Теперь настало время познакомиться с ви­русами, ведь само существование этих «малю­ток» в мире живых существ лучше всего под­тверждает значение ДНК и РНК. Но рассказ мы начнем не с исследований современных вирусологов, а с напасти, которая обрушилась на российские табачные поля в середине вось­мидесятых годов XIX века.

Итак, табачные плантации на юге России подверглись какой-то болезни. Отмирали вер­хушки растений, на листьях появлялись свет­лые пятна, год от года число пораженных полей все увеличивалось, а причи­на болезни оставалась неиз­вестна.

Среди множества ученых, пытавшихся разо­браться в появлении этого заболевания, был специа­лист из Петербурга Д.И. Ива­новский. Ему удалось уста­новить, что загадочная бо­лезнь (ее назвали табач­ной мозаикой) заразна, причем здоровые расте­ния заражаются от по­павших в почву прошло­годних листьев больных растений. 

Первоначаль­но ученые предположи­ли, что возбудитель бо­лезни — это какая-то еще неизвестная науке бактерия. Но когда зара­женный сок пропустили через фильтр с очень тонкими порами, кото­рый мог задержать лю­бую бактерию, он не по­терял своих болезнетворных свойств. Значит, бактерии здесь не причем. У исследователей сразу возникло предположение, что источни­ком болезни служит какое-то ядовитое веще­ство. Но ведь неизвестный возбудитель раз­множался в листьях — значит, это живое су­щество. Так были открыты самые мелкие из всех живых организмов — вирусы.

Однако раскрыть природу вирусов ученым удалось гораздо позднее. В 1932 году поиска­ми загадочных живых существ занялся аме­риканский ученый У.Стенли. Он начал с того, что собрал целую тонну (!) листьев табака, по­раженных вирусом табачной мозаики, и отжал из них небольшую бутыль сока. С помощью множества различных манипуляций ему уда­лось выделить из этого сока столовую ложку красивых игольчатых кристаллов, по своему химическому составу сильно отличающихся от белков растительных клеток. Стенли отсы­пал несколько кристалликов, растворил их в воде, смочил этой водой марлю и натер ею листья здоровых растений. Натертые листья заболели, а через пару недель характерная мозаика белых пятен покры­ла все растения. Сомнений больше быть не могло — по­лученные кристаллы и есть тот самый вирус, загадочный возбудитель табачной мозаи­ки. Однако, получив его в ви­де кристаллов, Стенли отка­зался от мысли, что вирус — это живое существо; он за­ключил, что вирусы — это чистые белки.

К этому времени бы­ло открыто уже множе­ство вирусов: некоторые из них поражали живот­ных (животные вирусы), другие — растения (рас­тительные вирусы). Не­сколько позже ученым стали известны и виру­сы, убивающие бакте­рий (бактериальные ви­русы, или бактериофа­ги). Но лишь через пять лет после опытов Стенли стало понятно, что ученый ошибался: вирус — это не просто белок; в его состав помимо бел­ков входит еще и молекула нуклеиновой кис­лоты — ДНК или РНК.

Как только биологам стали доступны эле­ктронные микроскопы, ученые установили, что кристаллы вирусов состоят из тесно при­жатых друг к другу нескольких сотен милли­ардов частиц. Так, в одном кристалле вируса полиоми­елита содержится столько частиц, что ими можно за­разить всех жителей Земли несколько раз подряд! Ког­да же в электронном микро­скопе удалось рассмотреть отдельные вирусные части­цы, то оказалось, что они бывают разной формы: шарообразные, палоч­ковидные и в форме булавы, но наружная оболочка вирусов все­гда состоит из белка, а внутреннее содержи­мое представлено нук­леиновой КИСЛОТОЙ. Свернувшись в колеч­ко, нуклеиновая кис­лота как бы притаи­лась внутри вируса, надежно защищенная белковой «шубой». 

Белки оболочки и в самом деле оберегали нуклеиновую кислоту до поры до времени, но как только наступала пора размножаться, вирус распахивал свою «шубу» и выпускал наружу нуклеиновую кислоту. Та начинала хозяйничать в чужой клетке, да так умело, что у некоторых вирусов через какие-то 10-20 минут в клетке образовывалось несколько сотен точно таких же нуклеиновых кислот в новеньких белковых «шубах».

