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

10 знаменитых средневековых путешественников 10 знаменитых средневековых путешественников

История каждого средневекового путешественника — это приключенческий роман

Популярная механика
Комсомольский комсомолец Комсомольский комсомолец

Нами набивают обувь перед хранением с 1934 года!

Maxim
От Марса до квантовой физики: 11 книг для любителей научной фантастики От Марса до квантовой физики: 11 книг для любителей научной фантастики

Что ждет человечество в будущем? Фантасты размышляют в своих книгах

Maxim
Хижина дяди Тома Хижина дяди Тома

Том Форд переехал в Лос-Анджелес и прислал нам оттуда селфи

Tatler
Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе

Вспышка холеры в Европе: во всем виновата святая вода из Эфиопии

N+1
10 молодых журналистов, за которыми нужно следить в 2018 году 10 молодых журналистов, за которыми нужно следить в 2018 году

Среди них авторы материалов о деле Улюкаева, наркотиках, криминале и бездомных

Esquire
«Писать хайку — все равно что медитировать» «Писать хайку — все равно что медитировать»

Древнее японское искусство хайку и сегодня пользуется успехом

Psychologies
Алексей Миранчук: «Кроме футбола у меня больше ничего нет» Алексей Миранчук: «Кроме футбола у меня больше ничего нет»

Россия – не футбольная или не спортивная страна?

Esquire
Ласточка с весною Ласточка с весною

Дом Lalique в этом году отмечает 130-летний юбилей

AD
Словоформы Словоформы

Работа с глиной — одна из возможностей глубокого переживания книги

Seasons of life
Культурная нейронаука Культурная нейронаука

Как прогресс меняет нашу психику и мозг

Русский репортер
Идея! Пережить кризис среднего возраста Идея! Пережить кризис среднего возраста

Если тебе за 30, ты в депрессии и едешь в Лас-Вегас на «Феррари» со школьницей

Maxim
Последний рывок Последний рывок

Как помочь ребенку закончить учебный год и сохранить остатки здоровья?

Добрые советы
Сергей Корзун: Песков понимал, что запись попадет в соцсети Сергей Корзун: Песков понимал, что запись попадет в соцсети

Интервью с руководителем программы «Журналистика» НИУ ВШЭ Сергеем Корзуном

СНОБ
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
10 миллиардеров с наибольшими доходами — 2018. Рейтинг Forbes 10 миллиардеров с наибольшими доходами — 2018. Рейтинг Forbes

Миллиардеры,которые заработали на продаже активов и дивидендах более  $10,7 млрд

Forbes
Дезире Дезире

Зайти к Дезире Стендеруп нам посоветовала керамист Ана

Seasons of life
Алла Вербер о романе с модой длиною в жизнь Алла Вербер о романе с модой длиною в жизнь

Фэшн-директор ЦУМа о любимом тренде сезона и магазинах в эпоху диджитал

Vogue
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
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
Почему недоедание продлевает жизнь? (и так ли это) Почему недоедание продлевает жизнь? (и так ли это)

Интерес к старой идее о продлении жизни за счет уменьшения порций не угасает

Популярная механика
Опубликованы списки погибших и пропавших без вести при пожаре в Кемерово Опубликованы списки погибших и пропавших без вести при пожаре в Кемерово

Администрация города Кемерово опубликовала полные списки пострадавших

Cosmopolitan
4 главные заслуги Криса ван Аша в Dior Homme 4 главные заслуги Криса ван Аша в Dior Homme

За что мы любили дизайнера Криса ван Аша все эти годы

Vogue
Вершина озера Вершина озера

Где остановиться в Бурятии и Иркутске, планируя путешествие на Байкал

GQ
Когда на Марс Когда на Марс

«Чемодан технологий» для путешествий на другие планеты еще не полон

Русский репортер
10 внедорожников компании Lamborghini 10 внедорожников компании Lamborghini

Немногие помнят внедорожник Lamborghini LM002

Популярная механика
Субмарина под кайфом: как перевозят наркотики на подводных лодках Субмарина под кайфом: как перевозят наркотики на подводных лодках

Колумбия — мировой центр экспорта наркотиков

Популярная механика
Алексей Чадов: Бывших жен не бывает Алексей Чадов: Бывших жен не бывает

Алексей стал телеведущим вместе с бывшей женой Агнией Дитковските

Лиза
Салат “Весенний” Салат “Весенний”

Бельгийский замок в ярких весенних оттенках от дизайнера Жеральда Ватле

AD
Дивная Диана Дивная Диана

Вырежи красавицу Диану Иваницкую и повесь над тумбочкой

Maxim
Открыть в приложении