С какой целью ивановский пропускал сок от растертых листьев табака через бактериальный фильтр кратко
Обновлено: 05.07.2024
Именно в нашей стране работал русский ученый, профессор Дмитрий Ивановский, который открыл миру людей мир вирусов. До него понятия не имели, откуда берутся многие болезни.
Вирус, я тебя знаю!
В мире насчитывается около 100 миллионов разнообразных вирусов. Они поселились на этой планете задолго до человека. За свою жизнь каждый гомо сапиенс встречает несколько десятков вирусов – от ротавирусов до сезонного гриппа и ОРВИ. Некоторые из крохотных врагов людей поселяются в организме навсегда, дожидаясь своего часа, как, например, вирус герпеса. Примерно раз в 10 лет человечество узнает о новом вирусе-убийце – ВИЧ, лихорадка Эбола, коронавирус. Микромир ведет свою тихую войну против человечества. Но вплоть до конца XIX века люди даже не догадывались об этой параллельной с нами микрожизни.
Институту вирусологии АМН СССР в 1950 году было присвоено имя профессора Ивановского.
В Академии медицинских наук учреждена премия имени Д. И. Ивановского, которая присуждается один раз в три года за лучшую научную работу по вирусологии.
Имя Д. И. Ивановского носит Академия биологии и биотехнологии Южного федерального университета в Ростове-на-Дону.
Как многие гениальные изобретения, вирус был открыт практически случайно. Дмитрий Ивановский изучал растения в Петербургском университете, и, как многие ботаники того времени, был просто заворожен табачной мозаикой, которая наделала бед на юге России, уничтожив табачные плантации, но этот губительный процесс был не лишен своей эстетики и даже какой-то красоты.
– Табачная мозаика была уникальным объектом для изучения, – подтверждает Феликс Ершов. – На табаке четко видно разрушительное действие заразы: листья покрываются сложным абстрактным рисунком. Мертвые участки растекаются, как чернила на промокашке, и распространяются с растения на растение.
Ивановский, отучившись в университете, отправился в Никитский ботанический сад в Крыму, где плантации табака были поражены болезнью и терпели большой урон.
Примерно раз в 10 лет в человечество проникает
Интересные факты о вирусах
Учеными детально описано более 6 тысяч вирусов.
Антибиотики на вирусы не действуют, но разработано несколько видов противовирусных препаратов.
Первые точные изображения вирусов были получены после изобретения электронного микроскопа. После этого вирусологи не устают поражаться разнообразию форм и размеров вирусов.
Мировая сенсация в 28 лет
– Благодаря Ивановскому рождение будущей новой науки – вирусологии – имеет точную дату: 12 февраля 1892 года. Это, пожалуй, единственный пример в истории науки. Автору открытия и родоначальнику целой науки тогда было всего 28 лет, и это тоже удивительно, – комментирует Феликс Ершов. – Но иногда нужны смелость и непредвзятость суждений неискушенного человека, чтобы увидеть суть явлений, ранее необъяснимых. Как это было в случае открытия вирусов.
Но слава к первооткрывателю пришла только посмертно, почти через полвека – примерно на столько его открытие опередило время. И именно столько времени понадобилось, чтобы поверить в существование сложного и опасного микромира рядом с нами.
Масочный режим ХIX века
Самые опасные вирусы для человека
1. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Заражение происходит через кровь или биологические выделения. Смертность 100%, продолжительность жизни больного в среднем 11–15 лет.
2. Вирус бешенства. Источником является зараженное животное. Если не сделать прививку в течение первых 10 дней после укуса, вероятность летального исхода для человека составляет 99%.
3. Вирус Эбола (геморрагическая лихорадка). Передается контактным, инъекционным, половым путем. Уровень смертности 50%.
4. Вирус Марбург. Переносится тяжело: лихорадка, мышечная боль, высыпания по телу, понос, желтуха, панкреатит, вплоть до внутренних кровопотерь и галлюцинаций. Показатель смертности – от 25 до 85%.
