Золото, пуля, спасительный яд

Размер большинства вирусов составляет от 10 до 300 нм, то есть они являются классическими нанообъектами. Говоря современным языком, вирусы представляют собой контейнер для хранения генетической информации в виде ДНК или РНК[46]. Сам контейнер – защитная оболочка вирусной частицы (вириона) – состоит из белков и называется капсидом. У некоторых вирусов это один-единственный белок, за счет чего достигается большая экономия генетической информации. При этом вирусу не требуется никакого дополнительного механизма формирования капсида – он образуется путем самоорганизации молекул белков. Поэтому многие вирионы имеют правильную геометрическую форму – например, вирионы полиомиелита, ящура, гепатита А – форму икосаэдра. Это роднит вирусы с другими известными нам нанообъектами – наночастицами золота, представляющими мир неорганической природы.

А вот вирус табачной мозаики, открытый Ивановским, имеет форму цилиндра. Его оболочка образуется путем самосборки из 2130 молекул одного белка, которые закручиваются спиралью вокруг молекулы РНК. (Это, как мы помним, впервые обнаружил Джеймс Уотсон, а детально изучила Розалинд Франклин.)

Более сложные вирусы, в частности вирусы гриппа и ВИЧ, заключены в дополнительную оболочку – “конверт”, составленный из компонентов, которые вирус выхватывает из мембран клеток атакуемого им организма. В их число входят и специальные метки (маркерные белки), сигнализирующие: я – свой. Поэтому нашей иммунной системе так сложно справляться с таким вирусом, проникшим в наш организм и размножившимся там.

Отдельного и подробного описания достойны бактериофаги – вирусы, поражающие бактерии, один из примеров идеальных молекулярных машин, созданных Природой.Чтобы дать вам небольшую передышку в этом потоке научной информации, расскажу об открытии бактериофагов. Первым их обнаружил английский бактериолог Фредерик Туорт в 1915 году. Пришел он к этому открытию весьма извилистым путем. Занимался он вирусом оспы и, следуя Ивановскому и другим предшественникам, пытался размножить вирус в питательном растворе с тем же, впрочем, отрицательным результатом. Вакцины оспы, которые использовались в то время для прививок, были сплошь загрязнены стафилококком, вызывавшим всякие побочные эффекты, но Туорта заинтересовало другое. Он предположил, что эти бактерии выделяют некое вещество, способствующее существованию вирусов оспы, – так он переключился на исследование стафилококка.В ходе экспериментов по выращиванию культур бактерий Туорт обнаружил некую “заразу”, которая поражала колонии бактерий, проходила через фарфоровый фильтр и размножалась только в присутствии бактерий. Не сомневаюсь, что вы после прочтения предыдущего текста не затруднитесь с выводом: вирус! А вот Туорт этого вывода не сделал. Это тем более удивительно, что сам он занимался именно вирусами. Это пример того, как даже хороший специалист может пройти мимо открытия, не заметив его. Настолько велика сила стереотипа: Туорт твердо знал, что вирусы вызывают заболевания растений, животных и человека, но он-то занимался бактериями! И поэтому в статье, опубликованной в журнале “Ланцет” в 1915 году, Туорт, описав все свойства новой заразы, определил ее как некий фермент, или токсин, выделяемый самими бактериями.

Все это было очень туманно, и научное сообщество сообщения не заметило. В отличие от статьи канадского микробиолога Феликса Д’Эреля, который в 1917 году независимо от Туорта сообщил об обнаружении вирусов, поражающих бактерии, и приписал им корпускулярное строение. Именно ему долгое время приписывали приоритет открытия. Справедливость восстановил француз Жюль Борде (1870–1961), сам много сделавший для изучения бактериофагов и раскопавший старую статью Туорта. Нобелевский лауреат по физиологии и медицине мог позволить себе высшую степень принципиальности – признать преимущество англичанина перед французом.

Что же представляет собой бактериофаг? Он состоит из уже знакомого нам икосаэдрического контейнера, внутри которого хранится нуклеиновая кислота – РНК или ДНК, на которую приходится около половины веса бактериофага. К контейнеру присоединен полый стержень из белковых молекул, замкнутый снизу пластинкой. От конца стержня отходят несколько нитей-фибрилл. Все в целом это вызывает ассоциацию со спускаемым аппаратом космического корабля, предназначенного для мягкой посадки на поверхность далеких планет. Собственно, первая стадия атаки бактериофага на бактерию чем-то напоминает этот процесс.