Как же удается вирусу — мельчайшей ча­стице, которую и живым организмом-то мож­но назвать с большой натяжкой, — так быст­ро поражать клетки своих хозяев? Оказалось, что вирус работает как своеобразный «генети­ческий шприц». Подойдя к оболочке нужной

ему клетки, вирус «впрыскивает» свою ДНК внутрь клетки хозяина. Затем вирусная ДНК проникает в ядро чужой клетки, встраивает­ся в «местную» ДНК и ... начинает работать. «Что значит работать?» — спросите вы. Очень просто: делать все то же самое, что и полага­ется «нормальной» молекуле ДНК. Во-пер­вых, копировать саму себя (в ядре очень быс­тро возникает множество копий вирусной ДНК), а во-вторых, создавать молекулы дру­гой нуклеиновой кислоты — РНК. А РНК в клетках — это своеобразные «инструкции» по сборке белковых молекул, которые ядро от­правляет к рибосомам — мельчайшим части­цам, на которых и образуются белки. В каж­дой молекуле РНК (они гораздо меньше, чем молекулы ДНК) зашифрована информация об одной молекуле белка. Понятно, что ДНК ви­руса отправляет не простые инструкции, а «вирусные». Но любая клетка обязана им под­чиняться, ведь они исходят из ее собственного ядра. Вот и приходится зараженной клетке в больших количествах синтезировать белки ви­руса. А ему только этого и надо. Копии вирус­ной ДНК выходят из ядра, здесь их уже под­жидают новенькие белковые «шубы», и вот там, куда совсем недавно проникла одна-единственная молекула ДНК, уже готовятся к оче­редным атакам сотни новых вирусных частиц.

Но мы ведь говорили о том, что в некото­рых вирусах под оболочкой из белков кроется другая молекула — РНК. Что же происходит в этом случае: ведь РНК не может проникнуть внутрь чужой ДНК, так как эти молекулы слишком разные? Оказалось, что многие виру­сы, содержащие внутри себя молекулу РНК, «впрыскивают» вместе с ней в клетку особый белок фермент, который ученые называют ревертазой. Этот белок обладает замечательным свойством — он способен рядом с молекулой вирусной РНК построить из «подручных ма­териалов» (то есть, из «кирпичиков»-нуклеотидов, которые есть в любой клетке) новую молекулу ДНК. Попробуйте догадаться, какая информация содержится в этой молекуле. Ко­нечно же — в вирусных белках. А дальше все происходит по уже описанной схеме — новая молекула ДНК встраивается в ДНК клетки хозяина и начинает переписывать свою ин­формацию во множество молекул РНК. Вско­ре в клетке возникает множество новых ви­русных частиц такие вирусы, которые могут «переписывать» генетическую информацию с молекул РНК на Д НК получили название ретровирусов.

Вирусы обладают еще несколькими «заме­чательными» свойствами. Во-первых, попав в чужую клетку, вирусная нуклеиновая кисло­та вовсе не обязательно «проявляет себя» сразу — она может довольно долго находиться в генах хозяина в «выключенном» состоянии, не причиняя значительных неудобств. А за­тем в один прекрасный момент «включиться» и привести к неожиданной вспышке болезни.

Во-вторых, иногда вирусная нуклеиновая кис­лота, покидая своего хозяина, захватывает с собой кусочек его ДНК. Особенно часто этим отличаются вирусы бактерий — бактериофаги. Затем такой бактериофаг заражает новую бак­териальную клетку и «дарит» ей часть ДНК другой бактерии. Конечно, если «фаг» сразу начинает размножаться, этот дар бесполезен — бактерия все равно очень быстро погибнет. Но вот если вирус останется внутри бактериаль­ной клетки в «спящем» состоянии, «чужие» гены могут пригодиться — очень часто они не­сут полезную для бактерии информацию, на­пример, об устойчивости к антибиотикам.

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru