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, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

8 продуктов, которые ни в коем случае нельзя есть просроченными 8 продуктов, которые ни в коем случае нельзя есть просроченными

Некоторые продукты с последним ударом часов превращаются в настоящий яд

Популярная механика
Coverstory Coverstory

Матильда и Сергей Шнуровы

SNC
Более позднее удаление паховой грыжи у недоношенных детей оказалось более безопасным Более позднее удаление паховой грыжи у недоношенных детей оказалось более безопасным

Стратегия отложенного удаления паховой грыжи у недоношенных детей безопаснее

N+1
10 внедорожников компании Lamborghini 10 внедорожников компании Lamborghini

Немногие помнят внедорожник Lamborghini LM002

Популярная механика
Всем знакомо выражение «до свадьбы заживет». Но вы даже не догадываетесь, у кого, а главное что должно было зажить Всем знакомо выражение «до свадьбы заживет». Но вы даже не догадываетесь, у кого, а главное что должно было зажить

А вы знаете, что у кого должно было зажить и до чьей свадьбы?

ТехИнсайдер
Илья Лагутенко: «За 20 лет группа Илья Лагутенко: «За 20 лет группа

Илья Лагутенко рассказал о морях, кораблях, новом альбоме

Esquire
Что подростки на самом деле думают о политике Что подростки на самом деле думают о политике

Психолог поговорила с детьми о политике и делится результатами этого опроса

СНОБ
Модный марафон Модный марафон

Как и зачем бренд 12storeez выпускает по 12 коллекций одежды в год

РБК
Модная революция 90-х определяет и нынешний сезон Модная революция 90-х определяет и нынешний сезон

Главные черты десятилетия, покончившего с диктатом моды

Vogue
Спорт для будущих мам: что можно и нельзя Спорт для будущих мам: что можно и нельзя

Можно совмещать занятия спортом с новым положением?

9 месяцев
Бизнес-город в поле. Кто живет и работает в Иннополисе Бизнес-город в поле. Кто живет и работает в Иннополисе

В наукограде Иннополис 2335 жителей

Forbes
На плоскости На плоскости

Всё про три анатомические плоскости движения

Yoga Journal
Росбанк возглавил рейтинг надежных банков по версии Forbes Росбанк возглавил рейтинг надежных банков по версии Forbes

Список самых надежных участников рейтинга банков Forbes

Forbes
Аптечная лирика Аптечная лирика

Почему поэзию прибрали к рукам маркетологи

GQ
Спасибо, что живой Спасибо, что живой

Эксперты рассказывают о пользе (и вреде) витаминов и БАД

GQ
От скромной студентки до гламурной дивы: как менялся стиль Алёны Шишковой От скромной студентки до гламурной дивы: как менялся стиль Алёны Шишковой

Имя Алёны Шишковой не сходит со страниц светской хроники

Cosmopolitan
Где принято давать и сколько? Чаевые: инструкция по вознаграждению Где принято давать и сколько? Чаевые: инструкция по вознаграждению

В каждой стране есть свои особенности, поэтому перед поездкой лучше все изучить

Лиза
Комсомольский комсомолец Комсомольский комсомолец

Нами набивают обувь перед хранением с 1934 года!

Maxim
Кто ваш папа? Кто ваш папа?

Главные мужчины в жизни наших постоянных героинь

Tatler
Форма воды Форма воды

Водопады, которые нужно посетить, и легенды о каждом из них

GQ
Бумажные монстры Бумажные монстры

Три эпидемии, которые благодаря журналистам выглядели куда страшнее, чем в жизни

СНОБ
Марго Робби — самая темпераментная актриса поколения Марго Робби — самая темпераментная актриса поколения

Она сбежала из Голливуда в пустынную глушь, чтобы не отвлекаться от кино

Vogue
Режиссер интерьера Режиссер интерьера

В гостях у выдающегося парижского декоратора Шахана Минассяна

The Rake
Алексей Миранчук: «Кроме футбола у меня больше ничего нет» Алексей Миранчук: «Кроме футбола у меня больше ничего нет»

Россия – не футбольная или не спортивная страна?

Esquire
Новые банды Москвы Новые банды Москвы

В Москве появился легион новых героев

L’Officiel
Хозяйка гостиницы Хозяйка гостиницы

Пять лет назад писатель Дина Сабитова полностью изменила жизнь

Домашний Очаг
Правильный сплав Правильный сплав

Евгений Петров начинал с торговли импортными сейфами

Forbes
Как начать носить спортивные костюмы? Как начать носить спортивные костюмы?

И мы говорим не о походе в спортзал или прогулке с собакой

GQ
Рецепты с туманного Альбиона Рецепты с туманного Альбиона

Английская национальная кухня считается достаточно консервативной

9 месяцев
Словоформы Словоформы

Работа с глиной — одна из возможностей глубокого переживания книги

Seasons of life
Открыть в приложении