Я познаю мир. Вирусы и болезни

Во всех регионах мира встречается сальмонеллез. Заболеваемость сальмонеллезом растет, особенно это касается крупных городов с централизованной системой продовольственного снабжения. Считается, что эпидемия сальмонеллеза, охватившая в последнее десятилетие весь мир, не в последнюю очередь обусловлена усилением патогенности сальмонелл под влиянием умеренного фага DT104, в результате заражения которым бактерия приобрела устойчивость к широкому спектру антибиотиков. Другой умеренный фаг ЭорЕФ усиливает способность сальмонелл к колонизации кишечника. Ген энтеротоксина А – одного из самых мощных факторов патогенности золотистого стафилококка – также переносится умеренным фагом. Коринебактерия – возбудитель дифтерии вызывает заболевания только в том случае, если она сама заражена умеренным фагом (3 ("бэта"), который несет ген дифтерийного токсина. Бактериофаги могут распространять факторы патогенности возбудителей чумы и дизентерии. Возможно, таким же способом приобрели болезнетворность бактерии – возбудители скарлатины, коклюша и менингита.

Таким образом, умеренные бактериофаги способны переносить отдельные гены и целые блоки генов от одного микроорганизма к другому, подчас радикально изменяя свойства бактерии, в которую этот фаг проник. Обеспечивая зараженной бактерии серьезные преимущества в борьбе за существование, умеренные бактериофаги являются важным фактором эволюции микроорганизмов.

Иногда бактерия настолько входит во вкус, что буквально порабощает проникший в нее фаг, лишая его возможности вернуться в вирулентное состояние. Фаговые гены, оказавшиеся полезными для бактерии, навсегда становятся частью бактериальной хромосомы. Фаг иногда предпринимает попытки вырваться из плена, и ему даже удается порой соорудить отдельные фрагменты вириона, чаще всего хвосты, но им уже не суждено собраться в полноценную фаговую частицу. Между тем, эти хвосты по–прежнему способны связываться с поверхностью других бактерий и наносить им точечные уколы. Бактерия, производящая такие хвосты, сама нечувствительна к их булавочным уколам, но охотно пользуется ими для устранения конкурентов, доводя их до гибели.

Водоплавающие фаги

Морская живность – это не только киты и акулы, треска и кораллы, водоросли и планктон. Выяснилось, что море буквально кишит бактериями! Ну, а где бактерии, там и их непременные спутники – бактериофаги. Вирусные частицы обнаружены в прибрежной зоне и в открытом океане, в тропических и полярных морях, на поверхности и в толще воды, вплоть до самого дна.

Какое–то время вирусы просто не замечали: ведь рассмотреть их можно было только в электронном микроскопе, к тому же пробу воды нужно сначала хорошо сконцентрировать. Но когда увидели и подсчитали количество вирусных частиц, стало ясно, что вирусы должны играть важную роль в жизни обитателей морей и океанов. Количество вирусных частиц может достигать 10 миллиардов в одном литре воды, то есть их оказалось в несколько раз больше, чем бактерий. Появился даже термин – виропланктон. Больше всего вирусов находится в поверхностных слоях прибрежных вод и меньше всего в океанических глубинах. В прибрежных водах численность вирусов мало зависит от глубины.

Вирусов всегда больше там, где больше бактерий. Обилие бактерий на дне и в его по сравнению с вышележащими слоями привлекает не только мелких придонных беспозвоночных, которые ими кормятся, но и вирусы. Морские льды обычно обогащены микроорганизмами по сравнению с омывающей их водой, и та же закономерность обнаружена и для вирусов. Тесная связь численности бактерий и вирусов показывает, что значительная часть морских вирусов является, скорее всего, бактериофагами. Убивая и разрушая бактерии, вирусы ограничивают их безудержное размножение. Считается, что смертность среди микроорганизмов, обитающих на поверхности, может быть наполовину вызвана вирусной инфекцией, и именно вирусы ответственны прежде всего за гибель микроорганизмов в глубоководных слоях.

Вирусы поражают не только бактерии, но и фитопланктон – сообщество фотосинтезирующих цианобактерий и микроскопических водорослей. Впрочем, цианобактерии (раньше их называли сине–зелеными водорослями) не слишком страдают от вирусов. Возможно, это происходит потому, что многие цианофаги находятся в лизогенном состоянии.

Помимо бактериофагов, в морской воде обнаружены вирусы, способные заражать диатомовые водоросли, которые являются основой фитопланктона, и многих представителей одноклеточных жгутиковых водорослей, таких как золотистые водоросли хризофиты, кокколитофориды, празинофиты и криптомонады. У мельчайшей жгутиковой водоросли микромонаса (в клетке этой водоросли, наряду с ядром, помещается всего один маленький хлоропласт и одна митохондрия) удалось обнаружить целых 5 неродственных вирусов. А у еще одной водоросли – раф ид офита нашли 14 близкородственных вирусов!