Публикации: Научно-популярные статьи

Кусает больно и обидно,

Хоть самого подчас не видно…

Дж. Свифт

«Что же, пусть наша прекрасная незнакомка так и останется незнакомкой, лишь бы она полюбила нас», − сказал, по преданию, выдающийся микробиолог Л.Пастер, так и не сумев выделить возбудителя бешенства − страшной болезни, от которой в XIX веке не было никакого спасения. Получить вакцину и тем самым познать природу инфекционного агента и спасти многие тысячи человеческих жизней ему удалось. Сделать это в те времена не смог бы никто, поскольку возбудителем бешенства оказался не микроб, как того ожидал Л.Пастер, а вирус (Рис.1).

Вирусы − это мельчайшие частицы, которые являются весьма своеобразными инфекционными агентами и «паразитируют» внутри клеток. Вначале вирусы считали просто ядовитыми веществами, затем - одной из форм жизни, позже - биохимическими соединениями. Сегодня предполагают, что вирусы существуют на границе между живым и неживым мирами: даже на шкале размера они располагаются между типичными живыми объектами, например, бактериями, и неживыми - огромными молекулами белков и полимеров. Подобно обычным химическим веществам вне клеток вирусы образуют кристаллы. Когда в 1935 г. У.Стэнли удалось впервые выделить кристаллы вируса табачной мозаики (Рис.2), обнаружилось, что они состоят из сложных биохимических компонентов и не обладают необходимым для биологических систем свойством - обменом веществ. Одиннадцатью годами позже он получил за эту работу Нобелевскую премию по химии.

Вирус обладает достаточно сложной внутренней структурой. Его сердцевина («ядро») содержит одну (иногда больше) молекулу нуклеиновой кислоты, представляющую собой ДНК или РНК. Нуклеиновые кислоты самых мелких вирусов содержат 3 - 4 гена, а самые крупные вирусы имеют до 100 генов. Снаружи вирус покрыт белковым «чехлом», защищающим нуклеиновую кислоту от вредных воздействий окружающей среды. Форма вирусов очень разнообразна. По размерам вирусы подразделяют на крупные (300-400 нм в диаметре), средние (80-125 нм) и мелкие (20-30 нм). Крупные вирусы можно увидеть в обычный световой микроскоп, более мелкие изучают под электронным микроскопом. В таблице 1 приведены размеры некоторых вирусов, а для сравнения - бактерий и молекул белков.

Попав в чувствительные к ним клетки живых организмов, вирусы внедряются и заставляют клетки производить все новые и новые копии вирусных частиц за счет собственных питательных веществ. В результате клетка, превращаясь в «копировальный аппарат», перестает выполнять свои обычные функции, истощается и погибает. У высших организмов (растений и животных) это приводит к различным заболеваниям. Бешенство, иммунодефицит (человека, обезьян, кошек и т.д.), энцефалит, полиомиелит, оспа, грипп, желтуха шелкопряда, мозаика табака, курчавость малины, махровость черной смородины – лишь наиболее значимые из них. Однако не во всех случаях действие вируса негативно. Если он атакует одноклеточные организмы, к которым, в частности, относятся бактерии, те погибают. Поэтому с помощью таких вирусов, бактериофагов, можно уничтожатьбактерии, вызывающие такие опасные заболевания, как дизентерия, холера, чума.

Способность вируса убивать клетку-хозяина можно использовать при борьбе с отдельными клетками многоклеточных организмов, и прежде всего - раковыми. При этом залогом успеха является точная "наводка" вируса на клетку, которую предстоит убить, поскольку сам по себе он готов поразить все чувствительные к нему клетки организма. Для этого и вирус, и специальный белок, антитело, способный селективно связываться с участком поверхности клетки – мишени, прикреплются к наночастице, выступающей в роли своеобразного траспортного средства. Такой «снаряд» атакует только определенные клетки, разрушая их. Разумеется, нужно позаботиться и о том, чтобы вирус мог покинуть организм, не повредив здоровые клетки. В нанотехнологиях вирусы используют также в качестве «темплата» для создания наноструктурированных систем.