Кто из перечисленных ученых предположил название вирус
Обновлено: 19.04.2024
Если в пандемии коронавируса и есть что-то положительное, то это повышение нашей осведомленности о вирусных инфекциях. Обычный человек сегодня знает о них куда больше, чем пять лет назад! А главное – новые реалии стали стимулом для важных открытий и изобретений в медицине. Ученые и врачи разработали инновационные методы диагностики инфекций и устройства для защиты дыхательных путей, фармакологи активно исследуют лекарственные препараты, одобренные для лечения определенных недугов, на эффективность и безопасность при лечении других заболеваний. Биотехнологические и фармацевтические компании запустили десятки клинических испытаний, направленных на поиск новых препаратов, способных бороться с COVID-19. Появились новые разработки в области телемедицины и медицинской робототехники. А главное, пандемия стала началом нового этапа в вирусологии – науки, которая изучает один из самых загадочных биологических объектов на планете. В нашей статье – краткая история открытия вирусов и их изучения.
История открытия вирусов
Вирусология как наука начала развиваться в XIX веке, когда люди узнали – благодаря микробиологам Луи Пастеру и Роберту Коху, хирургу Джозефу Листеру, – что инфекционные заболевания вызываются микробами. О том, что не все из этих микробов – бактерии, стало известно не сразу. Можно было только предполагать, что, например, возбудитель бешенства – некий болезнетворный агент, который по какой-то причине проскакивает через бактериальный фильтр, не выращивается на питательной среде и не виден через световой микроскоп. А первый вирус, который человеку удалось выделить, все-таки был растительным: им стал вирус табачной мозаики. И обнаружил его российский ученый Дмитрий Ивановский.
Виды вирусных заболеваний
Сегодня, разрабатывая способы борьбы с вирусными болезнями, ученые руководствуются в том числе и типами этих заболеваний. Классификацию вирусов в соответствии с системой пораженных органов полезно знать и обычному человеку, чтобы своевременно помочь себе и своим близким. Вот краткий обзор заболеваний 1 , вызываемых разными вирусами.
Респираторные инфекции – это инфекции верхних дыхательных путей, с которыми мы сталкиваемся чаще всего. От человека к человеку они, как правило, передаются воздушно-капельным путем. К этой группе относятся вирусы гриппа, риновирусы, а также коронавирусы, один из которых стал причиной пандемии в 2020 году и сейчас продолжает распространяться по планете.
Желудочно-кишечные инфекции распространяются фекально-оральным путем, так что основная мера профилактики – личная гигиена. К таким вирусам относится ротавирус, норовирус, астровирус и т. д.
Экзантематозные инфекции. Экзантема – это сыпь на коже, которой себя проявляют корь, краснуха, скарлатина, брюшной и сыпной тифы, ветряная оспа, герпес и т. д. Некоторые вирусы, помимо поражения кожи, вызывают и системные проявления.
Инфекции печени. К ним относятся не только вирусные гепатиты (А, B, C, D, E), но и другие вирусы: цитомегаловирус, вирус желтой лихорадки, а даже вирусы герпеса, кори, краснухи и ветрянки.
Неврологические инфекции часто распространяются комарами или клещами: это, например, энцефалит.
Геморрагическая лихорадка, которая вызывает поражение сосудов, также распространяется москитами и клещами, а также зараженными животными – грызунами, летучими мышами, обезьянами.
Инфекции кожи или слизистых оболочек. К вирусам, которые вызывают такие заболевания, относится вирус папилломы человека.
Вирусолог Дмитрий Ивановский
С табачной мозаикой 2 знакомы, наверное, все, кто выращивал овощи и фрукты или просто наблюдал, как они растут. Несмотря на название, Tobacco mosaic virus поражает не один лишь табак, а более 350 видов овощных, садовых, декоративных растений. Желтые пятна и разводы на листьях огурцов, помидоров, картофеля, молодых яблонь – все это табачная мозаика. Она создавала проблемы фермерам и в прошлые века, особенно для тех, кто выращивал табак на продажу. Пораженные листья были непригодны для дальнейшей обработки, так что снижение урожая из-за мозаики било по карманам и фермеров, и производителей табачной продукции. Инфекционную природу этой болезни доказал в 1886 году немецкий агрохимик Адольф Майер, однако он посчитал, что всему виной бактерия. Его опыты решил повторить петербургский студент Дмитрий Ивановский. В университете он учился на физико-математическом факультете, однако по окончании остался при кафедре ботаники, выбрав темой диссертации мозаичную болезнь табака – этой темой Ивановский заинтересовался еще студентом, бывая на Украине и в Молдавии.
