Спутники микробов

микробы

Придя как то раз в лабораторию, Николай Федорович Гамалея с недоумением обнаружил, что специальный бульон в колбе, прежде мутный от кишащих там мириад палочек сибирской язвы, не содержал и следа бактерий. Направив на колбу сильный свет, ученый убедился, что зрение не обмануло его: бульон был прозрачен, как кристалл. Каково же было удивление молодого исследователя, когда выяснилось, что прозрачная среда приобрела способность растворять новые порции бактерий. Это было в 1898 году. Но лишь в 1917 году талантливому французскому исследователю Д’Эреллю удалось глубже проникнуть в тайну странного «самоубийства» микробов. Ученый открыл новый мир ультрамикроскопических существ — виновников гибели бактерий. Он назвал этих недругов микробов бактериофагами (слово «фаг» по-гречески означает пожиратель; в буквальном смысле бактериофаг — пожиратель бактерий).

Почти все породы микробов имеют свой специальный вид фага. Только пневмококки, спирохеты, микроскопические грибы и дрожжи как будто бы не имеют этих врагов. Природа заронила в бактериофаги поразительную жизненную стойкость к физическим и химическим воздействиям. Многие фага могут годами сохраняться в высушенном состоянии, переносить нагревание до 100 градусов, выдерживать замораживание при минус 185 градусах, давление в 3—6 тысяч атмосфер, не терять активности в присутствии самых сильных ядов — сулемы, формалина, цианистого калия.

Что же такое фаги? Некоторые ученые убеждены, что это мертвое вещество типа ферментов. Они разрывают клетки бактерий в клочья, подобно тому, как ферменты расщепляют белки на их составные части — аминокислоты. Не менее любопытны теории, представляющие фагов носителем полового цикла размножения у бактерий. Однако сторонники этих воззрений немногочисленны. Большинство исследователей причисляют этот необыкновенный растворитель к живому миру, миру вирусов. И в самом деле, между фагами и вирусами много общего: эти ультрамикроскопические создания сходны по размерам частиц, по химической структуре. Они размножаются только внутри живых клеток, не растут на искусственных питательных средах. Многие ученые так и называют фаг — бактериальный вирус.

В 1941 году удалось впервые увидеть черты растворителя бактерий. В электронном микроскопе фаг предстает подобным крохотной теннисной ракетке. Ее величина исчисляется миллимикронами — миллионными долями миллиметра. Тело фага состоит из особых ядерных (дезоксирибонуклеиновых) кислот, закутанных в плотную белковую оболочку. Головка и хвост фага имеют неодинаковое строение, даже разные части хвоста непохожи друг на друга. Русский ученый А. Е. Крисс обнаружил, что фаг — это длиннейшая нить, закрученная на месте головки в спираль. Под влиянием высоких давлений — в несколько тысяч атмосфер — происходит раскручивание этой неправдоподобно малой спирали. Однако, утратив присущую ему форму, фаг терял способность растворять бактерии.

бактериофаг

Попадая внутрь клетки, фаг использует ее тело для своего размножения. Но как проникает он туда? Приблизившись вплотную к стенке микроба, периферическая часть хвоста фага расщепляется на тонкие волокна — фаг как бы прилипает к бактерии. Из крохотных волоконец хвоста выделяется особый фермент, растворяющий оболочку микроба, — в месте прикрепления фага возникает точечное отверстие. Размеры его бесконечно малы, но вполне достаточны, чтобы пропустить туда содержимое фаговой частицы. Белок фага сокращается, подобно упругому мышечному волокну, и ядерная кислота, как из шприца, впрыскивается в сердцевину микроба. Сам шприц (оболочка фага) остается на поверхности клетки. Оболочка клетки, пропустив внутрь одну частицу фага, становится непроницаемой для других частиц этого же фага — тело бактерии как бы одевается плотной броней.

Что происходит дальше в теле бактерии, отданной на растерзание фагу, неизвестно. Клетка, побежденная в поединке с фагом, меняет свой облик. Прекращаются движения тонких волосок — жгутиков, в ядре появляется необычная зернистость, бактерия перестает размножаться. Химизм взаимодействия микроба и фага еще не ясен, но, по-видимому, в сраженной клетке обмен веществ меняется на новый, угодный ее повелителю — фагу. В результате этих, еще покрытых дымкой неясности процессов и возникают в конце скрытого периода, длящегося 20—90 минут, новорожденные частицы фага. Оболочка клетки распадается: фаг разносит ее в щепки. От некогда грозного микроба остается лишь легкая, еле заметная в электронном микроскопе тень. Сотни молодых фаговых частиц выходят на простор, набрасываясь на новые клетки. В питательном бульоне бактерии размножаются и тут же растворяются. Поэтому с каждым часом растет количество фага, пока наконец среда не становится совершенно прозрачной. Однако эта прозрачность обманчива: питательный раствор насыщен биллионами невидимок.

Гибель клетки под беззвучным натиском фаговых частиц — это только частный случай в сражении фагов с микробом. Ведь в самом деле, если бы всякая встреча с фагом заканчивалась для бактерии смертельно, то непрекращающаяся битва в мире невидимых принесла бы гибель не только побежденным — микробам. Исчезли бы и победители — фаги, не найдя больше для себя пищи. Но этого не происходит, так как нередко фаги, проникая в бактерию, не убивают ее, а, соединяясь с телом хозяина, живут там в многочисленных поколениях. Выгода от такой совместной жизни огромная и для фага и для микроба. Фаг сохраняется в клетке как вид. Микроб же под защитой фага уже не подвержен нападению «родственников» своего «квартиранта». Но, если микробная клетка каким-то образом исцеляется от засевшего в ней фага, ей вновь грозит опасность погибнуть в бою с ним и его собратьями.

бактериофаг

Находясь в сердцевине бактерии, фаг, сохраняя свою индивидуальность, в то же время как бы окрашивается всеми оттенками клетки. Перебравшись на другую бактерию, маленький паразит может привить ей некоторые свойства своего прежнего хозяина. Так, некоторые фаги, пожившие внутри бактерий, устойчивых к стрептомицину, могут, заражая чувствительных к этому антибиотику микробов, делать их устойчивыми. Некоторые виды салмонелл (палочки, вызывающие кишечные заболевания у человека и животных) становятся подвижными — у них формируются жгутики,— если их заразить особыми фагами. Интересно, что, избавившись от фага — проводника новых свойств,— микробы теряют жгутики и вновь становятся неподвижными.

Тяжелое инфекционное детское заболевание дифтерию вызывают дифтерийные палочки, выделяющие сильный яд. Оказалось, что свойство вырабатывать яд у дифтерийной бациллы зависит от наличия в ней бактериофага. Утратив его, она становится безвредной. Хозяйничая в теле бактерии, фаг вызывает там синтез особого, вредоносного для человека белка — токсина. Иначе говоря, крохотный спутник микроба меняет в его теле направление белкового обмена веществ.

Описанное явление направляет пытливую мысль ученых по новым путям. Ведь на карте причин заразных болезней человека еще встречаются белые пятна. Так, до сих пор не ясна роль кроверастворяющего стрептококка в возникновении скарлатины. Среди этих похожих на микроскопические бусы шариков, что поселяются в зеве больных детей, встречают как вредоносных, так и безобидных представителей. Может быть, болезнетворные цепочки стрептококка, подобно ядообразующим дифтерийным палочкам, заражены особым бактериофагом, направляющим их деятельность на выработку ядовитого вещества, губительного для детей?

Способность невидимого попутчика микробов менять обмен белков в клетке-хозяине наталкивает на смелые предположения. Ведь фаг—вирус. Возможно, качеством извращать обмен веществ в пораженной клетке владеют и другие вирусы, нападающие на человека, животных и растения? Пока это только гипотеза. Но надо думать, экспериментальная ее проверка поможет отыскать ключи от некоторых загадок нарушения обмена веществ.

Автор: М. Д. Крылова.

P. S. О чем еще думают британские ученные: Все-таки как ни крути, а микробы – они повсюду. Поэтому очень важно позаботиться о такой вещи, как добротная уборка офисов в Москве — http://vselmi.ru/o-kompanii.html на этом сайту могут предоставить подобную услугу, ведь количество микробов во всяком грязном помещении просто стремится к бесконечности.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *