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

Хватка моря: что делать, если вы попали в отбойное течение Хватка моря: что делать, если вы попали в отбойное течение

Что такое отбойные течения и что делать попавшим в них?

Популярная механика
Картина весны Картина весны

В его блюдах честность и глубина Nordic Cuisine и узнаваемые русские архетипы

Seasons of life
Почему галактики закручиваются в спирали: ученые изучили механизмы формирования звездных скоплений Почему галактики закручиваются в спирали: ученые изучили механизмы формирования звездных скоплений

Какие модели образования спиралевидных галактик выделяют учены?

ТехИнсайдер
Генетические аномалии: люди, не чувствующие боли и видящие без глаз Генетические аномалии: люди, не чувствующие боли и видящие без глаз

Порой природа вторгается в набор чувств, и тогда происходят странные вещи

Популярная механика
Как говорить, чтобы дети слушали Как говорить, чтобы дети слушали

Как научиться вести диалог с ребенком

kiozk originals
Нарядный выход Нарядный выход

Оригинальная идея подачи яиц к праздничному пасхальному столу

Лиза
Триумф воли Триумф воли

Полина Киценко о том, как сделать ребенка героем спорта

Tatler
Татьяна Краснова: У нас так не принято Татьяна Краснова: У нас так не принято

Стыд за свое отечество как важная составляющая воспитания патриотизма

СНОБ
Почему дизайнеры помешались на форме работников ЖКХ и спасателей? Почему дизайнеры помешались на форме работников ЖКХ и спасателей?

Что делать с новым трендом в рамках вашего гардероба

GQ
Георгий Троян Георгий Троян

Первый повар, сумевший подружиться с открытым огнем

Esquire
Диана Крюгер: “Производство кино в Америке — очень большой и обезличенный процесс” Диана Крюгер: “Производство кино в Америке — очень большой и обезличенный процесс”

Диана Крюгер рассказала о том, каково это — впервые  сыграть на родном языке

Esquire
Илья Федотов-Федоров Илья Федотов-Федоров

Художник Илья Федотов-Федоров знает ответы на многие странные вопросы

Esquire
Бессеребренники Бессеребренники

Как идеи режиссера Кирилла Серебренникова живут без него

Esquire
Матросская вышина Матросская вышина

Илья Лагутенко – о морях, кораблях, новом альбоме и Центробанке

Esquire
Бухта Халонг, Вьетнам Бухта Халонг, Вьетнам

Перед тобой одна из стран, в которую еще можно выезжать любому россиянину

Maxim
Владимир Качан. Про друга Владимир Качан. Про друга

Морально я был готов к Мишиной смерти, но известие о ней все равно прибило

Караван историй
Дорогие россияне! Дорогие россияне!

Мы отправили Ксению Собчак на встречу с избирателями — на хлебозавод

Tatler
Без будущего в кармане Без будущего в кармане

Телефон, вернее, смартфон — один из обыденных знаков сбывшегося будущего

СНОБ
Сделать из квартиры хостел Сделать из квартиры хостел

Это может быть полезно, если учесть, что хостелы в квартирах, возможно, запретят

Maxim
Девичьи грезы Девичьи грезы

Экологичный лофт с нотками Азии

AD
Александр Маноцков: У меня нет никакого «само», которое требует «выражения» Александр Маноцков: У меня нет никакого «само», которое требует «выражения»

Интервью с композитором Александром Маноцковым о том, что все в музыке — время

СНОБ
Гречка Гречка

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

Esquire

Олегу Болдыреву 46 лет, и 17 из них он принимал наркотики

Psychologies
«Швец, жнец, на дуде игрец». Кем работали звезды до того, как стали знаменитыми «Швец, жнец, на дуде игрец». Кем работали звезды до того, как стали знаменитыми

Актеры и музыканты, которые работали в необычных местах

СНОБ
Через тернии в отпуск Через тернии в отпуск

Александр Петров — о растущей популярности и своих новых ролях

Glamour
Как научиться понимать искусство и самого себя Как научиться понимать искусство и самого себя

Искусство — это образное отражение реальности, эдакое закодированное сообщение, которое нам нужно расшифровать. С ним мы сможем иначе смотреть на окружающий мир, стать эмоционально более зрелым человеком и расширить свой кругозор.

Psychologies
Не такие, как мальчики? Не такие, как мальчики?

Как воспитать девочку, советуют психологи

Домашний Очаг
Квартиротерапия: как жилье влияет на мироощущение Квартиротерапия: как жилье влияет на мироощущение

Дом – это не только крепость, но и лекарство!

Лиза
Четыре комнаты Четыре комнаты

Четыре новых отеля, приглашающих окунуться в жизнь мегаполисов Европы и Азии

AD
Ханья Янагихара: Люди среди деревьев Ханья Янагихара: Люди среди деревьев

Фрагмент романа Ханьи Янагихары «Люди среди деревьев»

СНОБ
Открыть в приложении