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

Наука в мире фэнтези: как Брендон Сандерсон создает магические системы Наука в мире фэнтези: как Брендон Сандерсон создает магические системы

Магия и наука – это полные противоположности? Нет!

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
Астрономы выдвинули «безумную идею» о Плутоне — ничего подобного в Солнечной системе найдено не было Астрономы выдвинули «безумную идею» о Плутоне — ничего подобного в Солнечной системе найдено не было

Что скрывается в туманной дымке карликовой планеты Плутон?

Inc.
Фарерские острова: холодная жемчужина Атлантики Фарерские острова: холодная жемчужина Атлантики

Если вы хотите совершить путешествие на край Земли

Esquire
Экосистемы с обилием бабочек лучше адаптировались к внезапным засухам Экосистемы с обилием бабочек лучше адаптировались к внезапным засухам

Как бабочки делают экосистемы более устойчивыми к засухам

N+1
Русский волонтер Русский волонтер

Кто и зачем в нашей стране работает бесплатно

Русский репортер
Скрижали новых скреп: как изменилась наша мораль под натиском прогресса Скрижали новых скреп: как изменилась наша мораль под натиском прогресса

Пора провести ревизию морали, этики и прочих скреп

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

Телеведущая Елена Летучая примеряет образ дивы начала 1950-х годов

Esquire
Он считал себя умнее. Памяти Стивена Хокинга Он считал себя умнее. Памяти Стивена Хокинга

Какой вклад внес Хокинг в теоретическую физику и наши представления о Вселенной

СНОБ
«Хочу влюбиться до беспамятства!» «Хочу влюбиться до беспамятства!»

Макс Барских о жизни в США

OK!
Роберт Паттинсон одевается нереально круто. Вот 20 доказательств Роберт Паттинсон одевается нереально круто. Вот 20 доказательств

Одевается Паттинсон все еще как сексуальный хищник

GQ
Девушка-альбинос из шоу «Холостяк» — о борьбе с раком: «Боялась жить уродом» Девушка-альбинос из шоу «Холостяк» — о борьбе с раком: «Боялась жить уродом»

Алисе 33 года, она - альбинос

Cosmopolitan
Красота по-азиатски: какие пластические операции делают восточные девушки Красота по-азиатски: какие пластические операции делают восточные девушки

О каких чертах лица мечтают современные азиатские красавицы

Cosmopolitan

Парламентский корреспондент Ольга Чуракова о заседании комиссии по этике

Esquire
Эмилия Кларк Эмилия Кларк

Интервью с «матерью драконов», остроумной и сексуальной Эмилией Кларк

Playboy
Girl Power Girl Power

Хоккеистки Молодежной сборной из клуба «Торнадо»

OK!
Инструкция: как отличить вбросы от правды Инструкция: как отличить вбросы от правды

Esquire подготовил памятку для борьбы с фейками

Esquire
Что съесть, чтобы летом стать звездой пляжа Что съесть, чтобы летом стать звездой пляжа

Можно приложить минимум усилий и летом быть королевой

Cosmopolitan
Русский стиль в изгнании: как одеваются наши девушки в разных странах Русский стиль в изгнании: как одеваются наши девушки в разных странах

Что же такое русский стиль и как сохранить идентификацию вдали от родины

Cosmopolitan
Основной инстинкт Основной инстинкт

Crossfit за 18 лет приобрел миллионы поклонников по всему миру

Playboy
Лучшие фотографии февраля Лучшие фотографии февраля

Каждый месяц фоторедактор Esquire выбирает 10 самых интересных фотографий месяца

Esquire
Зачем платить психологу? Зачем платить психологу?

Большинство россиян не доверяют психологам

СНОБ
«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
Где и чему учатся дети российских звезд и сколько это стоит Где и чему учатся дети российских звезд и сколько это стоит

Что изучают наследники известных фамилий, сколько это стоит и как туда поступить

Cosmopolitan
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
7 секретов стиля Кендрика Ламара 7 секретов стиля Кендрика Ламара

Как быть модным, не модничая

Esquire
Почему бы и нет: какие тренды женской моды не менее актуальны и для мужчин Почему бы и нет: какие тренды женской моды не менее актуальны и для мужчин

Доверьтесь нам в вопросе модных тенденций

Esquire
Тайные комнаты Тайные комнаты

Шато во Франции, отреставрированное без финального плана интерьера

AD
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
Одним талантом сыт (не) будешь Одним талантом сыт (не) будешь

Истории героев, открывших в себе неожиданный дар

Psychologies
Открыть в приложении