5. Вирус оспы. Инфицирование происходит воздушно-капельным способом, при контакте. Характеризуется образованием гнойных пустул по всему телу – оспин. Смертность в разных странах составляла от 35 до 88%.
6. Испанка (испанский грипп). В начале XX века испанкой заразились 35% населения планеты. Характерным признаком является стремительное развитие геморрагической пневмонии – за несколько часов. Вероятность летального исхода составляет 95% именно в первые сутки болезни.
7. Вирус Денге (костоломная лихорадка, или финиковая болезнь). Опасный вирус попадает к человеку через укусы комаров. Локализован в Азии, Африке, Карибском бассейне. Ежегодная заболеваемость составляет около 50 миллионов человек, при геморрагической форме летальный исход – до 50%.
"Спасаясь от оспы, стала жертвой простуды": известные люди, проигравшие вирусам
Дмитрий Иосифович Ивановский (1864-1920) – выдающийся русский физиолог растений и микробиолог, один из основоположников вирусологии, родился в 1864 году в Петербургской губернии. После завершения своего высшего образования в 1887 г. по предложению Департамента земледелия он отправился на Украину изучать болезни табака.
В процессе исследований ученый пропустил сок зараженного растения через фарфоровый фильтр, так называемую свечу Шамберлена, после фильтрования через которую жидкость очищается от бактерий и не является заразной. Но обработка растений отфильтрованным соком снова вызвала заражение табака мозаикой.
В более поздних исследованиях ученый изучал под микроскопом тончайшие срезы листьев больного растения, окрашенные красками. В пораженных тканях он увидел какие-то бесцветные кристаллы и скопления окрашенных палочек и точек. Первым он не придал значения, а вторые принял за микроорганизмы, вызывающие мозаичную болезнь. Сегодня мы знаем, что бесцветные кристаллы как раз и представляют собой скопления самого вируса.
Осознание того, что вирусы - это новый мир, дающий основания для выделения особого свода знаний - вирусологии, - пришло позднее в связи с трудами Ф. Туорта (1915 г.) и Ф. Д'Эррела (1917 г.). Однако основоположником науки вирусологии по праву является выдающийся русский ученый Дмитрий Иосифович Ивановский.
Список литературы
Коштоянц X. С. Дмитрий Иосифович Ивановский // Микробиология. 1942. № 4.
Матухин Г. Р. Д. И. Ивановский. К столетию со дня рождения / Р.: Издательство Ростовского университета, 1964. 47 с.
Овчаров К. Е. Дмитрий Иосифович Ивановский 1864-1920. М.: Издательство Академии наук СССР, 1952. 101 с.
Памяти Дмитрия Иосифовича Ивановского. М.: Издательство Академии наук СССР, 1952. 95 с.
Рыжков В. Л. Д. И. Ивановский // Микробиология. 1942. № 4
Степин В. С., Горохов В. Г., Розов М. А. Философия науки и техники. М.: Гардарика, 1996. 121 с.
24 марта 1882 года, когда Роберт Кох объявил о том, что сумел выделить бактерию, вызывающую туберкулёз, ученый достиг величайшего за всю свою жизнь триумфа.
Почему все же именно открытие возбудителя туберкулеза называют научным подвигом?
Дело в том, что возбудители болезни туберкулеза – чрезвычайно трудный объект для исследования. В первых препаратах для микроскопии, сделанных Кохом из легочной ткани молодого рабочего, умершего от скоротечной чахотки, ни одного микроба обнаружить не удалось. Не теряя надежды, ученый провел окраску препаратов по собственной методике и впервые под микроскопом увидел неуловимого возбудителя туберкулеза.
На следующем этапе необходимо было получить пресловутые микробактерии в чистой культуре. Еще несколько лет назад Кох нашел способ культивирования микробов не только на подопытных животных, но и в искусственной среде, например, на разрезе сваренного картофеля или в мясном бульоне. Он попытался таким же способом культивировать и бактерии туберкулеза, но они не развивались. Однако когда Кох впрыснул содержимое раздавленного узелка под кожу морской свинки, та погибла в течение нескольких недель, а в ее органах ученый нашел огромное количество палочек. Кох пришел к выводу, что бактерии туберкулеза могут развиваться только в живом организме.
