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

Нужно ли пить протеин, чтобы похудеть Нужно ли пить протеин, чтобы похудеть

Может ли протеиновый порошок помочь похудеть?

Популярная механика
Леся Кафельникова рассказала о наркозависимости и суициде на шоу «Пусть говорят» Леся Кафельникова рассказала о наркозависимости и суициде на шоу «Пусть говорят»

История дочери теннисиста Евгения Кафельникова

Cosmopolitan
У бонобо нашли вокальные диалекты У бонобо нашли вокальные диалекты

Ученые сравнили вокализации бонобо из трех разных зоопарков

N+1
Как по-модному провести «весенние» праздничные выходные в Москве Как по-модному провести «весенние» праздничные выходные в Москве

На выставке Верещагина, во флоатинг-кушетке и с дюжиной устриц

Vogue
Совет от ученых, как есть достаточно белка, если отказаться от яиц Совет от ученых, как есть достаточно белка, если отказаться от яиц

Какие альтернативные варианты белка стоит добавить в свой рацион?

ТехИнсайдер
Где и чему учатся дети российских звезд и сколько это стоит Где и чему учатся дети российских звезд и сколько это стоит

Что изучают наследники известных фамилий, сколько это стоит и как туда поступить

Cosmopolitan
Без ума от любви Без ума от любви

Наша эпоха избегает страдания и склоняется к гедонизму

Psychologies
Город Город

Берлин – лоскутное одеяло на карте Германии

Esquire
О самом важном: Ольга Михайловская подводит итоги Mercedes-Benz Fashion Week Russia О самом важном: Ольга Михайловская подводит итоги Mercedes-Benz Fashion Week Russia

Африканские мотивы, технологичные материалы и талантливые дизайнеры-новички

Vogue
Ласточка с весною Ласточка с весною

Дом Lalique в этом году отмечает 130-летний юбилей

AD
Укладка в клетке и Укладка в клетке и

Мы решили вспомнить о европейских прическах XVII–XVIII веков

Cosmopolitan
Холодный расчет: сможет ли Великобритания отказаться от российского газа Холодный расчет: сможет ли Великобритания отказаться от российского газа

Нанесет ли подобное решение вред потребителям

Forbes
Конфетно-букетный Конфетно-букетный

Нью-йоркский пентхаус актрисы Бетт Мидлер

AD
Путин против всех: какой сигнал президент дал странам Запада Путин против всех: какой сигнал президент дал странам Запада

В ближайшие 6 лет внешняя политика России будет самодостаточной

Forbes
Вива ля Франц! Вива ля Франц!

Юлия Франц – самый мрачный образ в саге о Докторе Гоголе

Maxim
10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок 10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок

10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок

Популярная механика
Миллиардер Илон Маск предсказал планете «новые темные времена» Миллиардер Илон Маск предсказал планете «новые темные времена»

Илон Маск рассказал, как будет проходить колонизация Марса

Forbes
10 миллиардеров с наибольшими доходами — 2018. Рейтинг Forbes 10 миллиардеров с наибольшими доходами — 2018. Рейтинг Forbes

Миллиардеры,которые заработали на продаже активов и дивидендах более  $10,7 млрд

Forbes
Все достало! Все достало!

За последний век количество неврозов в мире официально выросло в 50 раз

Добрые советы
Война по расписанию: что значит для Кремля окрик из Лондона Война по расписанию: что значит для Кремля окрик из Лондона

Обострение отношений с Великобританией выгодно Кремлю

Forbes
Вот что можно смело забирать с собой из номера отеля, а что — полный зашквар Вот что можно смело забирать с собой из номера отеля, а что — полный зашквар

Эти советы матерых экспертов спасут тебя от тюрьмы и позора

Maxim
Girl in Vogue: Оля Тимощенко Girl in Vogue: Оля Тимощенко

Как модель с 14-летним стажем вернулась в Брянск помогать молодежи

Vogue
Совладелец «Зимней вишни» перечислил семьям погибших 192 млн рублей Совладелец «Зимней вишни» перечислил семьям погибших 192 млн рублей

На каждого погибшего на пожаре в ТЦ «Зимняя вишня» будет выплачено по 5 млн руб

Forbes
Везение в особо крупных размерах – 2 Везение в особо крупных размерах – 2

Рецепт славы прост: надо в нужное время оказаться в нужном месте

Maxim
Русский стиль в изгнании: как одеваются наши девушки в разных странах Русский стиль в изгнании: как одеваются наши девушки в разных странах

Что же такое русский стиль и как сохранить идентификацию вдали от родины

Cosmopolitan
Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!» Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!»

Наука не стоит на месте – постоянно переезжает в поисках дешевого помещения

Maxim
Зачем платить психологу? Зачем платить психологу?

Большинство россиян не доверяют психологам

СНОБ
Честь суши Честь суши

Семь мест для отдыха на Средиземном море

GQ
Тревожные кнопки Тревожные кнопки

Как защитить ребенка от бурлящих в интернете опасностей

Vogue
Женя Медведева: «Если тяжело — делай еще больше» Женя Медведева: «Если тяжело — делай еще больше»

Женя Медведева о том, как пережить стресс, о своем графике и бьюти-лайфхаках

Vogue
Открыть в приложении