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

Накликали беду: как правильно применять AI в работе с небольшим количеством данных Накликали беду: как правильно применять AI в работе с небольшим количеством данных

Самые известные AI-модели, такие как GPT-3, обучены на гигантских датасетах

Популярная механика
Технократ Технократ

Первый тест нового немецкого Audi A7 Gran Turismo

АвтоМир
Анафилаксию при пищевой аллергии у мышей объяснили наследственностью Анафилаксию при пищевой аллергии у мышей объяснили наследственностью

Ученые разобрались в природе анафилактического шока при пищевой аллергии

N+1
7 величайших двойных агентов в истории! 7 величайших двойных агентов в истории!

Люди, получавшие зарплату в кассах двух враждующих спецслужб, — кто они?

Maxim
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Никого не будет в доме Никого не будет в доме

В этом заброшенном шведском доме поселилась коллекция японской марки Ariake

Seasons of life
Сохраняя баланс Сохраняя баланс

Как впустить в жизнь больше радости, равновесия и счастья

Yoga Journal
Трагедия в Кемерове: что известно о владельцах «Зимней вишни» Трагедия в Кемерове: что известно о владельцах «Зимней вишни»

В пожаре погибли не менее 64 человек, в больницах находятся 11 пострадавших

Forbes
Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала» Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала»

Чем может обернуться ультиматум Терезы Мэй

Forbes
Нервы шалят! Почему я срываюсь? Нервы шалят! Почему я срываюсь?

Как справиться с расшалившимися нервами

9 месяцев
Без рулей и элеронов Без рулей и элеронов

Можно ли обойтись без таких привычных элементов самолета, как рули и элероны?

Популярная механика
Все Будде хорошо Все Будде хорошо

Золото Мьянмы: путешествие из Янгона в Мандалай и Баган

The Rake
Русский волонтер Русский волонтер

Кто и зачем в нашей стране работает бесплатно

Русский репортер
Ласточка с весною Ласточка с весною

Дом Lalique в этом году отмечает 130-летний юбилей

AD
Лёгкость бытия: Всё о детоксе Лёгкость бытия: Всё о детоксе

Что такое детокс, какими бывают очищающие диеты и вообще — нужны ли они

Yoga Journal
10 малоизвестных производителей самолётов Италии 10 малоизвестных производителей самолётов Италии

Обзор современных итальянских авиастроителей

Популярная механика
Опущен занавес Опущен занавес

Как не ошибиться и выбрать правильные шторы?

Лиза
Школьная учительница бросилась с Ниагарского водопада в бочке Школьная учительница бросилась с Ниагарского водопада в бочке

Чтобы завоевать себе славу, Анна Эдсон решила пойти на отчаянный поступок

Cosmopolitan
Богатство выбора. Самые состоятельные конкуренты Владимира Путина Богатство выбора. Самые состоятельные конкуренты Владимира Путина

18 марта в России проходят выборы президента

Forbes
Богатейшие женщины мира — 2018: рейтинг Forbes Woman Богатейшие женщины мира — 2018: рейтинг Forbes Woman

Женщины наращивают свое присутствие во всемирном рейтинге Forbes

Forbes
Ядрово протеста Ядрово протеста

Кто виноват в отравлении детей и можно ли что-то сделать

Русский репортер
Большие каникулы Большие каникулы

Volkswagen California и Chrysler Pacifica

АвтоМир
Майкл Кейн о свингующих 1960-х и лучших фильмах всех времен Майкл Кейн о свингующих 1960-х и лучших фильмах всех времен

Майкл Кейн завоевал киномир еще в 1960-е

Esquire
Погоня за KPI: как работают преступники в белых воротничках Погоня за KPI: как работают преступники в белых воротничках

Если выполнить KPI не удается, в ход идут современные схемы «решения проблем»

Forbes
Выхода нет. Почему люди не могли выбраться из горящей «Зимней Вишни» Выхода нет. Почему люди не могли выбраться из горящей «Зимней Вишни»

Что известно о пожаре в Кемерово

Forbes
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
«Корю себя за глупость» «Корю себя за глупость»

4 истории об отрицании ВИЧ и отказе от прививок

СНОБ
Тайнопись Тайнопись

Александр Александрович Андроханов о технологии русской мозаики по малахиту

Seasons of life
Держитесь за баранку. В России подорожают машины и появятся новые штрафы Держитесь за баранку. В России подорожают машины и появятся новые штрафы

Весной цены на автомобили вырастут из-за изменения ставок утилизационного сбора

Forbes
Американские танки в Чехословакии и другие малоизвестные факты холодной войны Американские танки в Чехословакии и другие малоизвестные факты холодной войны

Проект Ливийской ССР и американские танки в Чехословакии

Maxim
Открыть в приложении