Как действует бактериофаг

У бактерий есть свои вирусы

Популярная механикаНаука

Как действует бактериофаг

Константин Мирошников

У всех существ, обитающих на земле, есть микроскопические паразиты – вирусы. Есть свои вирусы и у бактерий. Цикл размножения бактериальных вирусов неизбежно заканчивается гибелью микроба. Чтобы подчеркнуть такую особенность, один из первооткрывателей этого эффекта, Феликс Д’Эрель, придумал специальное название – «бактериофаги», в переводе с греческого – «пожиратели бактерий».

В конце ХХ века стало ясно, что бактерии безусловно доминируют в биосфере Земли, составляя более 90% ее биомассы. У каждого вида имеется множество специализированных типов вирусов. По предварительным оценкам, число видов бактериофагов составляет около 1015. Чтобы понять масштаб этой цифры, можно сказать, что если каждый человек на Земле будет каждый день открывать по одному новому бактериофагу, то на описание всех их понадобится 30 лет. Таким образом, бактериофаги — самые малоизученные существа в нашей биосфере. Большинство известных сегодня бактериофагов принадлежит к отряду Caudovirales — хвостатые вирусы. Их частицы имеют размер от 50 до 200 нм. Хвост разной длины и формы обеспечивает присоединение вируса к поверхности бактерии-хозяина, головка (капсид) служит хранилищем для генома. Геномная ДНК кодирует структурные белки, формирующие «тело» бактериофага, и белки, которые обеспечивают размножение фага внутри клетки в процессе инфекции. Можно сказать, что бактериофаг — это природный высокотехнологичный нанообъект. Например, хвосты фагов представляют собой «молекулярный шприц», который протыкает стенку бактерии и, сокращаясь, впрыскивает свою ДНК внутрь клетки.

Как действует бактериофаг. Бактериофаги для размножения используют аппарат бактериальной клетки, «перепрограммируя» его на производство новых копий вирусов. Последний этап этого процесса — лизис, уничтожение бактерии и освобождение новых бактериофагов.

С этого момента начинается инфекционный цикл. Его дальнейшие этапы состоят из переключения механизмов жизнедеятельности бактерии на обслуживание бактериофага, размножение его генома, построение множества копий вирусных оболочек, упаковки в них ДНК вируса и, наконец, разрушение (лизис) хозяйской клетки. У каждого этапа существует множество нюансов, имеющих глубокий эволюционный и экологический смысл. Ведь бактерии и их вирусные паразиты сосуществуют сотни миллионов, если не миллиарды лет. И эта борьба за выживание не закончилась ни тотальным уничтожением одноклеточных, ни приобретением тотальной устойчивости к фагам и бесконтрольным размножением бактерий. Помимо постоянного эволюционного соревнования механизмов защиты у бактерий и нападения у вирусов, причиной сложившегося равновесия можно считать и то, что бактериофаги специализировались по своему инфекционному действию. Если имеется крупная колония бактерий, где своих жертв найдут и следующие поколения фагов, то уничтожение бактерий литическими (убивающими, дословно — растворяющими) фагами идет быстро и непрерывно. Если потенциальных жертв маловато или внешние условия не слишком подходят для эффективного размножения фагов, то преимущество получают фаги с лизогенным циклом развития. В этом случае после внедрения внутрь бактерии ДНК фага не сразу запускает механизм инфекции, а до поры до времени существует внутри клетки в пассивном состоянии, зачастую внедряясь в бактериальный геном. В таком состоянии профага вирус может существовать долго, проходя вместе с хромосомой бактерии циклы деления клетки. И лишь когда бактерия попадает в благоприятную для размножения среду, активируется литический цикл инфекции. При этом, когда ДНК фага освобождается из бактериальной хромосомы, часто захватываются и соседние участки бактериального генома, а их содержимое в дальнейшем может перенестись в следующую бактерию, которую заразит бактериофаг. Этот процесс (трансдукция генов) считается важнейшим средством переноса информации между прокариотами — организмами без клеточных ядер.

Фотография, сделанная с помощью электронного микроскопа, показывает процесс закрепления бактериофагов (колифагов T1) на поверхности бактерии E. coli.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Россияне проявляют недоверие ко всем Россияне проявляют недоверие ко всем

Психологи и экономисты изучили мнение граждан о власти и оппозиции

РБК, июль'19
Сладкие цены оставили горький осадок Сладкие цены оставили горький осадок

Оптовая стоимость российского сахара в июне снизилась до пятилетнего минимума

РБК, июль'19
От дворников до системы шифрования: 6 женских изобретений, изменивших мир От дворников до системы шифрования: 6 женских изобретений, изменивших мир

Эти изобретения стали возможными благодаря новаторским идеям женщин

РБК, июль'19
Эхо чернобыльского взрыва затихло до минимума Эхо чернобыльского взрыва затихло до минимума

