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

После извержения Везувия уцелели древние свитки. Их нельзя развернуть, но можно расшифровать После извержения Везувия уцелели древние свитки. Их нельзя развернуть, но можно расшифровать

Развернуть свитки, обнаруженные археологами, невозможно

National Geographic
Гормоны эволюции: роль щитовидной железы Гормоны эволюции: роль щитовидной железы

Один из самых важных гормонов в истории всего живого

Популярная механика
Голова-ящик: как устроены российские политические ток-шоу Голова-ящик: как устроены российские политические ток-шоу

Как устроено телевидение в "эпоху войны"

Esquire
Конфликтуйте на здоровье! Конфликтуйте на здоровье!

Почему мы боимся конфликта

Psychologies
Бедность не игрок. О новом фильме Спилберга Бедность не игрок. О новом фильме Спилберга

На экраны вышел новый фильм Стивена Спилберга «Первому игроку приготовиться»

СНОБ
Гороскоп Vogue: март 2018 Гороскоп Vogue: март 2018

Звезды рассказывают, что ждать в первый месяц весны

Vogue
Почему мы стареем быстрее? 6 причин родом из XXI века Почему мы стареем быстрее? 6 причин родом из XXI века

Мы собрали 6 современных причин старения

Cosmopolitan
«Он нанял киллера, чтобы меня убить». Пять историй о сталкинге «Он нанял киллера, чтобы меня убить». Пять историй о сталкинге

Жертвы сталкеров рассказали «Снобу» об угрозах и избиениях

СНОБ
Самые красивые, экологичные и быстрые автомобили Женевы-2018 Самые красивые, экологичные и быстрые автомобили Женевы-2018

Главные премьеры Женевского автосалона

Forbes
Медитация на Луне Медитация на Луне

Фантастические пейзажи Исландии пленяют с первого взгляда

Psychologies
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
Второе пришествие: тест Volvo XC60 D4 Второе пришествие: тест Volvo XC60 D4

Самый продаваемый «Вольво» во всём мире

Популярная механика
Высокая кухня Высокая кухня

Французская кухня ассоциируется исключительно с изысканной кулинарией

9 месяцев
Беспроигрышный вариант: 9 стильных юбок на любой вкус Беспроигрышный вариант: 9 стильных юбок на любой вкус

Мы нашли для тебя 9 стильных юбок на любой случай

Cosmopolitan
Жизнь есть сон. Кто спит дольше всех Жизнь есть сон. Кто спит дольше всех

Сурки далеко не чемпионы по продолжительности сна.

National Geographic
Спецслужбы-дилетанты: как на самом деле убивает «Новичок» Спецслужбы-дилетанты: как на самом деле убивает «Новичок»

Насколько реальна версия Терезы Мэй об отравлении Скрипалей

Forbes
Случайное знакомство: как создатель «Мамбы» попал в список Forbes Случайное знакомство: как создатель «Мамбы» попал в список Forbes

Компания, за которую предлагают более $1 млрд

Forbes
Plate-Tonic Love Plate-Tonic Love

Мы пришли в новую большую мастерскую керамиста Аны Илуэка

Seasons of life
Женский рэп и перфоманс в потемках: гид по фестивалю ART.WHO.DARK Женский рэп и перфоманс в потемках: гид по фестивалю ART.WHO.DARK

Фестиваль ART.WHO.DARK стартует 30 марта в клубе «Смена»

СНОБ
Граждане мира: состоятельные люди придумали новый способ не платить налоги Граждане мира: состоятельные люди придумали новый способ не платить налоги

Получение второго гражданства объясняется попытками минимизировать налоги

Forbes
Новый сайт для онлайн-мониторинга российских ралли: болеем за наших! Новый сайт для онлайн-мониторинга российских ралли: болеем за наших!

Цифровые технологии дошли и до российского автомотоспорта

Популярная механика
Самые умные порноактрисы Самые умные порноактрисы

Кто из порноактрис в перерыве между двумя дублями штудирует квантовую физику

Maxim
Медведицы стали больше заботиться о медвежатах Медведицы стали больше заботиться о медвежатах

Бурые медведицы стали уделять своему потомству больше времени

National Geographic
Выстрел в ногу: почему запрет Telegram бесполезен для ФСБ Выстрел в ногу: почему запрет Telegram бесполезен для ФСБ

Спецслужбы всего мира напрасно тратят деньги на слежку

Forbes
Трагедии вундеркиндов СССР: одаренные дети, погибшие и покончившие с собой Трагедии вундеркиндов СССР: одаренные дети, погибшие и покончившие с собой

Они светили очень ярко - и быстро сгорели

Cosmopolitan
Давай протанцуем кризис Давай протанцуем кризис

Понять друг друга можно не только с помощью слов

Psychologies
«Беременные» запреты: необходимость или перестраховка? «Беременные» запреты: необходимость или перестраховка?

Имеют ли запреты во время беременности смысл или являются простой перестраховкой

9 месяцев
Станция конечная Станция конечная

Мария Богданчикова о необязательности оргазма

Cosmopolitan
10 малоизвестных производителей самолётов Франции 10 малоизвестных производителей самолётов Франции

Великолепная десятка французских производителей самолётов

Популярная механика
Приложения для зимнего отдыха Приложения для зимнего отдыха

Полезные мобильные приложения для зимнего отдыха

CHIP
Открыть в приложении