Желая создать питательную среду, подобную живым тканям, Кох решил применить сыворотку животной крови, которую ему удалось раздобыть на бойне. И действительно, в этой среде бактерии быстро размножались. Полученными таким образом чистыми культурами бактерий Кох заразил несколько сотен подопытных животных разных видов, и все они заболели туберкулезом. Ученому было ясно, что возбудитель заболевания найден. В это время мир был возбужден открытым Пастером методом предупреждения заразных болезней с помощью прививок ослабленных культур бактерий, вызывающих данную болезнь. Поэтому Кох считал, что ему удастся тем же способом спасти человечество от туберкулеза.
26 декабря 1891 года Эмиль фон Беринг спас жизнь больному ребенку, сделав ему первую прививку от дифтерии.
До начала XX века дифтерия ежегодно уносила тысячи детских жизней, а медицина была бессильна облегчить их страдания и спасти от тяжелой агонии.
Немецкий бактериолог Фридрих Лёффлер в 1884 году сумел открыть бактерии, вызывающие дифтерию — палочки Corynebacterium diphtheriae. А ученик Пастера Пьер Эмиль Ру показал, как действуют палочки дифтерии и доказал, что все общие явления дифтерии — упадок сердечной деятельности, параличи и прочие смертельные последствия – вызваны не самой бактерией, а вырабатываемым ею ядовитым веществом (токсином), и что вещество это, введенное в организм, вызывает эти явления само по себе, при полном отсутствии в организме дифтерийных микробов.
Но Ру не умел обезвредить яд и не мог найти способ спасения больных детей. В этом ему помог ассистент Коха Беринг. В поисках средства, которое убивало бы бактерии дифтерии, Беринг делал прививки зараженным животным из разных веществ, но животные погибали. Однажды для прививки он использовал трихлорид йода. Правда, и на этот раз морские свинки тяжело заболели, но ни одна из них не погибла.
Воодушевленный первой удачей, Беринг, дождавшись выздоровления подопытных свинок, сделал им прививку, содержавшую дифтерийный токсин. Животные превосходно выдержали прививку, несмотря на то, что получили огромную дозу токсина. Затем ученый выяснил, что если сыворотку крови перенесших дифтерию и выздоровевших морских свинок ввести заболевшим животным, те выздоравливают. Значит, в крови переболевших появляется какой-то антитоксин, который нейтрализует токсин дифтерийной палочки.
Уже позже, в 1913 году, Беринг предложил введение смеси токсина и антитоксина для выработки у детей активного иммунитета. И это оказалось наиболее действенным средством защиты (пассивный иммунитет, возникающий после введения одного только антитоксина, недолговечен). Профилактическая сыворотка, которая употребляется теперь против дифтерии, была найдена доктором Гастоном Рамоном, работником Пастеровского института в Париже, много лет спустя после открытия Лефлера, Ру и Беринга.
В конце XIX в. немецкий ученый Пауль Эрлих (1854-1915) положил начало учению об антителах как факторах гуморального иммунитета. Бурная полемика и многочисленные исследования, предпринятые после этого открытия, привели к весьма плодотворным результатам: было установлено, что иммунитет определяется как клеточными, так и гуморальными факторами. Таким образом, было создано учение об иммунитете. П. Эрлих в 1908 г. был удостоен Нобелевской премии по физиологии за создание клеточной теории иммунитета, которую он разделил с Ильей Ильичом Мечниковым. .
1892 год считается годом открытия новых организмов — вирусов .
Впервые существование вируса (как нового типа возбудителя болезней) доказал русский учёный Дмитрий Иосифович Ивановский . Дмитрий Иосифович обнаружил вирусы в результате изучения заболевания табачных растений.
Пытаясь найти возбудителя опасной болезни – табачной мозаики (проявляется на многих, особенно тепличных растениях в виде скручивающихся трубочкой, желтеющих и опадающих листьев, в некрозе плодов, нарастающих боковых почек), Ивановский несколько лет занимался исследованиями в Никитском ботаническом саду под Ялтой и в ботанической лаборатории АН.
Зная из работ голландского ботаника А.Д. Майера о том, что мозаичную болезнь табака можно вызвать переносом сока больных растений здоровым, ученый растирал листья больных растений, процеживал сок через полотняный фильтр и впрыскивал его в жилки здоровых листьев табака. Как правило, инфицированные растения перенимали болезнь.
Ботаник тщательно изучал под микроскопом больные листья, но не обнаружил ни бактерий, ни еще каких-либо микроорганизмов, что неудивительно, так как вирусы размером от 20 до 300 нм (1 нм = 109 м) на два порядка меньше бактерий, и их в оптический микроскоп увидеть нельзя. Считая, что в инфицировании виноваты все-таки бактерии, ботаник стал пропускать сок через специальный фарфоровый фильтр Э. Шамберлана, но, вопреки ожиданиям, инфекционные свойства отфильтрованного сока сохранялись, то есть, фильтр не улавливал бактерии.
1921 год ознаменовался изобретением живой бактериальной вакцины против туберкулеза (БЦЖ).
В 1908 году они работали в Институте Пастера в Лилле. Их деятельность охватывала получение культур туберкулёзной палочки и исследования различных питательных сред. При этом ученые выяснили, что на питательной среде на основе глицерина, жёлчи и картофеля вырастают туберкулёзные палочки наименьшей вирулентности (от лат. virulentus— ядовитый, сумма свойств микроба, определяющая его болезнетворное действие).
С этого момента они изменили ход исследования, чтобы выяснить, нельзя ли посредством повторяющегося культивирования вырастить ослабленный штамм для производства вакцины. Исследования продлились до 1919 года, когда вакцина с невирулентными (ослабленными) бактериями не вызвала туберкулёз у подопытных животных. В 1921 году ученые создали вакцину БЦЖ ( BCG - Bacille bilie' Calmette-Gue'rin) для применения на людях.
Общественное признание вакцины проходило с трудом, в частности, из-за случавшихся трагедий. В Любеке 240 новорождённых были привиты в 10-дневном возрасте. Все они заболели туберкулёзом, 77 из них умерли. Расследование показало, что вакцина была заражена вирулентным (неослабленным) штаммом, который хранился в том же инкубаторе. Вина была возложена на директора больницы, которого приговорили к 2 годам лишения свободы за халатность, повлёкшую смерть.
Многие страны, получившие от Кальметта и Герена штамм БЦЖ (1924-1925 гг.), подтвердили его эффективность и вскоре перешли к ограниченной, а затем и к массовой вакцинации против туберкулеза. В СССР штамм БЦЖ был привезен Л .А. Тарасевичем в 1925 году и обозначен BCG-I.
Вакцина БЦЖ выдержала испытание временем, ее эффективность проверена и доказана практикой. В наши дни вакцина БЦЖ является основным препаратом для специфической профилактики туберкулеза, признанным и используемым во всем мире. Попытки приготовления противотуберкулезной вакцины из других ослабленных штаммов или отдельных фракций микробных клеток пока не дали значимых практических результатов.
В 1923 году французский иммунолог Г. Рамон получил столбнячный анатоксин, который стал применяться для профилактики заболевания. Научное изучение столбняка началось во второй половине XIX века. Возбудитель столбняка был открыт почти одновременно русским хирургом Н. Д. Монастырским (в 1883 году) и немецким ученым А. Николайером (в 1884 году). Чистую культуру микроорганизма выделил в 1887 г. японский микробиолог С. Китазато, он же в 1890 г. получил столбнячный токсин и (совместно с немецким бактериологом Э. Берингом) создал противостолбнячную сыворотку.
По современным подсчётам, вакцина стоила бы $7 млрд, если бы была запатентована на момент выпуска.
12 апреля 1955 г . в США успешно завершилось крупномасштабное исследование, подтвердившее эффективность вакцины Джонаса Солка – первой вакцины против полиомиелита . Эксперименты по созданию противополиомиелитной вакцины Солк начал в 1947 году. Вакцина из предварительно умерщвленных формалином полиовирусов была испытана Американским национальным фондом по борьбе с полиомиелитом. Впервые вакцина, созданная из предварительно умерщвленных формалином полиовирусов, прошла испытание в 1953-54 гг. (тогда ее тестировали добровольцы), а с 1955 года она получила уже широкое применение.
В исследовании приняло участие около 1 млн детей в возрасте 6-9 лет, из которых 440 тыс. получили вакцину Солка. По свидетельству очевидцев, родители с воодушевлением делали пожертвования на исследование и охотно записывали своих детей в ряды его участников. Сейчас это трудно представить, но в то время полиомиелит был самой грозной детской инфекцией, и родители со страхом ожидали прихода лета, когда регистрировался сезонный пик инфекции.
Результаты пятилетнего, с 1956 по 1961 год, массового применения вакцины превзошли все ожидания: среди детей в возрастных группах, особенно подверженных инфекции, заболеваемость снизилась на 96%.
В 1991 году Всемирная организация здравоохранения объявила, что в Западном полушарии полиомиелит побежден. В странах Азии и Африки, благодаря массовым вакцинациям, заболеваемость также резко снизилась. Позже вакцина Солка была заменена на более совершенную, разработанную Альбертом Сэйбином. Однако вклад Джонаса Солка в борьбу с полиомиелитом это ничуть не приуменьшило: в этой области он по сей день считается первопроходцем.
По современным подсчётам, вакцина стоила бы $7 млрд, если бы была запатентована на момент выпуска.
В 1981-82 гг. стала доступной первая вакцина против гепатита В. Тогда в Китае приступили к использованию вакцины, приготовленной из плазмы крови, полученной от доноров из числа больных, которые имели продолжительную инфекцию вирусного гепатита В. В том же году она стала доступна и в США. Пик её применения пришёлся на 1982-88 гг. Вакцинацию проводили в виде курса из трёх прививок с временным интервалом. При постмаркетинговом наблюдении после введения такой вакцины отметили возникновение нескольких случаев побочных заболеваний центральной и периферической нервной системы. В исследовании привитых вакциной лиц, проведённом через 15 лет, подтверждена высокая иммуногенность вакцины, приготовленной из плазмы крови.
С 1987 г. на смену плазменной вакцине пришло следующее поколение вакцины против вируса гепатита В, в которой использована технология генной модификации рекомбинантной ДНК в клетках дрожжевого микроорганизма. Её иногда называют генно-инженерной вакциной. Синтезированный таким способом HBsAg выделяли из разрушаемых дрожжевых клеток. Ни один способ очистки не позволял избавляться от следов дрожжевых белков. Новая технология отличалась высокой производительностью, позволила удешевить производство и уменьшить риск, происходящий из плазменной вакцины.
В 1983 году Харальд цур Хаузен ему обнаружил ДНК папилломавируса в биопсии рака шейки матки, и это событие можно считать открытием онкогенного вируса ВПЧ-16.
Еще в 1976 году была выдвинута гипотеза о взаимосвязи вирусов папилломы человека (ВПЧ) с раком шейки матки. Некоторые разновидности ВПЧ безвредны, некоторые вызывают образование бородавок на коже, некоторые поражают половые органы (передаваясь половым путем). В середине семидесятых Харальд цур Хаузен обнаружил, что женщины, страдающие раком шейки матки, неизменно заражены ВПЧ.
В то время многие специалисты полагали, что рак шейки матки вызывается вирусом простого герпеса, но цур Хаузен нашел в раковых клетках не вирусы герпеса, а вирусы папилломы и предположил, что развитие рака происходит в результате заражения именно вирусом папилломы. Впоследствии ему и его коллегам удалось подтвердить эту гипотезу и установить, что большинство случаев рака шейки матки вызваны одним из двух типов этих вирусов: ВПЧ-16 и ВПЧ-18. Эти типы вируса обнаруживаются примерно в 70% случаях рака шейки матки. Зараженные такими вирусами клетки с довольно большой вероятностью рано или поздно становятся раковыми, и из них развивается злокачественная опухоль.
Исследования Харальда цур Хаузена в области ВПЧ-инфекции легли в основу понимания механизмов канцерогенеза, индуцированного вирусом папилломы. Впоследствии были разработаны вакцины, которые позволяют предотвратить инфекцию вирусами ВПЧ-16 и ВПЧ-18. Это лечение позволяет сократить объем хирургического вмешательства и в целом снизить угрозу, представляемую раком шейки матки.
В 2008 году Нобелевский комитет присудил Нобелевскую премию в области физиологии и медицины Харальду цур Хаузену за открытие того, что вирус папилломы может вызывать рак шейки матки.
В ХVII столетии в семье голландского ремесленника Левенгука родился мальчик. Его назвали Антоний. Он стал галантерейщиком, когда вырос. Но всю жизнь Антоний увлекался шлифовкой увеличительных стекол. В этом деле он достиг необычайных успехов. Его двояковыпуклые линзы давали четкие, ясные изображения с увеличением до 300 раз. Это гораздо больше, чем можно было получить с помощью доступных тогда двухлинзовых микроскопов.
С помощью своих линз Левенгук увидел многое, до того невидимое. Он смог увидеть даже бактерии – им описаны бациллы, кокки и спириллы. Способ изготовления линз Левенгук держал в секрете, поэтому вновь увидеть бактерии ученые смогли лишь в XIX в., когда научились делать хорошие микроскопы. Работы Левенгука открыли путь к исследованиям нового мира – мира микроорганизмов.
Почти детективная история
. Его имя в науке о вирусах следует рассматривать почти в том же свете, как имена Пастера и Коха в бактериологии. Имеются все основания считать Ивановского отцом новой науки – вирусологии.
У.Стэнли
В 1887 г. в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь: листья растений покрывались сложным абстрактным рисунком, растекавшимся по листу, словно краска, переливающаяся с одного листа на другой, от одного растения к другому. Сельское хозяйство несло большие убытки.
На место происшествия был направлен выпускник Санкт-Петербургского университета Д.И. Ивановский. Молодой ученый решил выяснить, какая бактерия вызывает болезнь табака. Надо отметить, что расцвет микробиологии пришелся на конец XIХ столетия. Микроскоп есть, методы приготовления и окраски препаратов известны. Стало быть, доказать микробную природу поражения будет нетрудно. Однако задача оказалась весьма не простой.
Д.И. Ивановский
Просмотр огромного количества препаратов, приготовленных из экстрактов больных листьев, не принес удачи. Не удалось получить ответ на вопрос: есть ли микробы в экстрактах из пораженных листьев? В то же время при заражении здоровых листьев соком из больных (инъекции в толщу здоровых листьев) результат был всегда одинаковым: здоровые листья заболевали через 10–15 дней. Это напоминало инкубационный период, свойственный любой инфекции, в течение которого микробы, размножаясь, проникают внутрь организма и вызывают заболевание. Но прямого доказательства не было.
Лист, пораженный вирусом табачной мозаики
Ивановский фильтрует сок из больных листьев через этот фильтр. Идея проста, профильтрованный сок не должен содержать микробов. И, следовательно, не сможет заразить здоровые листья табака. Но к изумлению исследователя, при нанесении капли абсолютно прозрачной жидкости на здоровые листья на них появляется характерный абстрактный рисунок, т.е. развивается болезнь. Вывод один – в отфильтрованном соке растения есть неизвестные микробы – возбудители мозаичной болезни табака (ВТМ).
Рисунок Ивановского, изображающий вирусные кристаллы и аморфные вирусные включения в клетках мозаичного табака
Микрофотографии разных вирусов
Однако вирусы по-прежнему оставались неуловимыми и загадочными, ведь они крайне малы, их невозможно увидеть в световом микроскопе. Вот и получилось, что вирусы стали одними из первых биологических объектов, исследованных с помощью электронного микроскопа после его изобретения в 30-х гг. ушедшего столетия.
Империя вирусов
И задом наперед, совсем наоборот.
Если бы это было так,
это бы еще ничего, а если бы ничего,
оно бы так и было, но так как это не так,
так оно и не этак! Такова логика вещей.
