Изучение вирусов животных и человека

После того как Д. И. Ивановский установил способность ВТМ проходить через фильтры, задерживающие бактерии, началось изучение в том же плане возбудителей различных болезней животных и человека. Уже в 1898 г. Ф. Лефлер и П. Фрош сообщили о фильтруемости вируса ящура.

В течение нескольких последующих лет была установлена фильтруемость возбудителей чумы кур, желтой лихорадки и чумы свиней.

Поскольку большинство вирусов увидеть при помощи светового микроскопа нельзя, усилия ученых на первых этапах были направлены на изучение более крупных образований, которые формируют некоторые вирусы в пораженных клетках. Подобные включения были описаны еще и XIX в. при контагиозном моллюске человека, при оспе птиц и оспе человека (Г. Гварниери). В 1903 г. А. Негри описал своеобразные тельца, выявляемые в протоплазме нервных клеток при бешенстве. В 1921 г. Б. Липшютц классифицировал вирусные включения по их местоположению в ядре или цитоплазме клетки. Вирусы оспы и бешенства, например, формируют включения в цитоплазме, аденовирусы и герпетические вирусы — в ядре, а вирус кори — в ядре и цитоплазме. Было установлено, что включения различаются и по своей структуре. Они могут представлять собой места синтеза вирусных компонентов, агрегаты вирусных частиц или являться следствием нарушенного клеточного обмена.

Впервые непосредственно вирусные частицы удалось увидеть Дж. Буисту в 1887 г. при исследовании материала от оспенного больного; возбудитель оспы относится к наиболее крупным вирусам, размеры которого находятся на границе разрешающей способности светового микроскопа.

До 1931 г. выделение и культивирование вирусов человека и живот­ных осуществлялось почти исключительно путем заражения восприим­чивых животных. Имелись отдельные успешные попытки размножении вирусов в клеточных культурах (осповакцины, ящура), однако ввиду сложности техники они не нашли широкого применении.

Путем заражения животных были выделены и изучены возбуди­тели оспы, бешенства, простого герпеса, гриппа, полиомиелита, лимфоцитарного хориоменингита, желтой лихорадки, ряда клещевых и комариных энцефалитов, энцефаломиелитов лошадей и некоторые другие. Однако этот метод не позволял получать вирус в больших количествах, необходимых для его детального изучения; к тому же большие трудно­сти представляла очистка материала от тканевых фрагментов. Кроме того, далеко не все вирусные инфекции удавалось воспроизвести на лаборатор­ных животных.

Толчком для дальнейшего развития вирусологии послужило открытие в 1931 г. Эрнстом Гудпасчером возможности культивировать вирус оспы кур в развивающемся курином эмбрионе. Было установлено, что очень многие вирусы хорошо размножаются в этих условиях, накапливаясь в хорионаллантоисной оболочке и жидкостях эмбриона. Очистка вируса от аллантоисной жидкости оказалась сравнительно простой. К тому же у некоторых вирусов (например, у ряда представителей оспенной группы) была обнаружена способность вызывать на хорионаллантоисной оболочке очаговые поражения, по числу которых можно весьма точно определить титр вируса.

В 1941 г. Г. Херст обнаружил у вируса гриппа способность склеиватьэритроциты кур. В дальнейшем у многих вирусов была установлена способность агглютинировать эритроциты тех или иных млекопитающих и птиц. Это дало в руки вирусологов простой метод количественного опре­деления многих вирусов и соответствующих антител.

В 30-е годы были разработаны новые методы исследования вирусов. В 1939 г. М. фон Арденн и X. Руска предложили метод электронно-микроскопического исследования вирусных частиц, находящихся во взве­си. Позже была разработана методика получения ультратонких тканевых срезов, позволяющая электронномикроскопически выявлять вирусы внутри пораженных клеток. Для получения концентрированных вирусных суспензий стали использовать ультрацентрифугирование. Путем измерения скорости осаждения различных вирусов оказа­лось возможным определить их размеры и вес. В 1933 г. У. Элфорд предложил использовать для определения размеров вирусов коллодийные мембраны с различной величиной пор. После получения ВТМ в кристал­лическом виде было установлено, что формировать кристаллическиеструк­туры могут и некоторые мелкие вирусы позвоночных, например вирус полиомиелита.

