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

Как люди, сами того не замечая, массово уничтожают самых крупных рыб в мире Как люди, сами того не замечая, массово уничтожают самых крупных рыб в мире

Как морские магистрали нарушают среду обитания самых крупных рыб в мире

Популярная механика
Дом для миллиардера Дом для миллиардера

Кирилл Писарев зарабатывает на элитной недвижимости по всему миру

Forbes
Потепление на полтора градуса пойдет на пользу сибирской тайге Потепление на полтора градуса пойдет на пользу сибирской тайге

Как повлияет потепление климата на амазонские леса и сибирскую тайгу?

N+1
«Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара» «Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара»

Esquire объясняет, почему предсказывать итоги “Оскара” — бессмысленная идея

Esquire
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
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
Форма воды Форма воды

Водопады, которые нужно посетить, и легенды о каждом из них

GQ
Джульетта и Ромео Джульетта и Ромео

Анна Дэвис и Даниэль Руэда — архитекторы, романтики и звезды Instagram

Seasons of life
Новый Poiret: все о возрождении одного из старейших Домов моды Новый Poiret: все о возрождении одного из старейших Домов моды

Сможет ли Poiret вернуть былую славу?

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

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

Vogue
Картина весны Картина весны

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

Seasons of life
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
Раздевайся, ложись Раздевайся, ложись

Фрагменты из новой книги Эмили Чанг по итогам оргий в Сан-Франциско

Tatler
Как начать носить спортивные костюмы? Как начать носить спортивные костюмы?

И мы говорим не о походе в спортзал или прогулке с собакой

GQ
Подозрительные люди: в Великобритании начались аресты недвижимости олигархов Подозрительные люди: в Великобритании начались аресты недвижимости олигархов

Британия начала арестовывать имущество неясного происхождения

Forbes
Тут недалеко Тут недалеко

Три европейских направления для короткого отпуска

Cosmopolitan
«Корю себя за глупость» «Корю себя за глупость»

4 истории об отрицании ВИЧ и отказе от прививок

СНОБ
Дивная Диана Дивная Диана

Вырежи красавицу Диану Иваницкую и повесь над тумбочкой

Maxim
Инструкция: как отличить вбросы от правды Инструкция: как отличить вбросы от правды

Esquire подготовил памятку для борьбы с фейками

Esquire
Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля

За границей ты все равно отвечаешь за свою страну

СНОБ
Легкий и независимый Легкий и независимый

Валерию Сюткину исполняется шестьдесят

OK!
Зачем нам нужна откровенность Зачем нам нужна откровенность

Мы постепенно теряем способность общаться и отдаляемся

Psychologies
За что мы любим Юбера де Живанши За что мы любим Юбера де Живанши

10 марта не стало Юбера де Живанши

Esquire
7 секретов стиля Кендрика Ламара 7 секретов стиля Кендрика Ламара

Как быть модным, не модничая

Esquire
«Беременные» запреты: необходимость или перестраховка? «Беременные» запреты: необходимость или перестраховка?

Имеют ли запреты во время беременности смысл или являются простой перестраховкой

9 месяцев
Беспроигрышный вариант: 9 стильных юбок на любой вкус Беспроигрышный вариант: 9 стильных юбок на любой вкус

Мы нашли для тебя 9 стильных юбок на любой случай

Cosmopolitan
Поэзия Блока Поэзия Блока

Дизайнеры марки Bloc живут в Карраре и не только создают вещи из камня

Seasons of life
Зачем инженеру якорь? Зачем инженеру якорь?

К началу XX века портретный жанр сильно изменился и внешне, и внутренне

Дилетант
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
О самом важном: Ольга Михайловская подводит итоги Mercedes-Benz Fashion Week Russia О самом важном: Ольга Михайловская подводит итоги Mercedes-Benz Fashion Week Russia

Африканские мотивы, технологичные материалы и талантливые дизайнеры-новички

Vogue
Открыть в приложении