История биологии с начала XX века до наших дней

Гипотеза Львова о включении профага в хромосому клетки-хозяина была подтверждена многочисленными данными. Скрещивая лизогенные и нелизогенные клоны E. coli К12, Е.Л. Вольман (1953) и П. Фредерик (1954) выявили у рекомбинантов расщепление по признаку лизогенности, показав тем самым, что профаг λ ведет себя как ген бактерий. В 1954 г. Р. Эпплярд, скрещивая два родительских штамма Е. coli К. 12, лизогенных по разным мутантам фага λ, доказал, что генетическим детерминантом лизогенности является сам профаг и что он локализован рядом с геном gal₄. Локализация профага на хромосоме бактерии была установлена независимо с помощью мутантов Hfr, передающих при конъюгации с бактерией-реципиентом свою хромосому строго ориентированно, начиная с определенного конца (Е.Л. Вольман, Ф. Жакоб, 1951). Профаг λ поступал в зиготу сразу после локуса gal, но перед локусом trp, что указывало на расположение профага между этими локусами. В 1961 г. Г. Келленбергер, М. Зичичи и Дж. Уйгл нашли, что фаг λ с делецией b2 не способен включаться в хромосому бактерий, но может вызывать продуктивную реакцию. Они показали, что область b2 участвует в генетическом обмене между хромосомой фага λ и участком хромосомы бактерии между генами gal и trp. Этот участок получил название локуса прикрепления (локус attλ). Мутанты фага λ, не имеющие локуса b2, не могут включиться в хромосому бактерий. В 1962 г. Э. Кэмпбелл предложил модель физического включения (интеграции) хромосомы фага в хромосому клетки-хозяина. Между областью b2 хромосомы фага λ, замкнутой в кольцо, и локусом attλ бактериальной хромосомы происходит синапс. Затем хромосома фага разрывается между генами h и с (в области b2), а хромосома бактерии — между генами gal и trp, поело чего гетерологические участки воссоединяются. В результате кроссинговера образуется одна непрерывная генетическая структура с геномом фага λ между генами gal и trp. Таким образом, генетическая карта профага представляет собой перестановку карты вегетативного фага. Модель интеграции профага, предложенная Кэмпбеллом, была подтверждена генетически (Р. Ротман, 1965).

Модель Кэмпбелла (1962) интеграции профага.

a — кольцевая хромосома фага образует синапс с местом прикрепления фага λ (attλ) на хромосоме бактерии; б — хромосома фага разрывается между генами h и с (в области b2), а хромосома бактерии разрывается между генами gal и trp; в — в результате кроссинговера образуется одна непрерывная генетическая структура, содержащая геном фага между генами gal и trp.

Исследования лизогении и трансдукции, показавшие изменения свойств клетки-хозяина в результате физического включения в хромосому клетки генома умеренных лизогенирующих и трансдуцирующих фагов, навели на мысль, что вирусный канцерогенез также может быть связан с включением генома онкогенного вируса в хромосому клетки (Р. Дюльбекко, 1960, Л.А. Зильбер, 1961). Это привело к интенсивным исследованиям в последние годы онкогенных ДНК- и РНК-содержащих вирусов.

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. Путем количественного определения вируса они показали его способность размножаться в пораженном организме. 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 (О. Боллингер) и при оспе человека (Г. Гварниери). В 1903 г. А. Негри описал своеобразные тельца, выявляемые в протоплазме нервных клеток при бешенстве. В 1921 г. Б. Линшютц 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 по своей структуре. Они могут представлять собой места синтеза вирусных компонентов (основные вирусы), агрегаты вирусных частиц (аденовирусы) или являться следствием нарушенного клеточного обмена (при герпетической инфекции).