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 правильно чистить смартфон от загрязнений Как правильно чистить смартфон от загрязнений

Мобильный телефон называют одним из самых загрязнённых предметов в доме

Популярная механика
Когда на Марс Когда на Марс

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

Русский репортер
Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин Губки на роструме снизили эффективность эхолокации афалин

Почему афалины редко охотятся с губками на роструме?

N+1
Правила жизни Эммы Стоун Правила жизни Эммы Стоун

Актриса Эмма Стоун делится своими мыслями

Esquire
«Дикое» государство: 7 фактов о жизни на Аляске «Дикое» государство: 7 фактов о жизни на Аляске

Вечная мерзлота, действующие вулканы, множество диких животных — все это Аляска

ТехИнсайдер
Бумажные монстры Бумажные монстры

Три эпидемии, которые благодаря журналистам выглядели куда страшнее, чем в жизни

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

Британия начала арестовывать имущество неясного происхождения

Forbes
Выхода нет. Почему люди не могли выбраться из горящей «Зимней Вишни» Выхода нет. Почему люди не могли выбраться из горящей «Зимней Вишни»

Что известно о пожаре в Кемерово

Forbes
В отпуск с девушкой В отпуск с девушкой

Совместный отдых неизбежен, как знакомство с ее мамой и майский гром

Playboy
Cчастливого воскресенья! Cчастливого воскресенья!

Пусть в этот день дом будет наполнен уютом и теплом

Лиза
Всё сама Всё сама

Московская квартира галеристки Юлии Акимовой

AD
15 мыслей Фанни Ардан 15 мыслей Фанни Ардан

Фанни Ардан вспоминает своих любимых мужчин: Депардье, Пруста и Франсуа Трюффо

GQ
Потрясающие картины из гвоздей: работы Джона Бисби Потрясающие картины из гвоздей: работы Джона Бисби

«Гвозди – это предметы, скрепляющие разные сущности», – говорил герой романа

Популярная механика
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
Самые красивые, экологичные и быстрые автомобили Женевы-2018 Самые красивые, экологичные и быстрые автомобили Женевы-2018

Главные премьеры Женевского автосалона

Forbes
Спасибо, что живой Спасибо, что живой

Эксперты рассказывают о пользе (и вреде) витаминов и БАД

GQ
Как власти отреагировали на трагедию в Кемерове Как власти отреагировали на трагедию в Кемерове

Что Владимир Путин, Аман Тулеев и другие чиновники говорили о трагедии

Esquire
«Я не хочу быть звездой. Я хочу, чтобы свалку закрыли» «Я не хочу быть звездой. Я хочу, чтобы свалку закрыли»

История Тани Лозовой, той самой «девочки из Волоколамска»

Esquire
Торстен Хоргмо: «Ненавижу ломать кости» Торстен Хоргмо: «Ненавижу ломать кости»

MAXIM изловчился и снял с доски норвежского сноубордиста

Maxim
Николь Кидман Николь Кидман

17 вещей, которые ты о ней не знала

Лиза
Иваново действо Иваново действо

Десятилетний дизайнер Иван Галантерник

Vogue
Я живу на разрыв Я живу на разрыв

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

OK!
Майкл Кейн о свингующих 1960-х и лучших фильмах всех времен Майкл Кейн о свингующих 1960-х и лучших фильмах всех времен

Майкл Кейн завоевал киномир еще в 1960-е

Esquire
Одним талантом сыт (не) будешь Одним талантом сыт (не) будешь

Истории героев, открывших в себе неожиданный дар

Psychologies
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
Держитесь за баранку. В России подорожают машины и появятся новые штрафы Держитесь за баранку. В России подорожают машины и появятся новые штрафы

Весной цены на автомобили вырастут из-за изменения ставок утилизационного сбора

Forbes
Большая маленькая Риз Большая маленькая Риз

Риз Уизерспун. Откуда столько энергии в человеке ростом 156 см?

Добрые советы
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
За что мы любим Юбера де Живанши За что мы любим Юбера де Живанши

10 марта не стало Юбера де Живанши

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
Открыть в приложении