Особенность вирусов - Мозаичная болезнь табака

     Особенность вирусов, отличающая их от всех других микробов (бактерий, грибков), заключается в том, что они паразитируют только внутри живых клеток. Самые тонкие, самые совершенные методы исследования не позволяют уловить признаки обмена веществ в вирусах до тех пор, пока вирус находится вне клетки. Активно ведет себя вирус в живом организме или в чувствительной искусственно культивируемой ткани. Дальнейшими наблюдениями установлено, что отличительной особенностью вирусов является свойство поражать определенные ткани организма, не затрагивая другие.
     Семьдесят лет прошло с тех пор, как русский исследователь Ивановский открыл вирус мозаичной болезни табака. За это время наука о вирусах достигла значительного развития. Оно связано с грандиозным ростом техники, внедрением в биологию физических и химических методов исследования. Точные, экспериментально подтвержденные данные позволили ученым сделать бесспорный вывод, что значительное количество заболеваний растений, животных и человека вызывается вирусами. Современная мощнейшая аппаратура открыла возможности не только увидеть эти мельчайшие живые частицы, но и проникнуть в тайны их структуры и размножения. 

     Так, например, вирус оспы поражает кожу, вирус бешенства или энцефалитов — нервную систему и т. д. За последние годы наука обогатилась новыми важными фактами: оказалось, что ряд инфекционных заболеваний, возбудители которых до недавнего времени не были известны, вызываются вирусами. Накапливаются данные, подтверждающие роль вирусов в развитии злокачественных опухолей. Теперь перед медицинской наукой стоит очень важная задача: глубоко и всесторонне изучить во всех деталях особенность вирусов в возникновении заболеваний, а самое главное — найти более совершенные методы предупреждения и лечения вирусных заболеваний. И ученые снова и снова ставят опыты, ищут, анализируют, сопоставляют полученные данные.

 

     Ученые установили, что большинство вирусов состоит из двух основных компонентов: из белков и рибонуклеиновой кислоты, или коротко РНК. Некоторые виды вирусов, в частности аденовирусы, вызывающие заболевания верхних дыхательных путей, а также вирусы, поражающие бактерий,— бактериофаги (в переводе с греческого пожиратели бактерий), также содержат белки, но вместо РНК в них присутствует дезоксирибокуклеиновая кислота ДНК. Установлено, что нуклеиновые кислоты вирусов всегда находятся внутри белковой оболочки, которая придает вирусу устойчивость к внешним воздействиям.

 

     В 1952 году в опытах с бактериальными вирусами — бактериофагами был получен первый достоверный факт, объясняющий значение отдельных частей вирусов в процессе поражения клетки. Бактериофаг имеет форму головастика и состоит из белковой оболочки, внутри которой находится ДНК. Молекулы обеих нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) состоят из четырех азотистых оснований, сахара и фосфорной кислоты. Так как сера не содержится в ДНК, она была выбрана для отличительной метки белка, а фосфорной меткой воспользовались, чтобы обозначить ДНК. Такие бактериофаги смешивались с бактериями, которых они обычно поражают. Затем ученые установили, что радиоактивный фосфор, связанный с нуклеиновой кислотой, оказался внутри клетки, а радиоактивная сера, связанная с белковой оболочкой, снаружи. Из этого блестящего опыта был сделан вывод: при заражении клетки бактериальным вирусом в нее проникает не целая частица, а только дезоксирибонуклеиновая кислота. Иначе говоря, размножение вируса в зараженной клетке и ее последующая гибель связаны с биологической активностью молекул ДНК. Необходимо было выяснить, присуща ли подобная болезнетворная активность молекулам нуклеиновых кислот только вирусов бактерий или это свойство характерно и для нуклеиновых кислот вирусов растений, животных и человека. Если бы механизм действия нуклеиновых кислот всех вирусов оказался одинаковым, это означало бы, что ученые обнаружили химическое начало вирусов, способное при проникновении в клетки организма вызывать в них такие изменения обмена веществ, которые заканчиваются размножением вируса и гибелью клетки. Если бы такой способностью обладали молекулы нуклеиновых кислот, ученые нашли бы молекулярную основу болезнетворности вируса. И тогда облегчилась бы задача воздействовать на нее, разработать лечение и предупредить вирусные болезни.

 

     Для достижения этих целей надо создать метод разрушения или снижения активности нуклеиновых кислот вирусов, проникших в организм. Снизить их болезнетворную силу можно и другим путем, защитив клетки организма от действия нуклеиновых кислот. Современные представления о вирусах расширились, Ученые уже могут дать схему строения вируса. Основные его части — белой и рибонуклеиновая кислота (РНК). Над этим и трудятся ученые различных стран. Они мучают биологическую активность нуклеиновых кислот вирусов, вызывающих заболевания у растений, человека и животных. До 1956 года эти попытки не приводили к успеху. Но затем труд исследователей был вознагражден. Им удалось доказать, что вирус мозаичной болезни табака, о котором мы уже упоминали, можно разделить с помощью простой химической обработки фенолом на белок и нуклеиновую кислоту. И эта нуклеиновая кислота вызывала заболевание табака, сходное с тем, которое возникало при заражении вирусом. Открытие было подтверждено дальнейшими опытами, проведенными с рядом других вирусов. Ученым удалось установить, что рибонуклеиновые кислоты мелких вирусов, в частности полиомиелита, энцефаломиелита Мэнго и некоторых других, сами способны вызывать заболевание. Рибонуклеиновую кислоту вируса энцефаломиелита вводили в мозг мышам и у них возникал энцефалит.

 

      Был произведен и такой опыт: куриный зародыш и ткани, выращенные в искусственных условиях, заражали рибонуклеиновыми кислотами разных вирусов. В результате возникала та же картина поражения, которую вызывал соответствующий им вирус. Замечено и другое: все вирусы человека и животных, из которых удалось пока выделить инфекционную РНК, характеризуются общей способностью поражать нервную систему. Вскоре было установлено, что нуклеиновая кислота, полученная из клеток некоторых опухолей кроликов и введенная затем здоровым животным, вызывала развитие опухоли. Полученные факты окончательно подтвердили, что биологически активные нуклеиновые кислоты вирусов являются первопричиной болезни.

 

      Теперь предстоит приступить ко второму и главному практическому этапу: найти способ защитить здоровый организм от болезнетворных молекул нуклеиновых кислот. Давно известно, что микробы и вирусы, попадая в организм человека, встречают противодействие. В крови появляются специфические защитные белки, так называемые антитела, или противотела. Эти защитные белки снижают болезнетворную активность микробов, а иногда способствуют полному их уничтожению, в чем им помогают специальные клетки организма — фагоциты. До сих пор ученые считали, что антитела возникают в ответ на действие микробных и вирусных белков, или полисахаридов (сложных Сахаров). Так ли это? Вирус, попадая в организм и внедряясь в клетки, расщепляется на составные части (белок и нуклеиновую кислоту). Известно, что антитела, образовавшиеся к белковой части вируса, не способны воздействовать на его нуклеиновую кислоту.

 

     Что же противопоставляет организм агрессивному действию болезнетворных молекул нуклеиновых кислот?

Очевидно, против молекул нуклеиновой кислоты тоже вырабатываются антитела... Это предположение вскоре подтвердилось в наблюдениях на бактериофагах. Дезоксирибонуклеиновые кислоты некоторых крупных фагов вводили в организм кроликам. В крови у подопытных животных появлялись антитела, реагирующие только на определенную нуклеиновую кислоту. Дело будущих исследований — установить, возникают ли специфические антитела против нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) других вирусов и могут ли такие антитела нейтрализовать болезнетворную активность молекул. Возможен и другой путь защиты организма от болезнетворной активности нуклеиновых кислот. Известно, что во всех клетках организма имеются особые вещества — ферменты, способные избирательно разрушать нуклеиновые кислоты (фермент, расщепляющий РНК, называют рибонуклеазой, а расщепляющий ДНК — дезоксирибонуклеазой).

 

     Вполне вероятно, что естественная защита клеток организма от заражающего действия нуклеиновых кислот вирусов в немалой степени зависит от активности этих ферментов. Проведена серия опытов, подтверждающих, что если в клетки и культуры зараженных тканей ввести названные нами ферменты, то это помогает приостановить развитие некоторых вирусов. Используя данные этих опытов, исследователи пытаются усилить в клетках тканей процесс образования ферментов. Не следует упрощать сложную проблему защиты от вирусов и представлять, что введением названных нами клеточных ферментов (нуклеаз) можно решить задачу защиты организма от нуклеиновых кислот вирусов. Есть основание считать, что в ряде случаев нуклеиновые кислоты вирусов, в силу особенностей их индивидуального строения, окажутся устойчивыми к действию клеточных нуклеаз. Об этом свидетельствуют результаты опытов с некоторыми бактериофагами.

 

     Перед учеными встает новая задача: нельзя ли найти специальные нуклеазы, избирательно действующие на нуклеиновые кислоты вирусов? Более перспективна другая цель: найти какие-либо средства, защищающие клетки от проникновения в них нуклеиновых кислот вирусов. Иными словами, нельзя ли изменить проницаемость клетки и таким образом сделать ее недоступной для нуклеиновой кислоты вируса. Эти предположения пока только теоретические, но они основаны на уже накопленных наукой фактах. Мы еще не знаем, на каком из названных здесь путей нас ожидает победа над болезнетворным действием вирусов. Важно, что ученые познали химическое начало, заключенное в частице вируса, узнали, что определяет его болезнетворные свойства. И коль скоро поражающий фактор установлен, не за горами время, когда будут найдены реальные, действенные меры защиты.