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

Физики напечатали порцию Физики напечатали порцию

Ученые разработали идеальную по вкусу кусочек шоколада

Популярная механика
Городские легенды Городские легенды

Нью-йоркская квартира певца и композитора Джона Ледженда

AD
Потепление океана оказалось угрозой для бактериального фотосинтеза Потепление океана оказалось угрозой для бактериального фотосинтеза

Вода теплее 28 градусов приведет к коллапсу популяций цианобактерий

N+1
Войнушка для взрослых: правила игры в «пистолетку» Войнушка для взрослых: правила игры в «пистолетку»

Формат для тех, кто предпочитает стрелять, а не говорить

Популярная механика
Нейробиолог назвал привычку, объединяющую гениев. А у вас она есть? Нейробиолог назвал привычку, объединяющую гениев. А у вас она есть?

Настоящий прорыв мысли начинается в тишине и одиночестве

Maxim
Дом для миллиардера Дом для миллиардера

Кирилл Писарев зарабатывает на элитной недвижимости по всему миру

Forbes
Подведены итоги X Всероссийского технологического фестиваля PROFEST Подведены итоги X Всероссийского технологического фестиваля PROFEST

Фонд Олега Дерипаски «Вольное Дело» сообщает об итогах фестиваля

Популярная механика
Аптечная лирика Аптечная лирика

Почему поэзию прибрали к рукам маркетологи

GQ
Добавь огня Добавь огня

Оборудуй уютную и теплую зону с камином

Лиза
Форма воды Форма воды

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

GQ
Тайные комнаты Тайные комнаты

Шато во Франции, отреставрированное без финального плана интерьера

AD
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
10 абсолютно тошнотворных коктейлей 10 абсолютно тошнотворных коктейлей

Гостям достаточно будет увидеть один из этих коктейлей и узнать его название

Maxim
7 cекретов стиля Тимоти Шаламе 7 cекретов стиля Тимоти Шаламе

Выясняем, откуда в этом 22-летнем номинанте на «Оскар» столько очарования

Esquire
Технократ Технократ

Первый тест нового немецкого Audi A7 Gran Turismo

АвтоМир
На честном слове На честном слове

Возможно, наше желание сказать правду скрывает амбивалентные намерения

Psychologies
Почему в «Фотоувеличении» Антониони так много моды Почему в «Фотоувеличении» Антониони так много моды

Какую роль играет мода в фильме Микеланджело Антониони

Esquire
Как взлетают дирижабли Как взлетают дирижабли

Увидеть в небе дирижабль – невероятная в наши дни удача

Популярная механика
Подозрительные люди: в Великобритании начались аресты недвижимости олигархов Подозрительные люди: в Великобритании начались аресты недвижимости олигархов

Британия начала арестовывать имущество неясного происхождения

Forbes
6 способов начать разговор с кем угодно 6 способов начать разговор с кем угодно

Больше ты не будешь одиноко стоять в углу на вечеринке филателистов-агностиков!

Maxim
На другой стороне На другой стороне

Австралия: классный серфинг, левостороннее движение и метрическая система

Quattroruote
Ласточка с весною Ласточка с весною

Дом Lalique в этом году отмечает 130-летний юбилей

AD
Жизнь без границ Жизнь без границ

Влад и Рита Соколовские: «Мы рушим все стереотипы»

OK!
Фотографии Марселя Крайста: как сфотографировать взрыв Фотографии Марселя Крайста: как сфотографировать взрыв

Марсель Крайст все снимает «вживую». Главное – правильно поймать момент

Популярная механика
Российские ученые создали искусственное сердце на основе дисков Российские ученые создали искусственное сердце на основе дисков

Сибирские ученые сделали отечественный аналог дискового искусственного сердца

Популярная механика
Раздевайся, ложись Раздевайся, ложись

Фрагменты из новой книги Эмили Чанг по итогам оргий в Сан-Франциско

Tatler
Джульетта и Ромео Джульетта и Ромео

Анна Дэвис и Даниэль Руэда — архитекторы, романтики и звезды Instagram

Seasons of life
Кук и гик Кук и гик

Знакомимся с Оливией Кук, которая играет главную роль в новом фильме Спилберга

Vogue
10 малоизвестных производителей самолётов Франции 10 малоизвестных производителей самолётов Франции

Великолепная десятка французских производителей самолётов

Популярная механика
5 способов сэкономить за границей 5 способов сэкономить за границей

Как сэкономить на простых вещах, не потеряв при этом в комфорте

Cosmopolitan
Открыть в приложении