Левада-центр выяснил отношение россиян к атомной энергетике

РБК, июль'19
6 театральных премьер июля 6 театральных премьер июля

Даже летом московские театры не дремлют

GQ, июль'19
Тофу от поп-музыки или король? Почему Эд Ширан победил шоу-бизнес Тофу от поп-музыки или король? Почему Эд Ширан победил шоу-бизнес

19 июля Эд Ширан даст первый сольный концерт в России на «Открытии Арена»

РБК, июль'19
Ржавый клад в сарае: где и как порой находят ретрокары Ржавый клад в сарае: где и как порой находят ретрокары

За этой дверью — миллион, а за этой — груда ржавого железа

Maxim, июль'19
В новом диснеевском фильме Русалочку сыграет темнокожая актриса, и в соцсетях ожидаемо негодуют В новом диснеевском фильме Русалочку сыграет темнокожая актриса, и в соцсетях ожидаемо негодуют

Ариэль в новом фильме «Русалочка» сыграет темнокожая актриса

Maxim, июль'19
Ради чего идти на Фестиваль гастрономических развлечений Ради чего идти на Фестиваль гастрономических развлечений

Тако со звездой «Мишлена», титулованный рамен из Нью-Йорка, тайский стритфуд

Vogue, июль'19
Как набрать силу бойца UFC: основные принципы тренировок Как набрать силу бойца UFC: основные принципы тренировок

Накачай убийственную мощь и нарасти 5 кг мышц по нашей программе тренировки

Men’s Health, июль'19
Между заморозкой и легкой оттепелью Между заморозкой и легкой оттепелью

Два сценария продления соглашения между странами ОПЕК+

РБК, июль'19
Женщины рассказали, чего они ждут от мужчин на свиданиях и в постели после Женщины рассказали, чего они ждут от мужчин на свиданиях и в постели после

Женщины рассказали о том, какие вещи будоражат их на свиданиях и в постели

Men’s Health, июль'19
Регионы позарились на заложенную недвижимость Регионы позарились на заложенную недвижимость

Правительство поддержало идею обложить банки новым налогом

РБК, июль'19
Американка забила Англии победный гол и отпраздновала его насмешливым жестом (видео). Англичане взлютовали Американка забила Англии победный гол и отпраздновала его насмешливым жестом (видео). Англичане взлютовали

Иногда жест — это просто жест. Ваше мнение, товарищ Фрейд?

Maxim, июль'19
5 необычных форматов семьи, которые могут стать нормой 5 необычных форматов семьи, которые могут стать нормой

Как поколение Z, геймеры и дети-блогеры разрушают устои традиционной семьи

РБК, июль'19
Интерьер для двоих Интерьер для двоих

Новая работа Антона Корнеева и Екатерины Блохиной — квартира в жилом комплексе

SALON-Interior, июль'19
Спасибо, обойдемся Спасибо, обойдемся

Так ли полезно косметическое голодание?

Vogue, июль'19
Великое в малом Великое в малом

Мы побывали в старинных маленьких городах, о которых не пишут в путеводителях

Лиза, июль'19
Игра в догонялки Игра в догонялки

Новый кроссовер Haval почти догнал своих именитых конкурентов

АвтоМир, июнь'19
Renault Arkana. В военкомате не ждут Renault Arkana. В военкомате не ждут

Новый автомобиль повышенной проходимости от Renault

АвтоМир, июнь'19
Полоса препятствий Полоса препятствий

«СтарХит» раскрывает секреты нового сезона шоу «Форт Боярд»

StarHit, июль'19
Пена против матраса-сэндвича Пена против матраса-сэндвича

«Фомлайн» намерен произвести очередную революцию на рынке товаров для сна

Эксперт, июль'19
Концлагерь для детей Концлагерь для детей

Как Америка борется с нелегальными мигрантами

Русский репортер, июль'19
Годжи мой! Годжи мой!

Почему миндальное молоко, ягоды годжи и безглютеновые хлебцы нас не спасут?

Собака.ru, июль'19
Елена Север: Любовь с первого взгляда Елена Север: Любовь с первого взгляда

Интервью с Еленой Север

Лиза, июль'19
Б-Г простит Б-Г простит

Почему Борис Гребенщиков никогда не хотел быть большой звездой

Esquire, июль'19
Двухколесная анархия Двухколесная анархия

Велосипедисты захватывают города

Огонёк, июль'19
Победить без вакцины Победить без вакцины

Почему в России гепатит С до сих пор считают неизлечимой болезнью

Огонёк, июль'19
Жизнь как чудо Жизнь как чудо

Квартира в историческом районе Москвы, в которой живет декоратор Юлия Голавская

AD, июль'19
8 секретов крепкой пары 8 секретов крепкой пары

Рекомендации, которые помогут сберечь и отладить механизм взаимоотношений

Psychologies, июль'19