Дмитрий Иосифович Ивановский в 1895 году успешно защитил магистерскую диссертацию, начал читать лекции в родном вузе, после стал профессором Варшавского университета, где создал свою лабораторию. Ученый внес большой вклад в исследование физиологии и анатомии растений, занимался почвенной микробиологией, был автором 180 научных публикаций.
Вирусолог Мартин Бейеринк
Хотя открытие Ивановского касалось в первую очередь фитопатологии, оно сыграло огромную роль в развитии биологии, медицины и ветеринарии. Еще при жизни вирусолога его данные о вирусах дополнил нидерландский микробиолог Мартин Бейеринк (Martin Beijerinck). В 1898 году он, еще не зная об исследованиях Ивановского, тоже экспериментировал с вирусом табачной мозаики и сделал похожие выводы – кроме одного: он предположил, что инфекционный агент – это патогенная молекула, способная репродуцироваться и распространяться в клетках зараженного хозяина. Таким образом, Бейеринк угадал неклеточную природу вирусов. Узнав впоследствии о работе Ивановского, который его опередил, голландский ученый не стал замалчивать его достижение и честно сослался на работу предшественника.
Изучение вирусов, исследования
Вирус табачной мозаики стал первым организмом из своего царства, который исследовали на электронном микроскопе (в 1939 году). До сих пор это один из популярных модельных организмов. Прежде всего ученым нужно было научиться воспроизводить вирусы. В 1939 году американский врач Эрнест Гудпасчер сумел вырастить в куриных яйцах вирус гриппа. Еще через десять лет вирусологи из США – Эндерс, Уэллер и Роббинс – впервые вырастили полиовирус не на тканях животных или яйцах, а на культуре клеток человеческого зародыша. Благодаря этому достижению была создана первая эффективная вакцина против полиомиелита.
Уже в наше время, в 2002 году был создан первый синтетический вирус. На данный момент описано несколько тысяч видов вирусов, однако ученые предполагают, что в реальности их миллионы. Это самые распространенные биологические объекты на Земле! Кстати, большая их часть не болезнетворна или даже приносит пользу человеку. Последнее относится к фагам – вирусам, паразитирующим на бактериях. Впервые их обнаружили в конце XIX века. Способность фагов уничтожать вредоносные бактерии активно изучалась в СССР, где разработали фаги против стрептококка, сальмонеллеза и т.д. Сегодня интерес к фагам возрождается: их можно использовать против бактерий, которые развили устойчивость к антибиотикам.
Институт вирусологии имени Гамалеи
Сегодня основное направление деятельности Центра Гамалеи – решение фундаментальных проблем в области эпидемиологии, инфекционной иммунологии. Здесь изучают закономерности распространения и проявления инфекционных заболеваний; генетику, молекулярную биологию и экологию патогенных микроорганизмов; разрабатывают способы диагностики и профилактики инфекционных болезней. На базе института работают девять центров Минздрава России: по риккетсиозам, лептоспирозам, бруцеллезу, туляремии, легионеллезу, микоплазмозам, хламидиозам, клостридиозам, боррелиозам.
Развитие вирусологии
Однако 12 тысяч лет назад человек изобрел сельское хозяйство, что привело к более высокой рождаемости. Кроме того, человек научился приручать животных через которых и стал получать патогены. Постепенно численность населения росла и уже к железному веку некоторые населенные пункты достигли одного миллиона человек. Соответственно это привело к более тесному контакту людей и распространенности респираторных заболеваний. Наша многочисленность сделала нас более подверженными инфекционным заболеваниям. Поэтому появление COVID-19 и других вирусов предопределено развитием и распространением человеческого вида.
Вакцинация
Человек не перестает искать пути победы над вирусами. Практика вакцинации насчитывает уже сотни лет. Еще в 17 веке буддийские монахи пили змеиный яд, чтобы выработать иммунитет перед укусом змеи. В 1796 году английский врач Эдвард Дженнер разработал первую в мире вакцину. Он наблюдал за коровами болеющими оспой, но иначе, чем человек. После долгих наблюдений он решился провести публичный опыт прививания. Дженнер взял образцы у молодой доярки, которая была заражена коровьей оспой и привил ее мальчику. В итоге болезнь протекала очень легко и не стала развиваться. Далее врач опубликовал научную работу, в которой сделал вывод, что перенесение коровьей оспы делает человека невосприимчивым к оспе человеческой. В итоге в течение 18 и 19 веков систематическое прививание против оспы привело к ее глобальной ликвидации.
Вакцина от бешенства гениального французского ученого Луи Пастера, разработанная в 1885 году, была следующим этапом, оказавшим влияние на историю вакцинации человека. После этого исследования и опыты в области вакцинации стали особенно активными. В 20 веке были созданы практически все знакомые нам вакцины, в том числе против полиомиелита и кори. Это произошло благодаря новым методам выращивания вирусов в лаборатории и помогло значительно повысить выживаемость детей и взрослых. В последние десятилетия исследования в молекулярной генетики стали применяться в вакцинологии. Настоящим успехом стала разработка вакцины против гепатита В, коклюшной вакцины и новых вакцин против сезонного гриппа. Молекулярная генетика создает основу для светлого будущего вакцинологии, включая разработку новых систем доставки вакцин, растительных вакцин, разработку более эффективных вакцин против туберкулеза и вакцин против ВИЧ.
Вирусы (от лат. вирус — яд) – представляют собой мельчайшие неклеточные формы жизни. Вирусы имеют размеры 2-5*10 -7 см, что значительно меньше, чем бактериальная клетка (от 0,2 до 10 мкм). Рассмотреть вирусы возможно только с помощью электронного микроскопа, увеличивающий в 100 тысяч и более раз. Вирусы относятся к отдельному царству.
Вирусология – наука изучающая вирусы. Становление вирусологии как науки начинается с 30-х годов 20 века.
История открытия вирусов
Впервые вирус табачной мозаики (рис.1) был открыт русским ученым Д.И.Ивановским (1892г.) (рис.2).
Рис.1 Листья табака (слева) пораженные вирусом табачной мозаики (справа)
Рис.2 Д.И.Ивановский — первооткрыватель вирусов
Первый вирус животных (вирус ящура) был описан в 1897 году Лёффером и Фрошем. В 1901 году вирус желтой лихорадки был открыт англичанами У. Ридом и Д. Кэрроллом.
В 1917 году Ф.д’Эррелем был открыт бактериофаг – вирус, поражающий бактерии.
Удивительно то, что первая вакцина от оспы была предложена за 100 лет до открытия вирусов, в 1796 году английским врачом Э.Дженнером. Второй по открытию стала – антирабическая вакцина, представленная французским ученым микробиологом Л.Пастером в 1885 году.
Строение и формы вирусов
Вирусы — неклеточные частицы, состоящие из белковой оболочки (капсид) и собственного генетического материала в виде нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) (рис.3).
Рис.3 Строение вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)
Вирусы могут обладать разнообразными формами: шаровидные, овальные, палочковидные, нитевидные, цилиндры, тетраэдры, октаэдры и др.(рис.4).
Рис.4 Разнообразные формы и виды вирусов
Более сложные вирусы имеют в своем составе дополнительные белковые или липопротеидные оболочки. Вирусы гриппа и герпеса кроме белковой оболочки могут содержать и углеводы.
| ДНК-содержащие вирусы | РНК-содержащие вирусы |
|---|---|
| оспы | бешенства |
| герпеса | кори |
| бактериофаги Т-группы | СПИДа и лейкоза |
| гепатита В | гепатита А |
| паповавирусы | гриппа |
| аденовирусы | полимиелита |
| цитомегаловирус | ОРЗ |
| Эпштейн-Бара | желтой лихорадки |
| и др. | краснухи и др. |
Геном вирусов может быть представлен однонитчатыми и двунитчатыми молекулами ДНК (вирус оспы человека, овец, свиней, аденовирус человека) и РНК (матрица для вирусов насекомых и других животных). Вирусы с однонитчатой молекулой РНК (энцефалит, краснуха, корь, бешенство, грипп и др.).
Вне живой клетки вирус не питается, не передвигается, не растет, не размножается и не проявляет других свойств живого.
Размножение вирусов
Вирусы способны размножаться только внутри живой клетки. Вирус проникает внутрь клетки путем связывания его с особым протеином – рецептором, расположенным на поверхности клетки. На поверхности чувствительной клетки происходит связывание с рецептором, после чего присоединившейся участок погружается в цитоплазму и превращается в вакуоль. Стенки вакуоли, состоящей из цитоплазматической мембраны способны сливаться с другими вакуолями или даже ядром. В результате вирус достигает любой участок клетки.
Основные этапы заражения вирусом:
Данный процесс до конца не изучен, и возможно именно он мог бы решить вопрос возникновения онкологических заболеваний.
Быстрая способность адаптироваться и видоизменяться, подстраиваясь к геному клетки, делает некоторые вирусные заболевания практически неизлечимыми. Таким образом, вирусы представляют паразитизм на генетическом уровне (рис.5).
Рис.5 Размножение вируса гриппа
Бактериофаги
Рис.6 Строение бактериофага
Бактериофаг состоит из головки, хвостика и нескольких хвостовых отростков (белковых нитей). Наружная часть головки покрыта белковой оболочкой. Во внутренней части головки расположена ДНК, а внутри хвоста проходит центральный канал. Из-за толстых клеточных стенок бактерий белок-рецептор бактериофага не может погрузиться в цитоплазму.
Удерживаясь на поверхности клетки за счет шипов, расположенных под базальной мембраной, бактериофаг пронзает стенку бактерии и вводит внутрь полый стержень. По этому стержню в цитоплазму поступает ДНК (или РНК). Геном бактериофага проникает внутрь клетки, а оболочка остается снаружи. Спустя время, сформировавшиеся зрелые фаговые частицы разрушают бактерию изнутри и выходят наружу (рис.7).
Рис.7 Размножение бактериофага
Обладая способностью полного уничтожения бактериальной клетки, бактериофаги могут быть использованы для лечения разнообразных бактериальных заболеваний (холеры, дизентерии, брюшного тифа и др.).
Отмечено, что отделение от вирусной частицы нуклеиновой кислоты приводит к потере инфекционной способности к репродукции. Это говорит о том, что нуклеиновая кислота играет важную роль в размножении вируса.
При благоприятных условиях вирус очень быстро размножается. Так, за 30 минут в одной клетке появляются сотни новых вирусов.
Вирусы могут продолжительно сохраняться в почве, воде и другим средах. Некоторые представители устойчивы к высоким температурам (свыше +100С) и высушиванию.
Виды вирусных заболеваний
В настоящее время известно около 400 видов вирусов растений и около 500 видов вирусов животных.Вирусы растений вызывают поражение листьев и других органов, вызывая появление разноцветных или бесцветных пятен и полосок. Вирусы вызывают замедление роста растений, изменяет их форму и снижает урожайность.
Наиболее опасными для человека являются вирусы гепатита – А, В, С. Вирус способен сильно повреждать ткани печени, вызвав необратимые последствия.
ВИЧ.СПИД
Более опасную для человечества форму представляет вирус иммунодефицита человека или сокращенно ВИЧ (HIV). Попав в кровь, ВИЧ, поражает иммунную систему человека, приводя к развитию болезни под названием СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита человека). РНК-содержащий ВИЧ атакует белые кровяные клетки – лимфоциты, отвечающие за иммунитет, делая человека уязвимым для других болезней.
Внедренный в лимфоциты РНК вирус начинает синтезировать фермент – ревертазу. Этот фермент служит матрицей для последующего синтеза молекулы ДНК. Синтезированная вирусная ДНК встраивается в хромосому лимфоцита. После чего вирус долгое время может не проявлять себя. Это может длиться от 1 до 2 лет, а иногда и более. Спустя время вирусная ДНК начинает проявлять себя, синтезируя сотни тысяч вирусов, что в итоге приводит к разрушению лимфоцита.
Вероятность заражения ВИЧ увеличивается при прямом контакте с кровью больного человека. Распространенные пути передачи вируса; незащищенный половой контакт с инфицированным человеком, инъекции шприцом, переливание крови. ВИЧ не передается воздушно-капельным путем, через укусы насекомых, посуду, при рукопожатиях и пользовании общественными местами (туалеты, бассейны, бани и т.п.).
В настоящее время вакцины против СПИДа нет, но существуют медицинские препараты на основе азотимидина и ингибиторов протеаз, способные подавить синтез вирусной ДНК. Это облегчает течение болезни и значительно удлиняет жизнь человека.
Симптомами СПИДа является температура, постоянный озноб, легкая простужаемость, резкое похудение.
Чтобы предупредить СПИД необходимо соблюдать следующие правила;
— избегать прямого контакта с кровью неизвестного человека (зараженными так же могут быть лимфа, сперма, влагалищные выделения, грудное молоко и др.);
— избегать случайные половые связи;
— использовать презервативы;
— пользоваться одноразовыми шприцами;
— пользоваться личными бритвенными приборами, при этом не разрешать пользоваться своими.
Природным очагом СПИДа по мнению ученых считается Центральная Африка, а носителем вируса являются зеленые мартышки.
Грипп
Всем известный вирус гриппа не менее опасный, наряду с корью, гепатитом и полиомиелитом.
В отличие от бактерий, которых ещё в 1676 году описал основатель научной микроскопии Антони ван Левенгук, вирусы в световой микроскоп видны не были. А электронный создали лишь спустя 40 лет после открытия вирусов. Как же их вообще удалось заметить? Благодаря табаку, точнее, его болезни, которая была страшной проблемой для фермеров.
В современный световой микроскоп крупные вирусы увидеть можно. Они выглядят так же, как выглядели бактерии для Левенгука. Просто точки. Но бактерии при этом активно двигаются.
Некротические пятна на листьях табака резко снижали урожай, а главное, из таких листьев не получалось сделать сигары. Производители с подобным положением дел мириться не могли и спонсировали исследования патологии. В 1886 году немецкий агроном Адольф Майер доказал, что "мозаичное заболевание табака", как он окрестил эту напасть, легко передаётся с соком растения, а значит, тут замешан инфекционный агент. Поскольку прогревание при 80 ºС обеззараживало исходный биоматериал (Пастер, напомним, уже изобрёл пастеризацию), Майер решил, что возбудитель болезни - бактерия.
._4_t_310x206.jpg)
Российского ботаника Дмитрия Ивановского болезнь табака волновала ничуть не в меньшей степени. Полагая, что этот недуг вызывают бактерии, Ивановский планировал осадить их на специальном фильтре, поры которого меньше этих организмов. Такая процедура позволяла полностью удалить из раствора все известные патогены. Но экстракт заражённых листьев сохранял инфекционные свойства и после фильтрации!
Этот парадокс, описанный Ивановским в работе 1892 года, стал отправной точкой в развитии вирусологии. При этом сам учёный думал, что сквозь его фильтр прошли мельчайшие бактерии либо выделяемые ими токсины, то есть вписывал своё открытие в рамки существующего знания. Впрочем, это частности. Приоритет Ивановского в открытии вирусов не оспаривается.
Спустя 6 лет голландский микробиолог Мартин Бейеринк, не зная поначалу о работе Ивановского, провёл серию аналогичных экспериментов. То, что патоген проходит сквозь бактериальный фильтр и не может, подобно бактериям, размножаться в питательной среде, привело Бейеринка к выводу, что перед ним новый, неизвестный науке инфекционный агент. Учёный окрестил его "вирусом" (от лат. virus - яд), повторно введя это слово в научный оборот: прежде оно использовалось для обозначения всего агрессивного и токсичного.
Вирус табачной мозаики стал нашим проводником в абсолютно новую область биологии - вирусологию. И в знак признания особых заслуг перед человечеством был первым среди вирусов исследован на электронном микроскопе.
Вирус табачной мозаики до сих пор любим вирусологами: на его основе легко делать вакцины. Одну из них - от COVID-19 - сейчас разрабатывают на биологическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова.
Что мы знаем сегодня
Вирусы присутствуют во всех земных экосистемах и поражают все типы организмов: от животных до бактерий с археями. При этом учёные до сих пор спорят, являются ли вирусы живыми существами. Серьёзные аргументы есть и за, и против.
Конечно да! У вирусов есть геном, они эволюционируют и способны размножаться, создавая собственные копии путём самосборки.
Решительно нет! У них неклеточное строение, а именно этот признак считается фундаментальным свойством живых организмов. А ещё у них нет собственного обмена веществ - для синтеза молекул, как и для размножения, им необходима клетка-хозяин.
Впрочем, большинство учёных склонны рассматривать этот спор как чисто схоластический.
2. Как устроены вирусы
Самая суть: Вирус - это генетическая инструкция в белковом контейнере. Расшифровать строение вирусов удалось, превращая их в кристаллы.
История открытия
К началу 1930-х годов всё ещё оставалось непонятным, что такое вирус и как он устроен. И по-прежнему не было микроскопа, в который его можно было бы разглядеть. В числе прочих высказывалась гипотеза, что вирус - это белок. А структуру белков в то время изучали, преобразуя их в кристаллы. Если бы вирус удалось кристаллизовать, то его строение можно было бы изучать методами, разработанными для исследования кристаллов.
В 1932 году Уэнделл Мередит Стэнли отжал сок из тонны больных листьев табака и воздействовал на него разными реагентами. После трёх лет опытов он получил белок, которого не было в здоровых листьях. Стэнли растворил его в воде и поставил в холодильник. Наутро вместо раствора он обнаружил игольчатые кристаллы с шелковистым блеском. Стэнли растворил их в воде и натёр полученным раствором здоровые листья табака. Через некоторое время они заболели. Эти опыты открыли учёным путь к получению и изучению чистых препаратов вируса, а самому Стэнли принесли Нобелевскую премию.
Структуру вируса расшифровала Розалинд Франклин - та самая "леди ДНК", которая впервые получила чёткую рентгенограмму структуры ДНК и умерла за четыре года до вручения Нобелевки за это невероятно важное открытие. Рассматривая вирус табачной мозаики в рентгеновских лучах, Розалинд поняла, что он представляет собой белковый контейнер, к внутренним стенкам которого прикреплена спираль РНК.
Что мы знаем сегодня
Постепенно накопились данные, позволившие разработать классификации вирусов. Выяснилось, что вирусы различаются по типу молекул ДНК или РНК, на которых записана их генетическая программа. Другое различие - по форме белкового контейнера, который называется капсид. Бывают спиральные, продолговатые, почти шарообразные капсиды и капсиды сложной комплексной формы. Многие капсиды имеют ось симметрии пятого порядка, при вращении вокруг которой пять раз совпадают со своим первоначальным положением (как у морской звезды).
У некоторых вирусов капсид заключён в дополнительную оболочку, суперкапсид, которая состоит из слоя липидов и специфичных вирусных белков. Последние часто формируют выросты-шипы - ту самую "корону" коронавируса. Вирусы с такой оболочкой называют "одетыми", а без неё - "голыми".
Необходимость кристаллизовать вирусы для их изучения отпала лишь недавно с появлением атомных силовых микроскопов и лазеров, генерирующих сверхкороткие импульсы.
3. Кто такие фаги
Самая суть: Большая часть вирусов - "пожиратели бактерий", хоть никого и не жрут. Фаг может убить бактерию, а может сделать из неё зомби. Для нас это хорошо.
История открытия
В конце XIX века британский бактериолог Эрнест Ханкин, сражавшийся с холерой в Индии, изучал воды рек Ганг и Джамна, которые местные жители считали целебными. Ханкин, энтузиаст кипячения воды и теории Пастера о том, что болезни вызываются микроорганизмами, а не миазмами (вредоносными испарениями - так думали врачи ещё в середине XIX века), обнаружил, что суеверные индусы правы: какой-то неопознанный объект непонятным образом обеззараживает воду священных рек без всякого кипячения.
Лишь спустя двадцать лет неопознанному объекту придумали название: Феликс Д'Эрелль из Института Пастера предложил называть этих существ "бактериофагами", в переводе с греческого - "пожирателями бактерий". Он пришёл к выводу, что бактериофаги - вирусы, паразитирующие на бактериях.
Сейчас их нередко зовут просто фагами. Эти вирусы прикрепляются к стенкам бактерий и впрыскивают в них свой генетический материал. Попав внутрь, генетическая программа вируса запускает производство новых вирусов. В итоге одни ферменты бактерии создают копии вирусного генома, другие - строят по вшитым в него инструкциям белки, третьи - собирают мириады клонов. Порабощённая фагом бактерия превращается в фабрику по созданию его клонов, которые могут выходить наружу вместе с метаболитами или "взрывать" бактериальную клетку. Так или иначе полчища клонов освобождаются и отправляются заражать всё новые бактерии.
Для бактерии встреча с фагами не всегда заканчивается печально: бактериофаги бывают вирулентными и умеренными. Если клетке не повезёт и она повстречает вирулентного фага, то погибнет (у биологов этот процесс называется лизисом). Фаг использует такую клетку как ясли для своего потомства. Умеренные фаги обычно более дружелюбны. Они делают из бактерии зомби: она переходит в особую форму - профаг, когда вирус интегрируется в геном клетки и сосуществует с ней. Это сожительство может стать симбиозом, в котором бактерия приобретёт новые качества и эволюционирует.
Способность вирусов уничтожать вредоносные бактерии привлекла к ним внимание учёных. Впервые фагов, этих цепных собак биологов, натравили на стафилококк ещё в 1921 году. Их активно изучали в Советском Союзе. Основоположник этого направления грузинский микробиолог Георгий Элиава был учеником Феликса Д'Эрелля. По его инициативе в 30-е годы был создан Институт исследования бактериофагов в Грузии, а позднее фаготерапия в СССР получила одобрение на самом высоком уровне. Были разработаны стрептококковый, сальмонеллёзный, синегнойный, протейный и другие фаги.
Западные учёные отнеслись к фагам с меньшим энтузиазмом. Фаги очень чувствительные и в неподходящих условиях внешней среды теряют супергеройские способности. А тут как раз открыли и успешно применили первый антибиотик, и о фагах надолго позабыли.
Что мы знаем сегодня
В 2005 году биологи из Университета Сан-Диего показали, что вирусы - самые распространённые биологические объекты на планете, и больше всего среди них именно бактериофагов.
Всего на данный момент описано более 6 тысяч видов вирусов, но учёные предполагают, что их миллионы.
4. Как создали первую вакцину
Самая суть: Вакцинация - одно из величайших изобретений человечества, благодаря которому многие смертельные заболевания остались в истории. Но почему слово "вакцина" происходит от слова "корова"?
История открытия
Главное событие в истории вакцинации произошло в конце XVIII века, когда английский врач Эдвард Дженнер использовал коровью оспу для предотвращения оспы натуральной - одного из самых страшных заболеваний в истории, смертность от которого тогда достигала полутора миллионов человек в год.
Коровья оспа передавалась дояркам, протекала легко и оставляла на руках маленькие шрамы. Сельские жители хорошо знали, что переболевшие коровьей оспой не болеют человеческой, и эта закономерность стала отправной точкой для исследований Дженнера.
Предотвращение распространения Variola vera - натуральной оспы - главное событие в истории вакцинации Фото: iStock
Хотя идея была не нова: ещё в Х веке врачи придумали вариоляцию - прививку оспенного гноя от заболевшего к здоровому. На Востоке вдыхали растёртые в порошок корочки, образующиеся на местах пузырьков при оспе. Из Китая и Индии эта практика расходилась по миру вместе с путешественниками и торговцами. А в Европу XVIII века вариоляция пришла из Османской империи: её привезла леди Мэри Уортли-Монтегю - писательница, путешественница и жена британского посла. Так что самому Дженнеру оспу привили ещё в детстве. Вариоляция действительно снижала смертность в целом, но была небезопасна для конкретного человека: в 2% случаев она приводила к смерти и иногда сама вызывала эпидемии.
Но вернёмся к коровам. Предположив близкое родство вирусов коровьей и натуральной оспы, Дженнер решился на публичный эксперимент. 14 мая 1796 года он привил коровью оспу здоровому восьмилетнему мальчику, внеся экстракт из пузырьков в ранки на руках. Мальчик переболел лёгкой формой оспы, а введённый через месяц вирус настоящей оспы на него не подействовал. Дженнер повторил попытку заражения через 5 месяцев и через 5 лет, но результат оставался тем же: прививка коровьей оспы защищала мальчика от оспы натуральной.
Дженнеру потребовались годы, чтобы убедить коллег-врачей в необходимости вакцинации, - и эпидемии оспы в Европе наконец были остановлены. Идеи Дженнера развивал великий Луи Пастер: он ввёл термин "вакцина" (от латинского vacca - корова), описал научную сторону вакцинации, создал вакцины против сибирской язвы, бешенства, куриной холеры и убедил мир, что прививки необходимы для предотвращения многих болезней.
Что мы знаем сегодня
В 1980 году Всемирная организация здравоохранения объявила о полном устранении натуральной оспы. Это первое заболевание, которое победили с помощью массовой вакцинации.
После прививки в организме вырабатывается такой же иммунитет, как после перенесённого заболевания. При этом даже не нужно встречаться с живым патогеном. Обычно в вакцинах содержится его часть, например поверхностный белок, или сам вирус, но ослабленный или убитый. Такой агент, его называют антигеном, учит иммунную систему распознавать его как врага и уничтожать в будущем. В следующий раз, когда в организм попадёт настоящий вирус или бактерия, специфичные антитела - иммунные белки - "подсветят" его для клеток иммунной системы, которые тут же мобилизуются и уничтожат патоген.
Сейчас существует более сотни вакцин, защищающих от 40 вирусных и бактериальных заболеваний. Иммунизация спасает миллионы жизней, поэтому наши дети не умирают от столбняка, поцарапавшись на улице.
Современные вакцины, прошедшие все стадии клинических испытаний, безопасны - они могут вызвать сильную иммунную реакцию у некоторых людей, но никак не тяжёлую форму болезни с летальным исходом или тем более эпидемию.
5. Как вирусы поселились в нашей ДНК
Самая суть: В геноме человека затаились древние вирусы. Они составляют более 8% нашей ДНК. И мы им многим обязаны.
История открытия
В 1960-х годах учёные поняли, что некоторые вирусы могут вызывать рак. Одним из них был вирус птичьего лейкоза, угрожавший всему птицеводству. Вирусологи выяснили, что он относится к группе так называемых ретровирусов, внедряющих свой генетический материал в ДНК клетки-носителя. Такая ДНК будет производить новые копии вируса, но если вирус по ошибке встроился не в то место ДНК, клетка может стать раковой и начать делиться. Вирус птичьего лейкоза оказался очень странным ретровирусом. Учёные находили его белки в крови совершенно здоровых куриц.
Робин Вайс, вирусолог из Университета Вашингтона, первым понял, что вирус мог интегрироваться в ДНК курицы, стать её неотъемлемой и уже неопасной частью. Вайс и его коллеги обнаружили этот вирус в ДНК многих пород кур. Отправившись в джунгли Малайзии, они изловили банкивскую джунглевую курицу, ближайшую дикую родственницу домашней, - она несла в ДНК тот же вирус! Когда-то давно иммунная система куры-предка сумела подавить вирус, и, обезвреженный, он стал передаваться по наследству. Учёные назвали такие вирусы эндогенными, то есть производимыми самим организмом.
Вскоре выяснилось, что эндогенных ретровирусов полно в геномах всех групп позвоночных. А в 1980 году их обнаружили и у человека.
Что мы знаем сегодня
Согласно данным исследователей из Мичиганского университета, на долю эндогенных ретровирусов приходится более 8% нашего генома. При этом обнаружены далеко не все вирусные последовательности, которые осели в геноме человека. Искать их сложно: они встречаются у одного и отсутствуют у другого.
Некоторые эндогенные вирусы остаются опасными, но большинство уже неспособно запустить вирусную программу и захватить мир. До недавнего времени их считали "генетическим мусором". Но оказалось, что порой интеграция вирусов в ДНК ведёт к появлению полезных генетических программ. Например, многие участки ДНК, которые регулируют активность генов, участвующих во врождённом иммунитете, являются ретровирусами. А недавно российские учёные обнаружили у человека эндогенный ретровирус, регулирующий работу мозга и отсутствующий у других приматов, - получается, мы обязаны вирусам какими-то важнейшими своими особенностями! Правда, этот же вирус, возможно, привёл к возникновению шизофрении.
Друзья или враги нам эндогенные ретровирусы, сказать сложно, потому что нет уже деления на нас и них, - мы соединились в одно существо.
Специалисты выдвигают несколько гипотез о происхождении инфекции. Возможно, осложнение на печень вызывает новый особо агрессивный вариант "Омикрона", либо неизвестный ранее мутант коронавируса SARS-CoV-2. О ситуации рассказала заведующая лабораторией эпидемиологии инфекционных и неинфекционных заболеваний Санкт-Петербургского НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера, профессор Людмила Лялина.
"По результатам лабораторной диагностики, ни один случай заболевания не был вызван вирусами гепатитов A, B, C, D, E. Данные за аутоиммунный гепатит также отсутствуют - это редкая патология среди детей. При этом все случаи заболевания не являлись завозными. По информации Агентства по охране здоровья Великобритании описанные случаи не связаны с вакцинацией против COVID-19, так как ни один пациент с указанным диагнозом не был привит против этой инфекции", - говорит профессор Лялина.
Специалисты продолжают искать причину произошедшего. В Шотландии провели расследование 13 случаев среди детей от одного года до 10 лет. В большинстве болеют дети 3-4 лет (8 случаев). Из них семь девочек. В ряде случаев дети, по-видимому, заражали друг друга.
По ее словам, специалисты, проводившие расследование случаев острого гепатита у детей в Шотландии, считают, что заболевание, скорее всего, имеет инфекционную природу.
"Основные гипотезы сосредоточены вокруг аденовируса - либо нового варианта с отчетливым клиническим синдромом, либо обычно циркулирующего варианта, который более серьезно влияет на детей младшего возраста. При проведении лабораторных исследований в образцах материала у четырех детей был обнаружен аденовирус. При этом в публикации отмечается, что в США, штат Алабама в образцах девяти детей в возрасте от одного года до шести лет получены аналогичные результаты", - рассказала профессор.
Рассматриваются и другие версии: инфекционным агентом, по мнению специалистов, может выступать штамм "Омикрон" с тяжелым течением заболевания или ранее неизвестный вариант коронавируса SARS-CoV-2. "Аргументом в пользу данной гипотезы является наличие волны заражений COVID-19 с периодом подъема заболеваемости в Шотландии с 1 по 21 марта до уровня 443-536 случаев на 100 тыс. населения, что практически совпадает с периодом регистрации острых гепатитов с 4 марта по 7 апреля. Согласно данным органов здравоохранения Шотландии доминирующим циркулирующим штаммом SARS-CoV-2 в этот период являлся "Омикрон", - отметила профессор Лялина.
Расследование продолжается. Пока же врачам общей практики и педиатрам сообщили, что особенностью этих случаев является повышенный уровень трансаминаз (более 500 МЕ/л), а также рекомендовали обследовать пациентов на респираторные вирусы, кишечные вирусные и бактериальные инфекции. Это необходимо, чтобы все-таки найти причину такой острой формы гепатита.
Читайте также: