Знакомьтесь, вирусы!

Микробы, о которых мы рассказывали до сих пор, гиганты по сравнению с другими представителями микромира— вирусами. Соотношение между ними приблизительно такое же, как между пятиэтажным домом и кирпичом или между слоном и мышью. Однако вред, который приносят вирусы, несоизмерим с их величиной: они вызывают грипп, оспу, энцефалиты, бешенство, полиомиелит, корь. Не исключено, что такие заболевания, как рак и шизофрения,— вирусного происхождения.

Мы перечислили лишь некоторые болезни человека, но существуют вирусы, быстро и безжалостно расправляющиеся с животными, растениями, насекомыми и даже своими сородичами — бактериями.

Вне живого организма, вне клетки вирусы совершенно безобидны. Они не проявляют никаких признаков жизни: не питаются, не размножаются и не двигаются. Это обстоятельство ставит их на особое место в ряду других микроорганизмов.

Ученые до сих пор спорят, куда относятся вирусы — к живой или неживой природе? Это действительно трудная проблема, так как, с одной стороны, вирусы имеют свойства, позволяющие считать их живыми существами, а с другой — могут рассматриваться как гигантские молекулы.

Сторонники химической природы вирусов указывают на отсутствие у последних самостоятельного обмена веществ и способности к движению — без этих двух важнейших признаков жизни их нельзя считать организмами. Но в то же время можно ли считать молекулами структуры, обладающие наследственностью, способные размножаться и изменять свои свойства?

В настоящее время вирусы выделены в отдельное «государство», которое так и называется — царство вирусов. «Жители» этого невидимого царства имеют четыре отличительных признака:настолько малы, что не видны в обычные микроскопы, а только в электронные, увеличивающие в десятки и сотни тысяч раз;сравнительно просто устроены;могут жить только паразитируя на другом организме;они убивают этот организм.

Вам, наверное, хотелось бы узнать, как появились эти невидимые убийцы, есть ли у вирусов «предки»? На этот вопрос трудно дать точный ответ, здесь пока существуют только предположения и догадки. Ни одна из существующих гипотез не может считаться доказанной, но в каждой из них есть свое рациональное зерно.

Одни ученые утверждают, что вирусы произошли от бактерий. Часть из них, постепенно приспосабливаясь к паразитическому образу жизни, получала все необходимое в готовом виде. Это привело к упрощению структуры бактерий, уменьшению их размеров и полной зависимости от организма хозяина (клетки). В результате они превратились в те примитивно устроенные, «неблагодарные» существа, которые известны сейчас под названием вирусов.

По другой гипотезе, вирусы могли возникнуть до появления клеток и только позже стать паразитами.

Предполагается, что первые живые существа состояли из белка, обладающего простейшими жизненными функциями. Питались эти существа, всасывая органические соединения, растворенные в водоемах, или же поглощая более мелких своих «собратьев».

Оказавшись внутри белкового тела хозяина, захваченные частицы должны были погибнуть. Но какая-то часть их могла и выжить, приспособившись к паразитическому образу жизни. Они-то и могли оказаться «предками» вирусов.

Дальнейшая судьба вирусов менее спорна. Их эволюция была тесно связана с развитием мира растений и животных. При этом они все более «специализировались», приобретая способность размножаться только в определенных организмах. Такая строгая специализация, называемая иначе специфичностью действия, позволяет разделить все вирусы на определенные группы: вирусы человека и животных, вирусы растений и вирусы бактерий (фаги). Каждая из этих трех групп, в свою очередь, подразделяется на более мелкие категории.

В настоящее время установлено, что вирусы находятся на трудно определимой грани, отделяющей живую материю от мертвой: они как бы заполняют промежуток между веществами и существами. Условно их можно было бы рассматривать как вещества с признаками существа, или, наоборот, как существа с признаками вещества. Дело в том, что до встречи с чувствительной к ним клеткой, то есть большую часть времени, вирусы ведут себя как молекулы гигантских размеров, а соединившись с ней, они на краткий срок пробуждаются к жизни и становятся мельчайшими живыми существами, способными размножаться, изменяться и передавать свои свойства по наследству.

Долгое время размеры вирусов определялись, если можно так сказать, на глазок, но как ни странно, полученные результаты оказались довольно точными. Вначале ученые пытались пропускать вирусы через мельчайшие сита (фильтры) с отверстиями определенной величины. Это было довольно трудоемкое и утомительное занятие. Если основная масса вирусов проходила через один фильтр, то брали другой с порами меньшей величины и опыт повторяли до тех пор, пока не обнаруживали фильтр, задерживающий все частицы вируса. После этого можно было вычислить средние размеры вирусных частиц: они были несколько меньше диаметра пор последнего фильтра, пропускавшего вирус.

Другим методом было центрифугирование. Если вращать взвесь вирусов в центрифуге, дающей громадное число оборотов, то вирусные частицы будут оседать, причем скорость их оседания зависит от величины частиц. Зная скорость вращения центрифуги и время осаждения вирусов, можно при помощи специальных формул довольно точно определить их размеры. Этот метод позволяет не только измерять, но и «взвешивать» вирусные частицы. Оказалось, что вирус средних размеров в 1500 раз легче обычной бактерии.

Дальнейшие успехи в изучении размеров и внешнего вида вирусов были связаны с электронным микроскопом. Нужно сказать, что почти 300-летняя эволюция микроскопа шла по линии увеличения разрешающей способности этого сложного оптического прибора, и в настоящее время в этой работе практически достигнут предел. Если дедушка оптического микроскопа голландский продавец сукна Антоний Левенгук видел микроорганизмы величиной приблизительно в 5—10 микрон, то в современный оптический микроскоп можно рассмотреть бактерии и риккет- сии величиной в 0,5—1 микрон, однако для того чтобы рассмотреть вирусы, увеличение в 1500 раз, которое получают с помощью обычного микроскопа, явно недостаточно. Эта трудность была преодолена только после изобретения электронного микроскопа. С помощью электронного микроскопа вначале удалось определить точные размеры вирусов и их внешний вид, а затем появилась возможность изучать отдельные детали строения вирусов.

Подготовка к электронной микроскопии занимает гораздо больше времени, чем сама микроскопия. Сначала нужно получить чистый концентрированный препарат вируса. Для этого вирусы «отмывают в семи водах» с помощью мощных суперцентрифуг, «чистят» в колонках с различными ионообменниками. Затем полученный вирус наносят на тончайшую сетку, покрытую пленкой коллодия, и «припудривают» очень мелкой металлической пылью, и только после этого препарат можно рассматривать под микроскопом.

Так появилась возможность прямого измерения вирусов. Оказалось, что величина вирусов, определенная методами ультрафильтрации и центрифугирования, почти точно соответствует результатам прямого измерения их с помощью эектронного микроскопа.В царстве вирусов были обнаружены великаны и карлики.

Самые крупные, вызывающие оспу, трахому, бешенство, достигают 200—400 миллимикрон, а самые мелкие—возбудители полиомиелита, энцефалитов и ящура — нескольких десятков миллимикрон.

Здесь вспоминаются дискуссии схоластов по поводу количества чертей, которых можно уместить на конце иголки. Каждый участник спора мог называть любое пришедшее ему в голову число, но никто не мог экспериментально доказать свою правоту. А если бы мы хотели подсчитать, сколько вирусов может поместиться на кончике иголки, то для этого не потребовалось бы много времени. С помощью самых простых арифметических расчетов можно убедиться в том, что острый конец обыкновенной швейной иголки — великолепная площадка для свободного размещения приблизительно 100 тысяч вирусных частиц. Как раз столько болельщиков бывает на трибунах стадиона в Лужниках во время крупных футбольных матчей.