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
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
«Гипотеза белых дыр» «Гипотеза белых дыр»

Почему снаружи белая дыра не отличается от черной

N+1
Собрать совком Собрать совком

Сергей и Дмитрий Хотимские создали четвертый по размеру активов частный банк

Forbes
Как наше имя влияет на нашу внешность: научные данные Как наше имя влияет на нашу внешность: научные данные

Могут ли наши имена влиять на наш внешний вид? Вероятно, да

ТехИнсайдер
Plate-Tonic Love Plate-Tonic Love

Мы пришли в новую большую мастерскую керамиста Аны Илуэка

Seasons of life
Двойная игра. Обвалят ли рубль решения ФРС и Банка России Двойная игра. Обвалят ли рубль решения ФРС и Банка России

Для курса рубля ситуация на нефтяном рынке по-прежнему важна

Forbes
Почему разбился Юрий Гагарин? Почему разбился Юрий Гагарин?

50 лет назад Юрий Гагарин разбился при выполнении тренировочного полёта

Популярная механика
Убытка не будет. «Газпром» приготовился выплатить «Нафтогазу» $2,6 млрд Убытка не будет. «Газпром» приготовился выплатить «Нафтогазу» $2,6 млрд

Промедление с выплатой долга увеличивает его на $0,5 млн ежедневно

Forbes
«Как ребенок-ЭКО я доказала свое право на жизнь» «Как ребенок-ЭКО я доказала свое право на жизнь»

Евгения Дьяченко — старшая из детей-ЭКО на постсоветском пространстве

Psychologies
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
Пещера Пещера

Дом в скале, в котором всегда t+20

Seasons of life
«Политическое шоу»: миллиардер Рэй Далио предсказал судьбу США при Трампе «Политическое шоу»: миллиардер Рэй Далио предсказал судьбу США при Трампе

Миллиардер раскритиковал президента за развязывание торговой войны с Китаем

Forbes
Mitsubishi Pajero Sport Mitsubishi Pajero Sport

Mitsubishi добавил к традиционным ценностям несколько новых способностей

Quattroruote
Певица Гречка: Певица Гречка:

История Насти Ивановой достойна того, чтобы быть снятой в сериале «Винил»

Esquire
Масло масляное Масло масляное

Насладиться вкусом, получить пользу

Лиза
Одеться как героиня фильма Уэса Андерсона Одеться как героиня фильма Уэса Андерсона

Одежда романтичных и рисковых девушек, которым море по колено и горы по плечо

Vogue
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
Второе пришествие: тест Volvo XC60 D4 Второе пришествие: тест Volvo XC60 D4

Самый продаваемый «Вольво» во всём мире

Популярная механика
Для чего взламывают ваш автомобиль, и другие опасности «умных» гаджетов Для чего взламывают ваш автомобиль, и другие опасности «умных» гаджетов

Как работают современные киберпреступники и как можно от них спастись

Популярная механика
«КАСТА»: группа, которую «просто тихо любят» «КАСТА»: группа, которую «просто тихо любят»

«Каста» о том, как им удается оставаться актуальными, не изменяя самим себе

Esquire
Girl in Vogue: Оля Тимощенко Girl in Vogue: Оля Тимощенко

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

Vogue
Железный ящик: как в Новой Москве производят несколько миллионов сейфов в год Железный ящик: как в Новой Москве производят несколько миллионов сейфов в год

Фоторепортаж о том, как работает завод по производству металлических сейфов

Forbes
7 величайших двойных агентов в истории! 7 величайших двойных агентов в истории!

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

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

Чем может обернуться ультиматум Терезы Мэй

Forbes
Елена Летучая: «Тщеславие — не мой грех» Елена Летучая: «Тщеславие — не мой грех»

Телеведущая Елена Летучая примеряет образ дивы начала 1950-х годов

Esquire
Евгений Демин Евгений Демин

Евгений Демин зарабатывает миллионы на зубной пасте

GQ
Перестройка Горбачевой Перестройка Горбачевой

Ирина Горбачева получила «Золотого орла» и сыграла в фильме «Тренер»

Esquire

Сеанс психотерапии для читателя

Psychologies
Словоформы Словоформы

Работа с глиной — одна из возможностей глубокого переживания книги

Seasons of life
Открыть в приложении