Блики на портрете

Когда случайно появляются более активно растущие формы (шанс опять-таки один на миллион!), возникает конкуренция между потомками разных клеток. И более «быстрые» из них постепенно заполняют весь культиватор: растут-то они скорее, чем клетка-прародительница, а вымываются из системы с той же скоростью, что и старые, исходные формы.

Однако селекция, отбор, в природе идет не обязательно по признаку более быстрого роста. Годится любой признак, полезный виду. Скажем, устойчивость к лекарствам. Чувствительные к лекарствам формы подавляются, погибают, а устойчивые выживают и побеждают.

С появлением антибиотиков началась «война миров», которой никогда до этого не знала биологическая история. Они настолько резко и стремительно изменили среду обитания микроорганизмов, что всего за несколько десятилетий те испытали потрясения более разительные, чем за миллионы лет эволюции.

Среди микроорганизмов, которые наиболее быстро приспособились к антибиотикам, оказалась кишечная палочка. Эта вечная спутница человека становится устойчивой к ударным дозам антибиотиков уже через 2–4 суток.

На третий день лечения возбудители менингита — менингококки — более чем в две тысячи раз увеличивают свою устойчивость к стрептомицину.

В последние годы появилось много сообщений о микроорганизмах, устойчивых сразу к нескольким антибиотикам. Это серьезная медицинская и биологическая проблема: похоже, что искусственно вызванная человеком эволюция микроорганизмов может свести на нет многие усилия по созданию новых антибиотиков.

Особую стойкость к антибиотикам проявили стафилококки, шаровидные бактерии, скопления которых напоминают гроздья винограда. Они встречаются во всех географических и климатических поясах, везде сопутствуя человеку. Их можно обнаружить на поверхности здоровой кожи, на слизистых оболочках, в дыхательных путях, они плавают с пылинками в нашей комнате. Стафилококки — причина ангин, тяжелых пищевых отравлений. Пожалуй, нет ни одного заболевания воспалительного характера, которое бы не было связано с ними. Понятно, что каждый из нас — носитель этих бактерий. Так вот, сегодня нечувствительны к воздействию традиционных антибиотиков 90 стафилококков из ста. Они, например, образуют фермент, который разрушает пенициллин, делает его неактивным, а иногда и вредным для организма. Фермент этот называется пенициллиназа.

Некоторые микроорганизмы проявляют удивительную устойчивость к препаратам, с которыми никогда не соприкасались. Причиной этому могут быть вирусы. Путешествуя из одной клетки в другую, они порой прихватывают с собой кусочки клеточного ядра и таким образом переносят четкие инструкции о том, как проявлять устойчивость. А иногда одна бактериальная клетка приближается к другой и сама, что называется, из рук в руки, передает готовые блоки генетической информации.

Доноры и реципиенты

Картина, открывшаяся в микроскопе, незабываема: это таинство общения двух бактериальных клеток.

Свободное плавание. Сближение. Причаливание… Что это? Своеобразный трап-мосток, протянувшийся от одной клетки к другой?

Как будут развиваться события?

Скрученная кольцевая молекула ДНК находится за пределами хромосомы — там, где сосредоточен основной генетический материал. Одетая в специальный футляр, она плавает в плазме бактериальной клетки (отсюда и название — «плазмида»!). Можно предполагать, что когда-то этот маленький отрезок ДНК отбился от родной хромосомы, но не погиб, а сохранил жизнеспособность. Он способен размножаться в клетке и нести сообщения, которые могут очень пригодиться клетке-хозяину. Какие же именно? Например, об устойчивости к лекарственным препаратам. Или способность образовывать яды. Или гены, ответственные за контакт с другими бактериальными клетками.

Плазмиды — это далеко еще не прочитанная и, судя по всему, увлекательнейшая страница молекулярной биологии. Наверно, они не раз удивят нас. Недавно, например, выявились интересные связи между плазмидами бактерий и растениями. Некоторые опухоли растений возникают лишь под воздействием бактерий, которые несут плазмиду, причем плазмида или ее часть непосредственно встраивается в гены опухолевых клеток. Значит, эти мелкие фрагменты ДНК, лежащие вне хромосомы бактерий, могут оказывать влияние и на высшие формы жизни?

Интригующая особенность некоторых плазмид заключается в том, что их поведение удивительным образом напоминает деятельность нуклеиновых кислот некоторых вирусов в бактериальной клетке. Сходство это велико. И многие авторы склонны считать, что плазмиды прямо произошли от вирусов. (Замечу в скобках, что возможность превращать вирусы в плазмиды открыла бы широкие и до конца еще не понятые возможности для управления наследственностью.)

Итак, плазмиды размножаются внутри бактериальной клетки и благодаря прямым контактам широко распространяются среди бактериальной популяции.

Как же осуществляются подобные контакты? Плазмида переходит, проскальзывает по мостику-каналу из одной клетки в другую. Бактерии обмениваются готовыми блоками наследственной информации.