Строение вируса табачной мозаики
Свойства вирусов
Вирусы – мельчайшие живые организмы. Их размеры меньше половины длины световой волны, поэтому их измеряют в нанометрах (1 нм = 10-9 м). Размеры вирусов колеблются в пределах от 20 до 300 нм. Вирусы не способны расти на искусственных питательных средах и развиваются только в живых клетках.
Таким образом, два критерия, по которым вирусы были ранее выделены среди микроорганизмов, потерпели фиаско. Возникают вопросы: кто или что такое вирусы и чем они отличаются от других представителей микромира?
Вирусы устроены довольно просто. Самые простые состоят из нуклеиновых кислот и белков. Генетический аппарат вирусов представлен различными формами нуклеиновых кислот, такого разнообразия нет у других форм жизни. Как известно, у растений и животных генетический аппарат состоит из двухнитчатой ДНК, а РНК, выполняющая роль переносчика информации, всегда однонитчатая. У вирусов же природа будто бы опробовала все возможные варианты нуклеиновых кислот: одно- и двухнитчатая РНК, одно- и двухнитчатая ДНК. При этом ДНК может быть либо линейной, либо замкнутой в кольцо.
ДНК или РНК составляют сердцевину вируса, окруженную защитной белковой оболочкой – капсидом. Полностью сформированная вирусная частица называется вирионом. Некоторые вирусы (герпеса или гриппа) имеют также липопротеидную оболочку, образующуюся из плазматической мембраны клетки-хозяина. Вирусы, в отличие от всех остальных организмов, не имеют клеточного строения.
Оболочка вируса часто может быть построена из повторяющихся идентичных субъединиц – капсомеров. Из них образуются структуры с высокой степенью симметрии. Эти структуры и способны кристаллизоваться, что и обнаружил Д.И. Ивановский. Это свойство вирусов использовали для изучения их строения методами кристаллографии, основанными на применении рентгеновских лучей, и электронной микроскопии.
Игра без правил
1. Для борьбы с инфекциями люди с давних пор использовали разные дезинфицирующие средства. Сравнительно недавно для этих целей применяли 3–5%-ный раствор фенола (карболку), убивающий все микроорганизмы, а для обеззараживания небольших ран – различные спиртовые настойки.
У вирусов все не так! Нуклеиновую кислоту вируса выделяют с помощью фенола и хранят в спирту!
2. Антибиотики, убивающие бактерии, безвредны для вирусов.
Схема 1. Гибридизация вирусов
Оказалось, что такие гибриды образуются и естественным путем, вызывая хронические вирусные болезни.
Архитектура вирионов
Вирионы – обычно симметричные тела, состоящие, как указано выше, из повторяющихся элементов – капсомеров. В основе строения вирионов, определяемого взаимодействиями белков между собой и с нуклеиновыми кислотами, лежат законы термодинамики, определяющие правильную кристаллообразную структуру вирионов. Эти структуры образуются в результате самосборки. Возможные ошибки во время этого процесса исправляются также в результате действия законов термодинамики. Кроме того, законы термодинамики объясняют и реконструкцию исходной структуры вириона при смешивании его отдельных составных частей.
Вирионы разных вирусов:
а–вирус оспа-вакцины; б–вирус простого герпеса человека,
в–вирус гепатита В, г–аденовирус человека, д–вирус гриппа,
е–вирус гепатита А, ж–бактериофаг лямбда
Сложные вирусы – вирусы гриппа и парагриппа, рабдовирусы, вирус оспы и бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии). Вирус оспы – гигант среди вирусов.
Строение бактериофага
Эволюционное происхождение вирусов
Что такое вирус, можно узнать, заглянув в любую энциклопедию. Здоровее будет с ним познакомиться заочно.
Вирус (от лат. virus — яд) — простейшая форма жизни, микроскопическая частица, представляющая собой молекулы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключенные в белковую оболочку и способные инфицировать живые организмы.
Эти паразиты могут размножаться только внутри клетки растений, животных, грибов и бактерий. Вирусы — самая многочисленная форма существования органической материи на Земле.
Так, воды мирового океана содержат около 4;1030 вирусов бактерий (бактериофагов). Отличительной чертой вирусов служит их способность воспроизводить самих себя.
Проникая в клетку, вирусы перепрограммируют клеточные системы, подавляют противовирусную защиту и создают комфортные условия для развития собственного потомства. Клетка превращается в инкубатор вирусов, которые, созревая, покидают клетку, чаще всего губя ее, т.к. разрывают клеточную мембрану.
Чума, оспа, сибирская язва, желтая лихорадка, полиомиелит, грипп, герпес, рак, бешенство, гепатит А и В, энцефалит, корь, СПИД и пр. — все это вирусные заболевания человека, и ни одно из них нельзя назвать легким.
Без преувеличения, это опасность № 1 для человека. Недаром обладателями Нобелевских премий по физиологии и медицине, а также по химии стали больше десяти исследователей, занимавшихся вплотную изучением вирусов. И понятно, что ученый, открывший возбудителя эпидемий и пандемий, заслуживает глубочайшей благодарности всего человечества, а заодно и всего растительного и животного мира.
К чести России автор этого открытия — русский ученый, микробиолог Д.И. Ивановский.
Дмитрий Иосифович обнаружил вирусы в результате изучения заболевания табачных растений. Пытаясь найти возбудителя опасной болезни — табачной мозаики (проявляется на многих, особенно тепличных растениях в виде скручивающихся трубочкой, желтеющих и опадающих листьев, в некрозе плодов, нарастающих боковых почек), Ивановский несколько лет занимался исследованиями в Никитском ботаническом саду под Ялтой и в ботанической лаборатории АН.
Зная из работ голландского ботаника А.Д. Майера о том, что мозаичную болезнь табака можно вызвать переносом сока больных растений здоровым, ученый растирал листья больных растений, процеживал сок через полотняный фильтр и впрыскивал его в жилки здоровых листьев табака. Как правило, инфицированные растения перенимали болезнь.
Ботаник тщательно изучал под микроскопом больные листья, но не обнаружил ни бактерий, ни еще каких-либо микроорганизмов, что неудивительно, т.к. вирусы размером от 20 до 300 нм (1 нм = 10¬9 м) на два порядка меньше бактерий, и их в оптическом микроскопе увидеть нельзя.
Считая, что в инфицировании виноваты все-таки бактерии, ботаник стал пропускать сок через специальный фарфоровый фильтр Э. Шамберлена, но вопреки ожиданиям, инфекционные свойства отфильтрованного сока сохранялись, т.е. фильтр не улавливал бактерии. Попытка вырастить возбудителя мозаики на обычных питательных средах, как это делается с теми же бактериями, не увенчалась успехом.
В диссертации Ивановский представил блестящие результаты своих экспериментов, безупречно отработанные методики, сделал выводы о существовании нового, неизвестного ранее класса микроорганизмов.
Дав критерии и методы для их определения, ученый заложил основы новой научной дисциплины — вирусологии, ставшей к середине XX в. самостоятельной дисциплиной.
После изобретения электронного микроскопа кристаллические включения, описанные Ивановским, были идентифицированы как кристаллы вируса табачной мозаики в 1935 г. американским биохимиком У. Стэнли — ученый получил тогда за свои исследования Нобелевскую премию.
Исследования Ивановского подхватили ученые во всем мире. Использовав метод фильтрации русского ученого, немецкие врачи Ф. Лефлер и П. Фрош в 1897 г. обнаружили возбудитель ящура крупного рогатого скота.
Ныне описано свыше 6000 вирусов, принадлежащих к 2000 видам, 287 родам, 73 семействам и 3 порядкам. Более десятка основных групп вирусов являются патогенными для человека.
К ДНК-содержащим вирусам относят семейство поксвирусов (вызывающих оспу), вирусы группы герпеса, аденовирусы и др.
К РНК-содержащим вирусам относят пикорнавирусы (полиомиелит, гепатит А, острые простудные заболевания), миксовирусы и парамиксовирусы (грипп, корь, свинка) и т.д.
Читайте также: