорошо виден внутренний канал. 5 – Нитевидные частицы вируса М картофеля. 6 – Нитевидные частицы вируса желтухи свеклы. Хорошо видна поперечная исчерченность вирусной частицы. 7 – Вирус кустистой карликовости томатов. 8 – Палочковидные частицы вируса табачной мозаики. 9 – Рабдовирус морщинистости земляники.
Вирионы многих вирусов растений имеют сферическую форму, но обычно они довольно мелкие – не более 30 нанометров в диаметре. В действительности частицы этих вирусов не сферические, а, как и вирусы животных, имеют форму икосаэдра. Мелкие, диаметром 20 нанометров, вирионы вируса золотистой мозаики фасоли встречаются обычно парами, как бы слипшись один с другим по одной из граней. На этом фоне выделяются округлые частицы вируса мозаики цветной капусты диаметром 50 нанометров, а вирус раневых опухолей клевера диаметром 70 нанометров выглядит просто гигантом.
Частицы вируса деформации побегов какао имеют форму толстой палочки с закругленными краями, так называемую "бацилловидную" форму.
Самые крупные вирусы растений принадлежат к так называемой группе рабдовирусов. Рабдовирусы тоже имеют бацилловидную или характерную пулевидную форму, а калибр этой пули таков: 50–100 нанометров в поперечнике и 200–300 нанометров в длину. Рабдовирусы вызывают такие распространенные заболевания, как, например, закукливание злаков, мозаику озимой пшеницы, морщинистость земляники и обычно очень вредоносны. К группе рабдовирусов, кстати сказать, относятся устроенные сходным образом вирус бешенства, вирус карпа, вирус болезни орегонских нерок и даже вирус "сигма" плодовой мушки дрозофилы. Конечно, при поедании клубники, зараженной рабдовирусом морщинистости, или лосося, зараженного рабдовирусом "болезни чавычи реки Сакраменто" (есть и такой вирус), нет оснований опасаться заразиться бешенством.
Подавляющее большинство вирусов растений позволяет себе иметь генетический материал в виде молекул РНК, причем главным образом это однонитевые инфекционные РНК. Конечно, хранить генетическую информацию в виде молекулы РНК очень удобно. Как только вирус попадает в клетку, он может, не теряя времени на раскачку, то есть на перекодирование наследственной информации, приступить к производству себе подобных. Правда, такой выбор таит в себе изрядную долю риска, потому что молекулы РНК, да к тому же однонитевые, значительно менее стабильны, чем молекулы ДНК. Они подвергаются на каждом шагу смертельной опасности быть разрезанными, и у них меньше шансов уцелеть среди агрессивного клеточного и внеклеточного окружения. Есть и другая опасность. Фермент полимераза может ошибаться при копировании, вставляя в растущую нить нуклеиновой кислоты неправильный нуклеотид. Допущенную ошибку уже нельзя исправить, потому что в этом случае нет проверочного текста, которым является вторая нить ДНК. Тем не менее РНК–coдержащие вирусы явно преобладают среди вирусов растений.
Длина РНК может соответствовать длине вирусной частицы, или быть компактно упакована внутри сферической частицы, значительно меньшей по размерам, или, наконец, может быть порезана на отдельные гены; например, у вируса раневых опухолей клевера в общую оболочку упакована РНК, нарезанная на 12 фрагментов.
Есть вирусы с таким устройством вириона, которое больше нигде, кроме как у вирусов растений, не встречается. Это вирусы с разделенным геномом. Отдельные фрагменты РНК, отдельные гены или группы генов заключены каждый в свою белковую оболочку и, таким образом, распределены по разным вирусным частицам. Частицы, содержащие разные гены одного и того же вируса, иногда неразличимы, потому что покрыты одним и тем же белком и имеют одинаковый размер, а иногда различаются по размеру. Как правило, каждая из этих частиц нужна для заражения, и для того чтобы заразить растение, все они должны собраться вместе в одном месте в одно время. Это кажется очень неудобным, а тем не менее таким образом устроены многие весьма процветающие группы вирусов.
Вирус табачной мозаики
По легенде, когда в 1492 году Христофор Колумб высадился на берег Кубы, к нему навстречу вышли индейцы, курившие табачные листья, свернутые в виде грубой сигары. Такие сигары назывались "табакос", откуда и произошло слово "табак". По другой версии, "табако" назывались трубки, набитые табачной крошкой, которые при курении вставлялись в ноздри. Табакокурение – ив бытовых, и в религиозных целях – было распространено по всей доколумбовой Америке. Трубку для курения использовали племена ацтеков и майя. Ирокезы зажигали табак, чтобы умилостивить бога войны.
Впервые семена табака (размером они примерно с маковое зернышко или даже мельче) оказались в Испании в 1518 году. В 1560 году французский посланник при португальском дворе в Лиссабоне Жан Нико прислал семена табака в Париж королеве–матери Екатерине Медичи. Доктора начали советовать курить "целебную траву" от астмы и других болезней. "Лекарство" понравилось, курение вошло в моду. Появились новые сорта табака. Площади под его посевами стали быстро расти, и к концу XIX века культура табака широко распространилась по всей Европе.
Модель вируса табачной мозаики: молекулы белка оболочки (1) уложены по спирали; внутри частицы уложена нить РНК (2)
Табак, однако, сам стал болеть. На молодых листьях появлялось мозаичное чередование темно–зеленых и светло–зеленых участков. Из–за их разной толщины лист приобретал гофрированный вид. Адольф Майер, немец, работавший в Голландии, в 1886 году описал это заболевание, дал ему название – "табачная мозаика" – и установил его инфекционную природу: оказалось, что мозаику можно вызвать у здоровых Табаков инъекцией в жилки их листьев сока больного растения.