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

5 увлекательных книг об истории России 5 увлекательных книг об истории России

Подборка книг, авторы которых расскажут о возникновении и становлении России

Популярная механика
За бураном – в Астану За бураном – в Астану

Столице Казахстана Астане в этом году, как и «Автомиру», исполняется 20 лет

АвтоМир
Астрономы заметили в космосе таинственную идеальную сферу Астрономы заметили в космосе таинственную идеальную сферу

Объект Телиос: совершенная сфера неизвестного происхождения

ТехИнсайдер
Путин против всех: какой сигнал президент дал странам Запада Путин против всех: какой сигнал президент дал странам Запада

В ближайшие 6 лет внешняя политика России будет самодостаточной

Forbes
Пища для глаз: что такое визуальный голод и как фотографии еды воздействуют на мозг Пища для глаз: что такое визуальный голод и как фотографии еды воздействуют на мозг

Как наш мозг реагирует на виртуальное питание

Forbes
Центр перемен Центр перемен

Переживите времена перемен, научившись использовать силу чакр

Yoga Journal
Опора Опора

Последовательность йоги айенгара для здоровья стоп

Yoga Journal
Ткацкий станок: прадедушка компьютеров Ткацкий станок: прадедушка компьютеров

Перфокарты появились в самом начале XIX века…

Популярная механика
Херон Престон: «Я хотел пригласить Путина на свою вечеринку и выпить с ним водки» Херон Престон: «Я хотел пригласить Путина на свою вечеринку и выпить с ним водки»

Дизайнер рассказал Vogue о запуске новой капсульной коллекции

Vogue
12 апостолов: «Футляр от виолончели» 12 апостолов: «Футляр от виолончели»

Телеграм-канал, который отслеживает всю систему координат

Esquire
На честном слове На честном слове

Возможно, наше желание сказать правду скрывает амбивалентные намерения

Psychologies
Васту: меняя отражение, меняй себя Васту: меняя отражение, меняй себя

Как изменить себя, меняя пространство, в котором вы живёте

Yoga Journal
Илья Лагутенко: «За 20 лет группа Илья Лагутенко: «За 20 лет группа

Илья Лагутенко рассказал о морях, кораблях, новом альбоме

Esquire
Медитация на Луне Медитация на Луне

Фантастические пейзажи Исландии пленяют с первого взгляда

Psychologies
Цифры из будущего. Россию ждет рост зарплат и сильный рубль Цифры из будущего. Россию ждет рост зарплат и сильный рубль

На какие параметры могут опираться инвесторы в этом году

Forbes
Вышли из доверия: почему Tesla на грани провала и как ее спасти Вышли из доверия: почему Tesla на грани провала и как ее спасти

Компании Tesla срочно требуется свой Генри Форд или Киитиро Тоеда

Forbes
Джунгли не зовут: что случилось с “Ларой Крофт” Джунгли не зовут: что случилось с “Ларой Крофт”

Не фильм, а беспощадное напоминание о том, что мы с вами стареем

Esquire
«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
Подозрительные люди: в Великобритании начались аресты недвижимости олигархов Подозрительные люди: в Великобритании начались аресты недвижимости олигархов

Британия начала арестовывать имущество неясного происхождения

Forbes
Российские физики смоделировали марсианскую зиму Российские физики смоделировали марсианскую зиму

Лето на Марсе дождливое, а зима солнечная

Популярная механика
Старая Москва Старая Москва

Столичная трешка в самом центре города от декоратора Еленой Зуфаровой

AD
В гостях у Поппи Делевинь В гостях у Поппи Делевинь

Знаменитая тусовщица Лондона переехала жить на тихую окраину

Vogue
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
Спасибо, что живой Спасибо, что живой

Эксперты рассказывают о пользе (и вреде) витаминов и БАД

GQ
Я живу на разрыв Я живу на разрыв

Саша Бортич — красивая девушка, которая не хочет быть холодной и расчетливой

OK!
Женя Медведева: «Если тяжело — делай еще больше» Женя Медведева: «Если тяжело — делай еще больше»

Женя Медведева о том, как пережить стресс, о своем графике и бьюти-лайфхаках

Vogue
Вива ля Франц! Вива ля Франц!

Юлия Франц – самый мрачный образ в саге о Докторе Гоголе

Maxim
Приложения для зимнего отдыха Приложения для зимнего отдыха

Полезные мобильные приложения для зимнего отдыха

CHIP
Письмо главного редактора: «Просто праздник» Письмо главного редактора: «Просто праздник»

Когда я был маленьким, ребята, игровые приставки еще не изобрели

Maxim
Лёгкость бытия: тест Audi Q7 3.0 TFSI Лёгкость бытия: тест Audi Q7 3.0 TFSI

Audi Q7 второго поколения дебютировал три года назад

Популярная механика
Открыть в приложении