Совершенно исключительное значение для развития вирусологии име­ла предложенная в 1948 г. Джоном Эндерсом с сотрудниками методика получения однослойных клеточных культур из обработанных трипсином тканей с добавлением пенициллина для ингибирования роста бактерий. Она позволяет выращивать практически любые типы клеток. Выращенные в культуре клетки нередко обладают значительно более широким спектром восприимчивости по отношению к различным вирусам, чем те же клетки в организме. При инокуляции достаточной дозы вируса оказалось возможным инфицировать одновременно все клет­ки однослойной культуры. Это позволило получать вирус в высоком титре, к тому же с небольшой примесью клеточных белков. Большин­ство вирусов при развитии в однослойных культурах вызывает дегене­рацию клеток («цитопатическийэффект»). Это явление стали широко использовать для титрования вирусов и антител.

Р. ДюльбеккоиМ. Фогт (1952) разработали на основе однослойных клеточных культур методику получения под слоем агара или другого геля колоний вируса (бляшек), образующихся из одной инфекционной вирусной частицы. Метод позволил производить точный подсчет количе­ства инфекционных вирусных частиц, а также выделять отдельные клоны вируса, что необходимо при генетических и иных исследованиях.

Размеры вирусов животных и человека находятся в пределах от 300 нм (оспенные вирусы) до 18—22 нм (аденоассоциированные). Использование электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа в сочетании с рядом других методов позволило расшифровать структуру большинства вирусов. Начало этим исследованиям положили Ф. Крик и Дж. Уотсон в 1956 г. Было установлено, что все вирусы человека и животных состоят из ядра, содержащего один тип нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК, и протеиновой оболочки (капсида). Вместе обе эти структуры носят название нуклеокапсида. Капсид любого вируса построен из структурных субъединиц, каждая из которых представляет одну или несколько полипептидных цепей. Существует два типа организации субъединиц — спиральный и кубический. У некоторых крупных вирусов (например, оспенных) могут комбинироваться оба способа соединения субъединиц. При спиральной структуре нуклеокапсид имеет форму тяжа (например, у вируса гриппа), а при кубической — правильного многогранника (например, у аденовирусов).

Мелкие вирусы (например, вирус полиомиелита) представляют собой «голый» нуклеокапсид. Более крупные вирусы (герпетические, миксовирусы) имеют еще внешнюю оболочку, которая у ряда вирусов состоит в основном из материала клетки и содержит протеины, углеводы и иногда липоиды.

Большинство РНК-содержащих вирусов животных и человека содержит одну молекулу одноцепочечной РНК. Исключение составляют реовирусы и группа арбовирусов, у которых РНК состоит из двух комплементарных цепей. У большинства ДНК-содержащих вирусов нуклеиновая кислота представляет собой двухцепочечную молекулу и только одна группа ви­русов (парвовирусы) имеют одноцепочечную ДНК. Величина информа­ции, заключенной в нуклеиновой кислоте разных вирусов, различна и зависит от длины тяжа нуклеиновой кислоты. Мелкие вирусы могут синтезировать небольшое число протеинов, более сложные — помимо структурных протеинов еще ферменты. Некоторые вирусы (например, адено-ассоциированные) обладают недостаточной информа­цией даже для собственного воспроизводства: для своего размножепия они нуждаются в аденовирусе-помощнике.

Для изучения процессов репликации вирусов животных и человека и взаимодействия их с клетками большое значение имел разработанный А. Кунсом (1941) метод окраски вирусных антител флюорохромами, на­пример флюоресцеин-изотиоцианатом, который позволяет изучать при по­мощи люминесцентной микроскопии динамику накопления вирусных бел­ков в клетке. На том же принципе основано использование конъюгиро-ванных с ферритином или пероксидазой антител, когда вирусные анти­тела в клетке выявляют при помощи электронной микроскопии.

Адсорбция вирусов животных на клетках происходит в результате дей­ствия электростатических сил, межмолекулярных сил Ван-дер-Ваальса, а также взаимодействия соответствующих друг другу рецепторов вируса и лигандов клетки. Есть вирусы (например, пикорнавирусы), адсорбирующиеся только на восприимчивых клетках; другие (оспенные и аденовирусы) могут соединяться как с восприимчивыми, так и невосприимчивыми клетками. Некоторые клетки, не обладающие рецепторами для взаимо­действия с какими-либо вирусами in vivo, приобретают их при культи­вировании in vitro (почечные клетки приматов к вирусу полиомиелита).

В отличие от бактериофагов, вирусы животных не обладают каким-либо сложным аппаратом для введения в клетку своей нуклеиновой кислоты; они просто фагоцитируются клеткой. Некоторые вирусы (на­пример, полиомиелита) уже при адсорбции на клетке теряют свой кап­сид. Другие (герпетические и оспенные вирусы, миксо- и аденовирусы) проникают в клетку в виде цельных вирионов, и уже там нуклеиновая кислота освобождается из капсида.

Было выяснено, что процесс репликации отдельных вирусов человека и животных имеет определенные особенности, однако у всех она проте­кает по общей принципиальной схеме. Репликация начинается с синтеза «ранних протеинов», которые служат для репликации нуклеиновой кис­лоты, но не включаются в вирусные частицы. Лишь после этого начи­нается процесс репликации самой нуклеиновой кислоты.

Что касается процесса синтеза структурных белков, входящих в со­став вируса, то оказалось, что он протекает несколько отлично у ДНК- и РНК-содержащих вирусов. У первых на од­ной из цепей ДНК после их расхождения синтезируется информационная РНК, передаю­щая информацию от ДНК клеточным рибосомам, где происходит синтез вирусных белков. У РНК-содержащих вирусов функция передачи инфор­мации принадлежит самой вирусной РНК.

Места синтеза вирусных компонентов в клетке у разных вирусов раз­личны. У оспенных вирусов весь процесс протекает в цитоплазме, у аде­новирусов — в ядре, в то время как ДНК герпетических вирусов синте­зируется в ядре, а структурные белки в цитоплазме. Созревание всех вирусов, т. е. соединение нуклеиновой кислоты и белков, происходит в цитоплазме по типу самосборки.

Внешнюю оболочку вирусы приобретают при прохождении через раз­личные клеточные мембраны. Свернутый в клубок нитевидный нуклеокапсид вируса гриппа и других микровирусов облекается оболочкой в мо­мент прохождения через оболочку клетки. Герпетические вирусы приоб­ретают оболочки при прохождении как сквозь ядерные, так и цитоплаз-матические мембраны.

Были описаны различные формы взаимодействия вирусных частиц, на­ходящихся в одной клетке. Г. Берри и X. Дедрик (1936) наблюдали реак­тивацию гретого вируса миксомы, если его вводили кролику одновременно с инфекционным вирусом фибромы. Позже было установлено, что в этом случае активный вирус освобождает нуклеиновую кислоту гретого вируса из капсида, вследствие чего она приобретает способность функциониро­вать. При генетической форме реактивации соединяются два или более поврежденных геномов одного вируса.

В 1956 г. Г. Херст и Т. Готлиб наблюдали рекомбинацию двух гриппозных штаммов с появ­лением генетически стойких вариантов со свойствами обоих родителей. В 1964 г. обнаружили даже образование гибридов между неродственными вирусами — аденовирусом человека и вакуолизирующим вирусом обезьян.

Особый интерес представляют онкогенные вирусы. Как уже отмечалось, в 1911 г. П. Раус перевил саркому кур бесклеточным фильтратом. В 1936 г. Дж. Битнер открыл вирус рака молочных желез мышей. Затем была обнаружена способность вызывать трансформацию клеток in vitro у ДНК-содержащих онкогенных виру­сов — полиомы, SV40 обезьян, аденовирусов.

Все онкогенные РНК-содержащие вирусы относятся к одной группе - лейковирусам, в то время как ДНК-содержащие — к различным груп­пам - оспенным вирусам, паповавирусам, аденовирусам и герпетическим. Общим свойством обеих групп является способность интегрировать свой геном в геном клетки, вследствие чего она приобретает способность к неограни­ченному росту. Эта концепция была выдвинута Р. Дюльбекко (I960) и Л. А. Зильбером (1961). Было установлено, что трансформированные ДНК-содержащими вирусами клетки содержат часть вирусного генома, синтезируют вирусспецифический антиген, но не продуцируют вирусных частиц (исключение составляют оспенные виру­сы).

В отношении РНК-содержащих вирусов X. Теминв 1964 г.показал, что они включают в клеточный геном не РНК, а вновь образованную комплементарнуюдвуспиральнуюДНК. У всех лейковирусов был обнаружен необходимый для этого фермент — РНК-зависимая ДНК-полимераза (ревертаза) (Г. Темин, С. Мицетани, 1970). Следует отметить, что большинство онкогенных виру­сов могут функционировать и как инфекционные, вызывая дегенерацию клеток.

Одной из реакций клетки на внедрение вируса является выработка резистентности к заражению другим вирусом (явление интерференции). В 1935 г. М. Хоскинс сообщил о взаимном подавляющем действии ней-ропного и висцеротропного штаммов вируса лихорадки в опытах на обезья­нах, а Ф. Маграсси — двух различных штаммов вируса герпеса простого при введении кроликам. Вскоре интерференция была выявлена и между неродственными вирусами, если опыты ставились с куриными эмбрио­нами или клеточными культурами. Далее было установлено, что рези­стентность клетки может вызвать не только живой, но и инактивированный вирус. В большинстве случаев интерференция оказалась связан­ной с синтезом клеткой особого белка — интерферона, открытого А. Айзаксом и Дж. Линденманном в 1957 г. Интерферон обусловливает невоспри­имчивость клетки к различным вирусам и отличается видоспецифичностью (так, куриный интерферон защищает только куриные клетки).

Надежды использовать интерферон для лечения вирусных заболева­ний не оправдались, хотя он и может применяться как профилактиче­ское средство. Большее значение имеет стимуляция синтеза организмом собственного интерферона; индукторами могут служить определенные хи­мические соединения, например двутяжевые РНК.

Наиболее эффективным методом борьбы с вирусными инфекциями остается активная иммунизация. Предложенная Э. Дженнером в 1796 г. вакцина против оспы является одним из лучших противовирусных препа­ратов. Занимаясь практической вра­чебной деятельностью, англичанин Эдуард Дженнер (1749—1823) изучал известные в народной медицине предохранительные свойства коровьей оспы: люди, переболевшие ею, становятся иммунными как к коро­вьей, так и к человеческой оспе. После долгих и тща­тельных наблюдений 14 мая 1796 г. Дженнер впервые провел прививку коровьей оспы восьмилетнему маль­чику, использовав материал, взятый от женщины (доярки), бо­левшей коровьей оспой. Прививка сопровождалась не­домоганием. А два месяца спустя мальчик был инфи­цирован гноем из пустулы больного натуральнойос­пой— и остался здоровым. В 1798 г., после много­кратного повторения этого опыта, Дженнер опублико­вал результаты своей работы. Он предложил назвать новый метод вакцинацией (от латинского vaccinia — коровья оспа).

Страх перед оспой был так велик, что метод Дженнера приняли с восторгом, а сопротивление наиболее консервативных было быстро сломлено. Вакцинация распространилась по всей Европе, и болезнь отсту­пила. В странах с высокоразвитой медициной врачи уже не чувствовали себя беспомощными в борьбе с оспой. В истории человечества это был первый слу­чай быстрой и радикальной победы над опасной бо­лезнью.

Задолго до открытия вирусов была также разработана Л. Пастером вакцина против бешенства. Очень эффективным препаратом оказалась вакцина против желтой лихорадки, разработанная в 30-е годы XX в. Все эти вакцины готовятся из живых ослабленных штаммов вируса.

Вакцина против желтой лихорадки была получена в 30-е годы южноафриканским микро­биологом Максом Тейлером после длительных внутримозговых пассажей (серии после­довательных заражений) вируса, сначала на обезья­нах, а затем на белых мышах. У мышей вирус желтой лихорадки вызывал энцефалит — воспаление головно­го мозга. После длительного пассирования вируса на мышах Тейлер вновь привил его обезьянам. К этому времени вирус был уже ослаблен, и обезьяны стра­дали лишь очень слабыми приступами желтой лихо­радки. Но у животных вырабатывалась полная невос­приимчивость к большинству вирулентных штаммов вируса.

В 1936 г. Тейлер создал еще более безвредную вакцину против желтой лихорадки, отобрав ослабленный вирусный штамм из штаммов, длительно пассированных (до 200 раз) в культуре ткани куриного эмбриона.

Вирус по­лиомиелита был выделен в 1908 г. Ландштейнером, впервые заразившим этой болезнью обезьян. Однако обезьяны — малопригодный объект для поисков ос­лабленного штамма из-за дороговизны и трудности со­держания большого числа животных.

Американский микробиолог Джон Эндерс с двумя молодыми помощниками, Томасом Веллером и Фреде­риком Роббинсом, в 1948 г. попытался культивировать вирусы в однослойной культуре клеток куриных эмбрионов, обработанных трипсином. Подобные по­пытки делались и раньше, но всегда оканчивались не­удачей, поскольку культура вируса вытеснялась быстро размножающимися бактериями. Однако Эндерс доба­вил к среде открытый незадолго до этого пенициллин. Последний приостанавливал рост бактерий, никак не влияя на вирус. Вначале Эндерсу удалось успешно культивировать вирус паротита, а затем вирус полио­миелита (1949). Появилась возможность выращивать вирус полиомиелита в достаточном количестве, а зна­чит, и надежда напасть среди сотен штаммов на ос­лабленный с желательными свойствами. Американ­ский микробиолог Альберт Сейбин успешно селекционировал и очистил в 1957 г. три типа ослабленных вакцинных штаммов для каж­дого из трех разновидностей полиомиелита и создал эффективную живую вакцину.

Эта вакцина сыграла важнейшую роль в борьбе с полиомиелитом. Массовое распространение получила также живая вакцина против кори. Очень сложно оказалось создать эффективную вакцину против гриппа вследствие ускоренной изменчи­вости циркулирующих в природе вирусов гриппа («антигенный дрейф»).

Химиотерапия вирусных инфекций достигла определённых успехов, особенно при использовании с профилактической целью. При оспенном и герпетическом поражении роговицы используют 2-иод-2'-дезоксиуридин, блокирующий синтез вирусной ДНК. Метисазон оказался весьма эффективным в отношении оспенной инфекции, подавляя синтез структурных белков вируса. Ингавирин эффективен для профилактики и лечения гриппа и ОРВИ.

6. Развитие фитовирусологии

Актуальность исследований вирусов растений определяется тем, что вред, причиняемый ими сельскому хозяйству очень значителен. В Англии толь­ко в 1949 г. от вирусного заболевания — желтухи свеклы — было недо­получено 1 млн т сахара.

Вирус табачной мозаики (ВТМ) рас­пространен по всему земному шару. Кроме табака он поражает томаты, петунию, дельфиниум, яблоню и множество других растений. Вирус этот очень устойчив (в сухих растительных остатках он может, например, сохраняться более 50 лет) и исключительно контагиозен.

Во многих странах вырождается от 10 до 50% картофеля, пораженного вирусами. Чтобы в какой-то мере избе­жать распространения болезни, семенной картофель выращивают в вы­сокогорных районах на высоте 1500-1800 м над уровнем моря или на специальных закрытых участках, защищенных от заноса туда инфекции с ветром или крылатыми формами тлей.

После открытия в 1892 г. Д.И.Ивановским фильтрующегося инфекционного начала следующим важным этапом в науке о вирусах растений явилась работа У. Стенли: в 1935 г. из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, он осадил и очистил ВТМ в кристаллическом виде (Нобелев­ская премия, 1946). В 1936 г. английский ученый Ф. Боуден совместно с Н. Пири по­казали, что ВТМ состоит не из чистого белка, как считал Стенли, а явля­ется нуклеопротеидом. В 1958 г. Р. ФранклиниК. Холмс показали, что ВТМ пред­ставляет собой полые палочкообразные цилиндрические образования.

Вирусы растений состоят, как правило, из РНК и белка. До 1968 г. такое строение считалось отличительной особенностью всех фитовиру­сов, пока Р. Шепард не обнаружил двухцепочечную ДНК у ви­руса мозаичной болезни цветной капусты.

В 1938 г. Ф. С. Боуден и Н. У. Пири обнаружили, что вирус карликовой кустистости томатов кристаллизуется, образуя ромбические додекаэдры. По данным Р. Маркхема и К. М. Смита (1949), вирус жел­той мозаики турнепса кристаллизуется в форме октаэдров. Кристаллические образования самых различных форм считаются характерными именно для вирусов растений.

В 1956 г. в лаборатории Хейнца Френкеля-Конрата в США предварительно очищенный препарат ВТМ был расщеплен действием фенола на белко­вую часть вирусной частицы и нити нуклеиновой кислоты. В отдель­ности они не проявляли активности. При их объединении инфекцион­ное свойство нуклеопротеида восстановилось. Х. Френкель-Конрат трактовал это явление как реконструкцию, т. е. разборку и сборку частиц вируса. Было показано также, что свойства штамма вируса определяются исклю­чительно нуклеиновой кислотой.

