Путешествие в страну микробов

Года через два после опытов Туорта канадский микробиолог Ф. д'Эрелль заинтересовался судьбой бактерий, вызывающих дизентерию. Они выделяются из организма больного вместе с испражнениями, а потом очень скоро исчезают. Инфицировав мясной бульон в пробирках небольшим количеством кала от нескольких пациентов, он оставил их открытыми на ночь при температуре 37 °C, а на другой день содержимое пробирок профильтровал через бактериальный фильтр. Капли полученного фильтрата он нанес на новую среду с чистой культурой микроба Shigella dysenteriae и наблюдал, как дизентерийные бактерии постепенно исчезали вокруг капель фильтрата. Повторив опыт несколько раз, он убедился, что в фильтрате находились какие-то живые «ультрамикробы», проникающие даже через бактериальный фильтр. Они нападали на клетки бактерий и уничтожали их. Ученый предположил, что имеет дело с живым организмом, сходным с фильтрующимся вирусом. А поскольку последний, по-видимому, питался бактериями, он назвал его бактериофагом, что означает «пожиратель бактерий».

При дальнейших исследованиях выяснилось, что бактериофагов существует много и действуют они на различные бактерии, причем один тип бактериофагов умерщвляет только один определенный вид бактерий. О некоторых из них мы узнаем подробнее в следующих главах.

Электронный микроскоп и вирусы

В 1939 году невидимый дотоле вирус табачной мозаики стал видимым благодаря электронному микроскопу. Потом очередь дошла и до других вирусов. Были установлены их размеры и форма.

Вирус табачной мозаики (сокращенно его принято обозначать ВТМ) при наблюдении под электронным микроскопом оказался продолговатой палочкой длиной около 300, а шириной 18 нм (фото 35). Размеры других вирусов варьировали в пределах размеров ВТМ.

Бактериофаги отличаются очень интересной формой (фото 36 и 37). Один из них, фаг Т2 — «паразит» кишечных бактерий Escherichia coli, — напоминает формой булаву. При нападении на клетки Е. coli он прикасается к ним хвостовидным придатком.

По своим размерам вирусные частицы занимают место между наименьшими живыми клетками и самыми крупными молекулами химических соединений:

Уиндел М. Стэнли, профессор Калифорнийского университета, так характеризует место вирусов:

«В конце XIX века были известны живые организмы различных величин — от самой мелкой бактерии до самого крупного кита. Молекулы химических соединений варьировали по размерам от крупных сложных белков до мельчайшей двухатомной молекулы газообразного водорода. Но между известными биологам организмами и неживыми молекулами химиков лежала целая пропасть. Ничто живое не могло быть мельче мельчайших возбудителей плевропневмонии, размеры которых были около 150 нм. Не было известно химической молекулы крупнее 22 нм. Миры биологов и химиков были, таким образом, резко отграничены друг от друга по величине изучаемых объектов. Но в 1898 году был открыт организм, более мелкий, чем любой из известных живых организмов, нечто такое, что было способно к размножению и вызывало болезнь растений табака. А в 1935 году была выделена и описана молекула, значительно более крупная, чем молекулы всех известных нам соединений. И этот наименьший организм и эта самая крупная молекула были одним и тем же существом — вирусом табачной мозаики. Вирус табачной мозаики… заполнил промежуток между видимыми в то время глазу человека отдельными биологическими и химическими объектами. Эту принадлежность к граничной области жизни, лежащей между живым и неживым, подтвердили и другие вирусы, открытые в первые десятилетия нашего века. Они не только заполнили просвет между организмами и молекулами, но и вышли за его границы.»

«Живые кристаллы», открытые Стэнли

М. Бейеринк назвал вирусы жидким живым заразным началом. Однако под электронным микроскопом мы увидели, что это тельца определенных очертаний. Еще за четыре года до того, как ВТМ впервые наблюдали в электронном микроскопе, молодой американский биохимик У. М. Стэнли высказал сомнение по поводу жидкой природы вируса. Интуитивно он предполагал возможность белковой природы этих существ.

Для проверки своего предположения Стэнли использовал целую тонну пораженных мозаикой листьев табака. Растерев и отжав из них с помощью пресса сок, он очистил его и исследовал на содержание белков. В результате он получил небольшое количество («ложечку») микроскопических иглообразных кристаллов. Исследования показали, что главная составная часть этих кристаллов — белки, являющиеся одновременно и вирусом табачной мозаики.

В настоящее время, как говорит Стэнли, этот опыт можно сравнительно легко повторить. Сок из больных листьев должен отстояться, затем его пропускают через фарфоровый фильтр, снова отстаивают и подвергают очистке. В полученную прозрачную жидкость вводят сульфат аммония, и она начинает свертываться, мутнеет. В ее капельке под микроскопом видны тонкие кристаллики ВТМ.