|
В конце 1880-х годов молодой ассистент Ботанической лаборатории Петербургской АН Дмитрий Ивановский изучал странную напасть, поразившую табачные плантации южной Украины и Бессарабии. На листьях растений появлялись мозаичные пятна, увеличивавшиеся в размерах и перекидывавшиеся на здоровые листья. Это явно походило на неизвестное инфекционное заболевание. Однако, пытаясь понять его природу, ученый столкнулся с неожиданной трудностью: возбудителя странной болезни не удавалось ни разглядеть в микроскоп, ни вырастить на питательной среде. Однако инфекционный характер заболевания не вызывал никаких сомнений: сок больных листьев исправно заражал здоровые. Тогда исследователь применил только что изобретенную «свечу Шамберлана» — фарфоровый фильтр с предельно мелкими, в полмикрона, порами. Ни одна бактерия, ни одна самая мелкая клетка не могла протиснуться сквозь это сито. И тем не менее пропущенный через него сок сохранял способность заражать!
Вирусы табачной мозаики имеют форму удлиненного цилиндра. Внутри белкового чехла находится свернутая спираль РНК
Этого гипотетического возбудителя Ивановский назвал «фильтрующейся бактерией» за способность беспрепятственно проходить через самые тонкие фильтры. Несколько позже голландский ученый Бейеринк, независимо от Ивановского открывший микроорганизмы с такими свойствами, предложил термин «фильтрующийся вирус» (от латинского слова virus, означавшего «яд, вредоносное начало»). Увидеть его непосредственно не удавалось ни под каким увеличением, но Ивановский разглядел в пораженных клетках какие-то странные микроскопические кристаллы. В здоровых клетках они никогда не встречались, и ученый предположил, что это могут быть скопления таинственного возбудителя. Опубликованная в 1892 году работа русского микробиолога была принята мировой наукой с энтузиазмом: к этому времени стали известны многие инфекционные болезни, возбудителей которых не удавалось ни разглядеть, ни вырастить в культуре. Даже великий Пастер не смог выделить возбудителя бешенства (что не помешало ему создать эффективную вакцину против этой болезни). Но вот «кристаллы Ивановского» вызвали откровенный скепсис: представить себе кристаллы, состоящие из живых организмов, ученым конца XIX века было не под силу. Только в 1935 году американский вирусолог Уэнделл Стенли, выделив вирус табачной мозаики в чистом виде, доказал, что тот действительно может складываться в кристаллы и вновь распадаться на отдельные вирусные частицы, не теряя способности к заражению. Двумя же годами раньше был изобретен электронный микроскоп, позволивший наконец воочию увидеть возбудителей-невидимок. Но окончательно разобраться в природе вирусов удалось только во второй половине ХХ века — после понимания роли нуклеиновых кислот в передаче наследственной информации.
Следующее препятствие — внешние покровы. Если бактериофаги имеют дело сразу с клеточной мембраной, то, скажем, вирусам наземных позвоночных противостоит плотное покрытие из многих слоев мертвых сухих клеток. Преодолеть этот барьер вирусы не в состоянии, и потому в наши организмы они могут попасть только через слизистые оболочки (дыхательных путей, пищеварительного тракта или половых органов) либо при прямом введении в кровь — скажем, комариным хоботком или нестерильным шприцем. Но и этот путь небезопасен: слизистые оболочки выделяют слизь, смывающую вирусы. Кровь же патрулируется сразу несколькими типами иммунных клеток, задача которых вылавливать любой чужеродный белок. Если вирус появился в организме в первый раз, иммунной системе нужно некоторое время, чтобы наработать нужное количество антител — белковых молекул, связывающихся именно с этим вирусом. Но достаточно одной встречи, чтобы антитела остались в крови, и в следующий раз «знакомый» вирус будет тут же опознан и уничтожен.
Для многих вирусов, например для возбудителей оспы или краснухи, эта трудность непреодолима: человек, однажды переболевший этими болезнями или привитый от них, больше никогда не заражается. Но другие вирусы выработали приемы, позволяющие раз за разом обманывать иммунитет. Например, у знакомого всем нам вируса гриппа оболочка состоит из белков двух типов — гемаглютинина (H) и нейраминидазы (N). Ими вирус берет на абордаж клетки-жертвы и по ним же его опознают антитела. Однако при изменении хотя бы одного из ключевых белков имеющиеся антитела ничего не смогут поделать с таким вирусом, и человек почти гарантированно заболевает. Так начинались пандемии гриппа — «испанка» 1918—1919 годов, «сингапур» 1957 года, «гонконг» 1968-го. Штаммы, которые их вызвали, так и обозначают по типам ключевых белков: H0N1, H2N2, H3N2... Но даже если сами белки не модифицировались, простое изменение их расположения в вирусной оболочке тоже сбивает иммунную систему с толку: интенсивность связывания вирусов антителами резко падает и может оказаться ниже темпов размножения вируса. С 1968 года в мире циркулирует штамм H3N2, давным-давно знакомый нашим антителам, что не мешает ему каждую зиму собирать свою дань со всех стран. А, например, у вируса полиомиелита капсула образована одинаковыми «блоками», но каждый из них сам состоит из четырех белковых цепей. Тасуя их антигенные участки, вирус ускользает от опознания.
Некоторые вирусы пришивают к краям своих белков какие-нибудь необычные группы атомов, тогда эти белки становятся неузнаваемыми для ферментов, которые должны их расщепить. Но самое радикальное решение нашли возбудители иммунодефицитов, в том числе уже упоминавшийся ВИЧ: лучшая защита — это нападение.
Ученые еще не вполне ясно представляют себе ключевые события заражения человека этим смертоносным заболеванием, но то, что уже известно, поражает воображение. Попав в организм, ВИЧ оказывается в лимфатических узлах, где его захватывают специальные клетки, задача которых удержать любого чужака до подхода полномочных «блюстителей». Вслед за тем появляются поднятые по тревоге В-лимфоциты — рядовые иммунной системы. Когда они уже вовсю работают, прибывают Т-лимфоциты. И вот тут происходит невероятное: вирус, уже обнаруженный, зафиксированный и облепленный антителами, ухитряется внедриться в Тлимфоцит и начать в нем размножаться. Пораженная клетка теряет способность выполнять свои обязанности, зато щедро раздает копии вируса своим собратьям. Не получая команд от Т-лимфоцитов, прочие иммунные клетки не могут справиться с вирусами, и в конце концов вся иммунная система рушится. Все это напоминает крутой боевик, где уже пойманный преступник захватывает в заложники полицейского начальника и, отдавая через него свои приказы, дезорганизует все управление.
Впрочем, ВИЧ — это все-таки исключение. Прочие вирусы, как уже говорилось, преодолевают иммунный барьер с помощью всякого рода маскировки. Чтобы с неудовольствием обнаружить, что препятствия еще не кончились: атакованная клетка вырабатывает особый белок интерферон. Под его действием и она сама, и соседние клетки вырабатывают специальные белки, подавляющие синтез вирусных белков.
Столь сложная и эшелонированная защита показывает, что многоклеточные организмы и вирусы прошли долгий путь совместной эволюции. Был период, когда вирусы считали самой древней, доклеточной формой жизни. Однако эта теория плохо состыковалась с тем, что вирус, находящийся вне клетки, неспособен к самостоятельной жизнедеятельности.
Сейчас большинство ученых придерживаются обратного взгляда: вирус — это компания беглых генов. К такому пониманию их склонило открытие в 80-х годах прошлого века «прыгающих генов» — транспозонов. Если обычный ген пребывает на своем месте в определенной хромосоме и может только меняться местами со своим коллегой из другой такой же хромосомы, то транспозоны живут по принципу «нынче здесь — завтра там». Они способны вырезать себя из общей ленты ДНК и вставлять совсем в другой участок, возможно, в другой хромосоме. Если учесть, что вирусы, встроившиеся в геном клетки, тоже могут в любой момент покинуть хозяина, то граница между вирусами и транспозонами становится довольно условной.
Кстати, переезжая на новое место жительства, вирусы нередко прихватывают с собой один или несколько хозяйских генов, перенося их в геном нового хозяина. Последствия такого «подарка» для организма-получателя могут быть очень разными: от злокачественной опухоли до новых эволюционных возможностей. Совсем недавно, например, появились данные о том, что один из ключевых генов, ответственных за формирование плаценты, возможно, был принесен в геном древних млекопитающих как часть внедрившегося вируса. Не заразись им кто-то из наших предков, мы бы могли проводить раннее детство в сумках на животах матерей.
Полный текст тут http://erudit-loto.livejournal.com/282500.html
|
|