Более того, оказалось, что некото­рые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеопротеида. Американский ученый А. Зигель с сотр. (1962) экспериментально получили варианты ВТМ, которые, репродуцируясь в тканях растений, вообще не образуют белковой оболочки. Другой вариант этого вируса, как показали электрон­номикроскопические исследования, хотя и синтезирует белковые оболоч­ки, но они оказываются необычной формы, и нуклеиновые кислоты не имеют возможности проникнуть в них и образовывать нуклеопротеид. При этом нуклеиновые кислоты этих дефектных вариантов ведут себя как полноценные вирусы.

Показано, что вирусные белки могут неспецифично взаимодействовать с нуклеиновыми кислотами различного происхождения. В 1966 г. Р. Мэтьюз и Ж.Гарди произвели сборку белков капсида ВТМ с нуклеиновой кислотой вируса репы. В результате был получен вирус, у кото­рого инфекционное свойство определялось нуклеиновой кислотой вируса репы, а серологические реакции — палочковидной оболочкой ВТМ, со­бранной из белков капсида (шайбочек). Были также получены подобные палочковидные частицы ВТМ, но только содержащие не вирусную, а дрожжевую кислоту и даже син­тетическую РНК.

В ходе исследований, проводимых в СССР и за рубежом, было обращено внимание на тот факт, что в различных тканях растений вирусы распределены весьма неравномерно. В эпидер­мисе, например, много вирусов мозаики табака или мозаики картофеля, а в клетках меристемы, в точках роста, их может не быть вовсе. Пред­принимались попытки, пользуясь хорошо разработанной техникой культу­ры ткани растений, вырезать в стерильных условиях кусочек такой меристемной ткани и вырастить из него целое и притом здоровое ра­стение. Такая операция незаменима, когда какой-либо ценный сорт растения оказывается целиком зараженным вирусом. В на­стоящее время таким способом в широких масштабах получают безви­русные растения картофеля, гвоздики, яблони, крыжовника, табака.

Большие работы по выращиванию из верхушечной меристемы сво­бодных от вирусов нарциссов, тюльпанов, гиацинтов и лилий проводятся в Исследовательском институте оранжерейных культур в Великобритании. Они особенно важны ввиду того, что луковичные культуры очень сильно поражаются вирусными заболеваниями, и до сих пор не было найдено радикального способа борьбы с ними.

Различные вирусы растений характеризуются различной температурой инактивации. Наиболее устойчивые, например ВТМ, выдерживают нагревание до 92° в течение 10 мин. Многие вирусы теряют инфекционность после нагревания при температуре 50-60°. За счёт длительного воздействия удается вылечить черенки растений от ряда вирусных заболеваний при относительно низких температурах прогре­вания.

Вирус хлороза и полосатости сахарного тростника инактивируется при погруже­нии черенков на 30 минут в воду, нагретую до 50°. Р.Антойн (1965) обработал таким образом более 16 000 т черенков, пораженных этим вирусом. Затем, предварительно прорастив их в теплицах, он вырастил свободный от вируса сахарный тростник на 1821 га промышленных плантаций. Термотерапия применяется в борьбе с желтухой персика, при некоторых вирусных заболеваниях земляники, картофеля и других культур в тех случаях, когда удается инактивировать вирус и сохранить живыми клетки растения-хозяина.

Разработка наиболее эффективных противовирусных мероприятий тре­бует знания характерных особенностей различных вирусов растений. Важ­но также учитывать сходство и различие между вирусами человека и животных, с одной стороны, и вирусами растений — с другой. Ввиду принципиальных различий в химическом составе, плотности, проницае­мости и пластичности оболочек клеток растений и животных закономер­ности проникновения вирусов в организм и их перехода из клетки в клетку у вирусов человека и животных иные, чем у вирусов растений. Частицы вирусов растений очень малы. Например, длина палочки вируса мо­заики равна 270 нм, а поперечное сечение — 15 нм.

Чтобы заразить кусочек чувствительной животной ткани, достаточно погрузить ее в жид­кость, содержащую вирус животных или человека. Ткани растений ин­фицировать таким способом не удается, если предварительно не повре­дить эпидермис. При решении вопроса, каким путем вирус в природных условиях переходит из клетки в клетку, внимание фитовирусологов при­влекли плазмодесмы — канальцы диаметром в 20—100 нм, находящиеся в межклеточных мембранах. По ним из зараженной клетки в соседнюю и проникают вирусные частицы одна за другой или даже парами. Согласно электронномикроскопическим исследованиям, диаметр сферических частиц вируса бронзовости листьев томатов от 80 до 120 нм, а просвет плазмодесмы в клетках томатов всего 20—100 нм. Но и для более мелких вирусных частиц, таких, как ВТМ или Х-вирус картофеля, прохождение через плазмодесмы затруднительно. Возможно, вирус переходит из одной клетки в другую без белковой оболочки.

Изучение путей распространения вирусов в природе и их передачи от больных растений к здоровым обнаружило, что в ряде случаев (на­пример, при заболеваниях винограда, томатов, смородины, огурцов) ос­новными переносчиками являются нематоды, и заражение осуществляется через почву. Оказалось, что между нематодами и вирусами существуют сложные взаимоотношения. Например, вирусные заболевания винограда передаются строго определенным видом нематоды, в организме которой они сохраняются дольше, чем в почве. Вирус кольцевой пятнистости табака остается активным в организме нематоды более 8 месяцев.

Вирусная болезнь салата продолжала распространяться в условиях, когда все известные пути распространения вируса были исключены. Оказалось, что источником инфекции являются зооспоры плесневого гриба Olpidium brassicae, в которых вирусные частицы способны сохраняться дли­тельное время. Споры гриба, паразитирующего на салате, зараженном вирусом, распространяются ветром на большое расстояние. Оседая на листьях здоровых рас­тений, они прорастают и вносят таким путем вирусные частицы в клетки салата. Этот же гриб служит носителем вирусов некроза табака, карликовости табака и других. Зооспоры О. brassicae, инфицированные вирусом карликовости табака, пе­редавали инфекцию 35 видам растений, относящимся к 13 семействам. Подобным же образом вирус парши картофеля передаётся грибом Spongospora subterrunae. Вирус способен сохраняться в спорах этого гриба более года. Аналогичные соотношения установлены между грибом Tolymyxa graminis и вирусом мозаики пшеницы, а так­же между многими другими вирусами и грибами.

Интересно, что низшие грибы служат не только механическими переносчиками вирусных заболеваний, но в ряде случаев и сами поражаются вирусами. Так, в мицелии грибов родов Penicillium, Aspergillus в 1965 г. были обнаружены вирусные частицы диаметром 25—30 нм. У больных грибов уменьшался объем мицелия, но лизиса не наблюдалось.

Заключение

Вирусные заболевания обнаружены практически у всех живых существ — млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, насекомых, расте­ний, бактерий, микоплазм и др. Хотя первая вакцина против вирусного заболевания — оспы — была предложена еще в XVIII в. Дженнером, а вакцина против бешенства разработана в XIX в. Пастером, осново­положником вирусологии по праву считается Ивановский, установивший в 1892 г., что возбудитель табачной мозаики проходит через фильтры, задерживающие бактерии, т. е. имеет очень малые размеры. В 1898 г. Бейеринк показал, что размножение этого агента начинается лишь после его внедрения в цитоплазму клеток растения.

В течение последующих трех десятилетий был открыт ряд ви­русов животных и человека, разработаны методы их культивирования в организме животных и в куриных эмбрионах. В 1935 г. Стенли очистил и получил в кристаллическом виде ВТМ. Было доказано, что он является нуклеопротеидом.

Изучение вирусов показало, что они представляют собой совершенно особую форму органической материи (вариант – неклеточная формажизни) и отличаются как от животных, так и от растений. Поскольку вирусы относятся к наиболее просто органи­зованным организмам, они были использованы в качестве модели для решения ряда фундаментальных проблем биологии. Самые крупные от­крытия были сделаны при изучении бактериофагов, впервые описанных в 1915 г. Твортом. Разработанный Эллисом и Дельбрюком метод изучения одиночного цикла размножения фагов лег в основу количественных методов исследования бактериофагов.

В 1948—1949 гг. Херши и Ротман построили первую генетиче­скую карту фага Т2. Открытие трансдукции — способности фага перено­сить генетическую информацию от одной бактерии к другой — позволило составить генетические карты бактерий. В 1952 г. Херши и Чейз показали, что для репродукции фага достаточно проникновения в бакте­риальную клетку его ДНК, которая является носителем генетической информации. В 1956 г. Гирер и Шрамм, а также Френкель-Конрат установили, что у РНК-содержащего ВТМ генетические функции несет РНК. Оказалось, что в вирусных нуклеиновых кислотах содержит­ся информация как для собственной репликации, так и для синтеза белков капси­да. Дальнейшее изучение фагов позволило Крику (1953) расшифровать генетический код. С возникновением молекулярной биологии вирусология стала ее составной частью, поскольку вирусы представляют собой субкле­точные объекты макромолекулярного уровня.

Многие методы работы с фагами и возникшие при этом концепции были затем использованы для изучения вирусов растений и животных.

Особенно важное значение для работы с вирусами животных и человека имел предложенный Эндерсом (1948) способ их выращивания в одно­слойных клеточных культурах, а также метод точного количественного определения инфекционных вирусных частиц, разработанный Дюльбекко и Фогт.

Изучение структуры вирусов показало, что все они постро­ены по единому плану и состоят из нуклеиновой кисло­ты (ДНК или РНК) в одно- или двухцепочечной форме и окружающей ее протеиновой оболочки из отдельных субъединиц; последние располо­жены по спирали или образуют правильный многогранник. Наиболее сложное строение имеют фаги, состоящие из головки и отростка с чехлом и нитями. Вирусы растений представляют собой образования палочковид­ной или сферической формы. Вирусы животных и человека обладают сфе­рической или близкой к ней формой. Некоторые из них снабжены внеш­ней оболочкой, состоящей из белков, углеводов и иногда липоидов.

Изучение процессов взаимодействия вирусов и клеток показало, что чаще всего вирус вызывает инфекционный процесс, приводящий к гибели клетки. Реже размножение вируса в клетке происходит без нарушения ее структуры. Своеобразной оказалась форма взаимодействия с клеткой у вирусов, обладающих онкогенной активностью. ДНК-содержащие онкоген-ные вирусы внедряют в геном клетки часть своего генома, а РНК-содержащие — образованную при помощи особого фермента — обратной транскриптазы — комплементарную своей РНК двутяжевую ДНК. Это приводит к опухолевой трансформации клетки: она приобретает способ­ность к непрерывному росту и делению.

После того как было установлено единообразие структуры и функции всех вирусов, оказалось возможным разработать их рациональную класси­фикацию. В ее основу были положены физико-химические свойства ви­русных частиц — их размеры, вид входящей в их состав нуклеиновой кислоты, число структурных субъединиц в капсиде, тип симметрии капси­да (спиральный, кубический или комплексный), наличие или отсутствие внешней оболочки, место ее формирования (у ядерной, интерцитоплазматических или поверхностной мембран клетки), наличие или отсутствие в ее составе липоидов. В соответствии с этой классификацией производится идентификация вновь выделенных вирусов — определение их родовой и видовой принадлежности.

Список источников литературы:

1. История биологии. С древнейших времен до начала XX века. Под. ред. С.Р. Микулинского, М.: Наука, т.1 (1972), т. 2 (1975).

2. Лункевич В.В. От Гераклита до Дарвина. Очерки по истории биологии. - М., Учпедгиз, 1960, Т.1 - 2.

3. Азимов А. Краткая история биологии от алхимии до генетики. – М.: Центрполиграф, 2002. – 224 с.

4. Юсуфов А.Г., Магомедова М.А. История и методология биологии. Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 2003. – 238 с.

5. Альбертс Б. И. др. Молекулярная биология клетки. - М.: Мир, 1986 - 1987. Т. 1-5.

6. Басанский О.Е. Методология биологии: новые идеи (синергетика, семиотика, коэволюция). – М., 2001. – 264 с.

7. Белоусов Л.В. Основы общей эмбриологии. – М., 1993. – 304 с.

8. Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. – М., 1999. – 640 с.

9. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. М., «Мир», 1990. В трех томах.

10. Дольник В.Р. Непослушное дитя биосферы. М., «Педагогика-Пресс»,1994.

11. Кун Т. Структура научных революций. М., 1977.

12. Медников Б.М. Биология: формы и уровни жизни. М., Просвещение, 1994.

13. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебн. пособ. – М.: Гардарики,1999.

14. Ноздрачев А. Д., Марьянович А. Т. , Поляков Е. Л. и др. Нобелевские премии по физиологии и медицине за 100 лет. СПб.: Гуманистика, 2002.

15. Петров Б.Д. От Гиппократа до Семашко: преемственность идей. М., 1990.

16. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника. М., Мир, 1990.

17. Сойфер В.Н. Очерки истории молекулярной генетики. М., 1970.