Полезное
История открытия вирусов. Известные микробиологи Ученый который открыл вирусы

История открытия вирусов. Известные микробиологи Ученый который открыл вирусы

ЙЙ. История открытия вирусов

Первое знакомство

На юге России табачные плантации подверглись грозному нашествию. Отмирали верхушки растений, на листьях появлялись светлые пятна, год от года число пораженных полей увеличивалось, а причина заболеваний неизвестна.

Профессора Петербургского университета, всемирно известные А. Н. Бекетов и А. С. Фелинцин послали небольшую экспедицию в Бесарабию и на Украину в надежде разобраться в причинах болезни. В экспедицию входили Д. И. Ивановский и В. В. Половцев.Д.И. Ивановский русский ученый в 1892 году открыл вирус табачной мозаики.

На поиски возбудителей болезни Ивановский потратил несколько лет. Он собирал факты, делал наблюдения, расспрашивал крестьян о симптомах болезни. И экспериментировал. Он собрал листья с нескольких больных растений. Через 15 дней на этих листьях появились белёсые пятна. Значит, болезнь действительно заразна, и может передаваться от растения к растению. Ивановский последовательно устранял возможных переносчиков болезни - корневую систему растений, семена, цветки, пыльцу… Опыты показали, что дело не в них: болезнетворное начало поражает растения иным путём.

Тогда молодой учёный ставит простой опыт. Он собирает больные листья, измельчает их и закапывает на участках со здоровыми растениями. Через некоторое время растения заболевают. Итак, первая удача - путь от больного растения к здоровому найден. Возбудитель передаётся листьями, попавшими в почву, перезимовывает и весной поражает посевы.

Но о самом возбудителе он так ничего и не узнал. Его опыты показали лишь одно, - нечто заразное содержится в соке. В эти годы ещё несколько учёных в мире бились над опознанием этого «нечто». А. Майер в Голландии предложил, что заразное начало - бактерии. Однако Ивановский доказал, что Майер ошибся, посчитав носителями болезни бактерии.

Профильтровав заразный сок через тонкопористые фарфоровые фильтры, он осадил на них бактерии. Теперь бактерии удалены… но заразность сока сохранилась.

Проходит шесть лет и Ивановский обнаруживает, что столкнулся с непонятным агентом, вызывающим болезнь: он не размножается на искусственных средах, проникает сквозь самые тонкие поры, погибал при нагревании. Фильтруемый яд! Таким был вывод ученого.

Но яд это - вещество, а возбудитель болезни табака был существом. Он отлично размножался в листьях растений.

Так Ивановский открыл новое царство живых организмов, самых мелких из всех живых и потому невидимых в световом микроскопе. Проходящих сквозь тончайшие фильтры, сохраняющихся в соке годами и при этом не теряющих вирулентности. В 1889 году датский ботаник Мартин Виллем Бейринк, которого Майер заинтересовал болезнью табака, назвал вновь открытое существо вирусом, добавив, что вирус представляет собой «жидкое, живое, заразное начало».

Составные части вируса

В 1932 году молодому американскому биохимику Вендиллу Стенли тогдашний директор Рокфеллеровского института в Нью-Йорке Симон Флекенер предложил заняться вирусами. Стенли начал с того, что собрал тонну листьев табака, пораженных вирусом табачной мозаики, и решил получить сок из всей этой горы. Он отжал бутыль сока и начал исследовать сок доступными ему химическими методами. Разные фракции сока он подвергал воздействию всевозможных реактивов, надеясь получить чистый вирусный белок (Стенли был убеждён, что вирус это белок). Ему долгое время не удавалось избавиться от белков растительных клеток. Однажды, перепробовав разные методы подкисления и высаливания, Стенли получил почти чистую фракцию белка, отличавшегося по своему составу от белков растительных клеток. Учёный понял, что перед ним то, чего он так упорно добивался. Стенли выделил необыкновенный белок, растворил его в воде и поставил раствор в холодильник. Наутро в колбе вместо прозрачной жидкости лежали красивые шелковистые игольчатые кристаллы. Из тонны листьев Стенли добыл столовую ложку таких кристаллов. Затем Стенли отсыпал немного кристалликов, растворил их в воде, смочил этой водой марлю и ею натёр листья здоровых растений. Сок растений подвергся целому комплексу химических воздействий. После такой «массированной обработки» вирусы, скорее всего, должны были погибнуть.

Натёртые листья заболели, а через пару недель характерная мозаика белых пятен покрыла все растения, затем повторил эту операцию опять, а после четвёртого или пятого «переливания» вируса отжал сок из листьев, подверг его той же химической обработки и снова получил точно такие же кристаллы. Странные свойства вируса пополнились ещё одним - способностью кристаллизироваться.

Эффект кристаллизации был настолько ошеломляющим, что Стенли надолго отказался от мысли, что вирус - это существо. Так как все ферменты (катализаторы реакции в живых организмах) - белки, и количество многих ферментов также увеличивается по мере развития организма, и они могут кристаллизироваться, Стенли заключил, что вирусы - чистые белки, скорее ферменты.

Вскоре учёные убедились, что кристаллизировать можно не только вирус табачной мозаики, но и ряд других вирусов.

Вендел Стенли в 1946 году был удостоен Нобелевской премии.

Спустя пять лет английские биохимики Ф. Боуден и Н. Пири нашли ошибку в определении Стенли. 94% содержимого вируса табачной мозаики состоял из белка, а 6% представляло собой нуклеиновую кислоту. Вирус был на самом деле не белком, а нуклеопротеином - соединением белка и нуклеиновой кислоты.

Как только биологам стали доступны электронные микроскопы, учёные установили, что кристаллы вирусов состоят из тесно прижатых друг к другу нескольких сотен миллиардов частиц. В одном кристалле вируса полиомиелита столько частиц, что ими можно заразить не по одному разу всех жителей Земли. Когда же удалось рассмотреть в электронном микроскопе отдельные вирусные частицы, то оказалось что они бывают разной формы - и шарообразные, и палочковидные, и в виде сандвича, и в форме булавы, но всегда наружная оболочка вирусов состоит из белка, а внутреннее содержимое представлено нуклеиновой кислотой.

Лизогения

Когда вирусологи поближе познакомились с жизнью вирусов, они обнаружили у них ещё одно неожиданное свойство. Раньше считали, что любая частица вируса, попав в клетку, начинает там размножаться и, в конце концов, клетка погибает. Но в 1921 году, а затем в середине 30 - х. годов в институте Пастера в Париже была описана странная картина. К бактериям добавляли бактериофаги. Через какой-то промежуток времени клетки должны были погибнуть, но, удивительно, часть их осталась жить, и продолжала размножаться, несмотря на то, что кишмя кишели фаги. Каким - то образом эти клетки получили иммунитет к фагам. Учёные выделили такие клетки, очистили их от фагов, затем стали регулярно высевать их и однажды обнаружили, что в свободной от фагов культуре бактерий, откуда не возьмись, снова появляются фаговые частицы.

Исчезнув на время, как будто спрятавшись внутрь клетки, фаги снова заявили о своём существовании. Эти же фаги испытали на свежих ещё не заражённых культурах бактерий. Фаги по-прежнему вели себя необычно. Часть из них, как и полагалось, вызывало гибель клеток, но многие исчезали внутри клеток, а как только это происходило, клетки получали способность противостоять заражению другими такими же вирусами. Процесс исчезновения вирусов назвали лизогенизацией, а клетки, заражённые такими вирусами, стали именовать лизогенными. Всякие попытки обнаружить всякие фаги внутри лизогенных бактерий окончились неудачно. Вирус прикреплялся к какой-то структуре клетки и без неё не размножался.

С помощью микроманипулятора учёные Львов и Тутман отделил от общей массы лизогенных бактерий одну клетку, и начали за ней наблюдать. Клетка поделилась один раз, дав начало двум молоденьким клеткам, те, в свою очередь, через положенное время дали потомство. Клетка, подозреваемая в том, что она спрятала внутри бактериальный вирус, ничем от других не отличалась. Сменилось 15 поколений бактерий, но терпеливые учёные постоянно наблюдали с помощью микроскопа, заменяя друг друга через определённые промежутки времени. Во время 19 деления одна из клеток лопнула точно так, как разрывались обычные бактерии, заражённые обычным вирусом.

Учёные определили, что лизогенные клетки, хотя и несут в себе вирус или его часть, но до поры до времени этот вирус не инфекционен. Такой внутри клеточный вирус они назвали провирусом, или, если речь шла о бактериофагах, профагом.

Затем они доказали, что провирус, попав в бактерию, не исчезает. Через 18 поколений его удалось обнаружить. Оставалось предположить, что всё это время профаг размножался вместе с бактерией.

Впоследствии было доказано, что обычно профаги не могут размножаться сами по себе, как это делают все остальные вирусы, а размножаются только тогда, когда размножается сама бактерия.

И, наконец, третья честь этого открытия принадлежит Львову, Симиновичу и Кылдгарду - способ выделения из состояния равновесия провируса. Воздействуя небольшими дозами ультрафиолетовых лучей на лизогенные клетки, удавалось вернуть их профагам способность размножаться независимо от клеток. Такие освобождённые фаги вели себя точно так, как вели себя их предки: размножались и разрушали клетки. Львов сделал из этого верный, единственный вывод - ультрафиолет нарушает связь профага с какой-то из внутри клеточных структур, после чего и наступает обычное ускорение размножения фагов.

Открытие Херши и Чейза

В 1952 появилась сенсационная работа двух американских исследователей - Альфреда Херши и Марты Чейз.

Херши и Чейз решили проверить, насколько верна картина нарисованная прежними исследователями. На поверхности клетки в электронный микроскоп фаги были видны. Но разглядеть их внутри клеток в те годы никому не удавалось. Тем более нельзя было увидеть процесс проникновения фага в клетку. Стоило только подставить клетку с налипшими фагами под пучок электронов, как электроны убивали всё живое, и то, что отражалось на экране микроскопа, было лишь посмертной маской некогда живых существ. Учёным помогли методы радиационной химии. Пробирки с суспензией они давали нужную порцию меченных радиоактивным фосфором и серой фагов. Через каждые 60 секунд отбирались пробы, и в них определялось содержание отдельно фосфора и от дельно серы, как в клетках, так и вне них. Спустя две с половиной минуты, было отмечено, что количество «горячего» фосфора на поверхности клеток оказалось равным 24%, а серы снаружи было в три раза больше - 76%. Ещё через две минуты стало ясно, что никакого равновесия между фосфором и серой не наступает и впоследствии сера упорно не желала лезть внутрь клеток, а оставалась снаружи. Через 10 минут - время достаточное, чтобы не мене 99% фагов прикрепилось и проникло внутрь бактерии, - клетки подвергли интенсивному встряхиванию: оторвали все, что прилипло к ним снаружи, а затем отделили центрифугированием бактериальные клетки от фаговых частиц. При этом более тяжелые клетки бактерии осели на дно пробирок, а лёгкие фаговые частицы остались в жидком состоянии. Так называемом надосаке. Дальше надо было измерить отдельно радиоактивность осадка и надосадка. Отличить излучение серы от фосфора учёные смогли, а по величине радиоактивности им не трудно было высчитать, сколько фагов попало внутрь клеток и сколько осталось снаружи. Для контроля они тут же провели биологическое определение числа фагов в надосадке. Биологическое определение даёт цифру 10%. Результаты опытов Херши и Чейза исключительно важны для последующего развития генетики. Они доказали роль ДНК в наследственности.

Анализ лекарственных средств, влияющих на функцию щитовидной железы

Левотироксин относится к числу наиболее часто используемых в клинической практике лекарственных средств. Так, по данным Enrico L. Ocampo и Martin I. Surks в США на него ежегодно заполняется более 15 миллионов рецептов...

Виды вирусов

Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, в течение многих столетий наносили огромный вред здоровью человека и значительный ущерб хозяйству...

Вирус Эпштейна-Барр

В 1961 году английский хирург Дэнис Парсон Беркитт (Denis Parsons Burkitt, 11.02.1911-23.03.1993 гг.), работавший в Уганде, Малави, Кении и Нигерии представил научный доклад, который свидетельствовал о том, что в некоторых странах Африки, где жарко и влажно...

Вирусы-возбудители СПИДа. Осложнения и возможности лечения

Зимой 1980-81 года в госпиталь Нью-Йоркского университета поступили несколько человек с незнакомой для врачей формой саркомы Капоши - заболевания, открытого еще в 1872 году Моритцем Капоши...

Витамин B12

Существует анемия, которая долгое время считалась роковой. Ее называли злокачественным малокровием (болезнь Аддисона-Бирмера). Врачи были бессильны против этой болезни и поэтому считали, что это заболевание хуже злокачественной опухоли...

Витамин В6 (пиридоксин, антидерматитный)

Ко второй половине 19 века было выяснено, что пищевая ценность продуктов питания определяется содержанием в них, в основном, следующих веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды. Считалось общепризнанным...

Витамины и минеральные вещества

К концу XIX пека наука о питании все чаще стала приходить к выводу о том, что для здоровья человека недостаточно одних белков, жиров и углеводов. Необходимы и другие вещества, недостаток которых вызывает болезни и может привести к смерти...

Влияние антибиотиков

Многие учёные мечтали о создании таких препаратов, которые можно было бы использовать при лечении различных заболеваний человека, о препаратах, способных убивать патогенных бактерий, не оказывая вредного действия на организм больного. · В 1871 г...

Компьютерная томография

Идея компьютерной томографии (КТ) родилась в далекой Южно-Африканской Республике у физика А. Кормака. В 1963 г. он опубликовал статью о возможности компьютерной реконструкции изображения мозга...

Препараты серы. История открытия, анализ качества

Сера в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с древнейших времён. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно...

Свойства анальгина и методы определения его подлинности

История практически всех современных синтетических аналгетиков началась в Германии на рубеже ХIХ-ХХ веков с открытия Людвигом Кнорром антипирина, который можно считать праотцом ацетилсалициловой кислоты (аспирина)...

Свойства и получение антибиотиков пенициллинового ряда

Известный английский бактериолог Александр Флеминг опубликовал в 1929 г. сообщение о действии зеленой плесени на стафилококки. Флеминг выделил гриб, который оказался Penicillium notatum, и установил...

Сравнительная характеристика комбинированных противопростудных средств, содержащих парацетамол

История открытия парацетамола связана со случайным стечением обстоятельств. В 1893 г. по ошибке фармацевта больному с хроническим болевым синдромом в состав лекарства попало постороннее химическое соединение -- ацетанилид. К счастью...

Токсикология мышьяка

Мышьяк - высокотоксичный кумулятивный яд, поражающий нервную систему. Название мышьяка в русском языке связывают с употреблением его соединений для истребления мышей и крыс; латинское название Arsenicum происходит от греческого «арсен» - сильный...

Фармацевтическая химия парацетамола

Ацетанилид был первым производным анилина, у которого случайно обнаружились болеутоляющие и жаропонижающие свойства. Он был быстро внедрён в медицинскую практику под названием Antifebrin в 1886 году. Но его токсические эффекты...

Пухаева Варвара Сергеевеа

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Проект на тему: «История открытия неклеточной жизни»

Цель работы: изучить историю открытия вирусов и перспективы их применения в современной науке Задачи: изучить вклад учёных в развитие вирусологии; выяснить природу вирусных частиц, их воздействие на организмы и методы борьбы с ними; исследовать области и перспективы применения вирусов человеком.

Открытие вирусов: Русский ученый-исследователь. В 1892 году, описав необычные свойства возбудителей болезни табака – табачной мозаики, который проходил через бактериальные фильтры, предположил существование особой формы жизни – «фильтрующихся бактерий», которые позднее получили название «вирусов». Дмитрий Иосифович Ивановский (1864 – 1920)

Строение вируса Бактериофаг

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ ДЕЗОКСИВИРУСЫ РИБОВИРУСЫ 1. ДНК двухнитчатая 2. ДНК однонитчатая 1. РНК двухнитчатая 2. РНК однонитчатая 1.1. Кубический тип симметрии: 1.1.1. Без внешних оболочек: (аденовирусы) 1.1.2. С внешними оболочками: (герпес-вирусы) 1.2. Смешанный тип симметрии: (Т-четные бактериофаги) 1.3. Без определенного типа симметрии: (оспенные вирусы) 2.1. Кубический тип симметрии: 2.1.1. Без внешних оболочек: (крысиный вирус Килхама, аденосателлиты) 1.1. Кубический тип симметрии: 1.1.1. Без внешних оболочек: (реовирусы, вирусы раневых опухолей растений) 2.1. Кубический тип симметрии: 2.1.1. Без внешних оболочек: (вирус полиомиелита, энтеровирусы, риновирусы) 2.2. Спиральный тип симметрии: 2.2.1. Без внешних оболочек: (вирус табачной мозаики) 2.2.2. С внешними оболочками: (вирусы гриппа, бешенства, онкогенные РНК-содержащие вирусы)

Открытие противовирусных вакцин Эдвард Дженнер (1749 - 1823) , в 1796 г. открыл вакцину против чёрной оспы Луи Пастер (1822–1895) , в 1886г. Открыл вакцину против бешенства

Применение вирусов в современной науке: 1. Некоторые фаги (одни или в сочетании с антибиотиками) применяли для профилактики (фагопрофилактики) и лечения (фаготерапии) ряда бактериальных инфекционных болезней человека (дизентерия, брюшной тиф, холера, чума, стафилококковые и анаэробная инфекции и др.) и животных.

Применение вирусов в современной науке: 2. Применение интерференции вирусов для лечения ряда вирусных заболеваний человека и животных (основано на выработке интерферона)

Применение вирусов в современной науке: 3. Применение вируса Rigvir, способного уничтожать злокачественные опухоли и обладающий уникальными иммуноактивирующими свойствами, в онкологии (уникальные методы Латвийского центра Виротерапии) Латвийский Центр Виротерапии

Применение вирусов в современной науке: 4. Применение вирусов для борьбы с насекомыми вредителями Гусеницы Жук-пилильщик

Применение вирусов в современной науке: 5. Применение вирусов для контроля за численностью животных-вредителей (на примере кроликов в Австралии)

Применение вирусов в современной науке: 6. Использование способности вирусов к горизонтальному переносу генов между двумя неродственными (относящимися к разным видам или даже царствам) особями в генной инженерии при создании генетических векторов и выведении генетически модифицированных организмов Генетически модифицированная Мышь с усиленной мускулатурой

Применение вирусов в современной науке: 7. Вирусы используют в селекции растений и домашних животных Тюльпаны, заражённые вирусом

Сорта флоксов, созданные путём заражения вирусами Применение вирусов в современной науке:

Спасибо за внимание!

История вирусологии началась в конце 19 в. после микробиологии - открытий Л. Пастера, Р. Коха и их сотрудников. Первооткрывателем вирусов был Д. И. ИВАНОВСКИЙ (1892), который показал, что возбудитель мозаичной болезни табака способен проходить через фильтр, задерживающий самые мелкие бактерии, и не растёт на искусств, питательных средах.

Начав в 1887 изучение заболеваний табака на территории Бессарабии и Никитского ботанического сада, различил ранее смешиваемые так называемые рябуху и мозаичную болезнь. Выяснил (1892), что возбудитель последней, в отличие от бактерий, невидим в микроскоп при самом сильном увеличении, проходит через фарфоровые фильтры и не растет на обычных питательных средах. Обнаружил в клетках больных растений кристаллические включения («кристаллы Ивановского»), открыв, таким образом, особый мир возбудителей заболеваний небактериальной и непротозойной природы, названных впоследствии вирусами. Ивановский рассматривал их как мельчайшие живые организмы. Кроме того, Ивановский опубликовал работы об особенностях физиологических процессов в больных растениях, влиянии кислорода на спиртовое брожение у дрожжей, состоянии хлорофилла в растениях, его устойчивости к свету, значении каротина и ксантофилла, по почвенной микробиологии.

Основные итоги наблюдений и изучеия анатомии и физиологии больных растений (“О болезнях табачных растений”-Труды С. Петербургского общества естествоиспытателей, т. 19) были доложены Д. И. Ивановским в 1888 году на заседании С. Петербургского общества естествоиспытателей и изложены в статье Д. И. Ивановского и В. В. Половцева,а также опубликованы в Трудах императорского Вольного экономического общества в 1889 году, а затем в брошюре “Рябуха-болезнь табака,ее причины средства борьбы с нею’’ (Спб.,1890) в том же году переизданной на немецком языке Российской академией наук. В результате этих наблюдений Д.И. Ивановский и В.В. Половцов впервые высказали предположение, что болезнь табака, описанная в 1886 году А. Mayer в Голландии под названием мозаичной, представляет не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения; одно из них-рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения.На основе опыта крестьян, собственных наблюдений и изучения больных растений Д.И.Ивановский и В.В.Половцев пришли к заключению, что болезнь рябуха поражает растения, высаженные на старых плантациях табака, и дали рекомендации по введению севооборота и повышению культуры земляделия. и средство борьбы с нею”.

Д.И.Ивановский показал, что заболевание табака – табачная мозаика – может быть перенесено от больных растений к здоровым, если их заразить соком больных растений, предварительно пропущенным через специальный фильтр, задерживающий бактерии. Возбудитель мозаичной болезни называется Д. И. Ивановским то «фильтрующимися бактериями», то микроорганизмами, и это понятно, так как сформулировать сразу существование особого мира вирусов было весьма трудно. В 1898 году М. Бейеринк подтвердил данные Д.И.Ивановского и высказал гипотезу о том, что заболевание вызывается не бактерией, а принципиально новым, отличным от бактерий, инфекционным агентом. Он назвал его contagium vivum fluidum (жидкое заразное начало), другими словами – фильтрующийся вирус (термин «virus» - от лат. «яд», «ядовитое начало» - употребляли тогда для обозначения инфекционного начала любой болезни).

Помимо капитальных выводов, подтверждающих существование нового, неизвестного ранее класса микроорганизмов, в диссертации Ивановского содержатся и другие важные данные. Так им описано цитопатитическое действие возбудителя табачной мозаики и дана характеристика кристаллов, которые позже, в 1935 году были идентифицированы как кристаллы вируса табачной мозаики. Здесь же имеется описание внутриклеточных включений, положившее начало учению о включениях при вирусных инфекциях, которые и в настоящее время сохранило свое значение для диагностики вирусных заболеваний.

Наряду с работами по вирусологии, принесшими ему мировую известность, он проводил и другие исследования. Его перу принадлежит 180 публикаций, в том числе ряд работ в области почвенной микробиологии, физиологии и анатомии растений и 30 статей в энциклопедическом словаре Брокгауза. Научная деятельность Ивановского сочеталась с педагогической: он был прекрасным лектором и педагогом, воспитавшим не одно поколение студентов Петербургского, Варшавского и Донского университетов.

ЭТИОЛОГИЯ – учение о причинах и условиях возникновения и развития заболеваний и патологических процессов.

ЭТИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР (ЭФ) – главный, ведущий, вызывающий фактор, без наличия которого не было бы заболевания (например, палочка Коха при туберкулезе). Этиологический фактор бывает простым (механическое воздействие) или комплексным (поражающие факторы ядерного взрыва), действующим длительно, в течение всего заболевания (микробы, вирусы, токсины), или только запускающим патологический процесс (тепловой фактор при ожоге).

ПАТОГЕНЕЗ ЗАБОЛЕВАНИЯ – диалектически противоречивый процесс, включающий в себя две противоположные тенденции: с одной стороны, это механизмы полома, повреждения, отклонения от нормы, а с другой – механизмы защиты, адаптации, компенсации и репарации.

Примеры, ВПЧ – мелкие ДНК-вирусы, характерная особенность которых заключается в способности вызывать пролиферацию эпителия кожи и слизистых оболочек.

Еще в 1986 году Я.В. Бохман сформулировал общие принципы лечения фоновых заболеваний шейки матки: оно должно предусматривать ликвидацию этиологического фактора и тех воспалительных, дисгормональных, иимунодепрессивных и дисметаболических изменений в организме, которые способствуют его возникновению и поддержанию длительного течения.

В настоящее время этиопатогенетическая терапия патологии шейки матки имеет два основных направления – воздействие на этиологический фактор – вирус папилломы человека и блокирование основных механизмов канцерогенеза, а именно гормонального канцерогенеза, связанного с повышенным образованием агрессивного метаболита эстрадиола – 16а-гидроксиэстрона (16а-ОН) на фоне гиперэстрогенемии и ВПЧ-инфицирования.

Этиологическая роль в патологии человека вируса герпеса человека 6 типа доказана в отношении двух самостоятельных заболеваний: внезапной экзантемы у детей раннего возраста и синдрома хронической усталости у взрослых.

Позднее была доказана этиологическая роль ВГЧ-6 в возникновении данного синдрома. Хотя до настоящего времени остается неясным, связан ли синдром хронической усталости этиологически с инфицированием вирусом герпеса человека 6 типа, или же болезнь является следствием реактивации латентной инфекции, т. е. ВГЧ-6 играет патогенетическую роль. В отличие от внезапной экзантемы, синдром хронической усталости - болезнь взрослых.

В 1957 г. вирусы полиомиелита, Коксаки и ECHO были объединены в одну группу и названы кишечными вирусами человека. 6 последние десятилетия продолжали накапливаться факты, объясняющие роль энтеровирусов в патологии человека.

Как сейчас установлено, энтеровирусы играют этиологическую роль в возникновении серозных менингитов и значительно реже - менингоэнцефалитов с доброкачественным течением.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ ВИРУСОЛОГИИ

МОДУЛЬ 1. ОБЩАЯ ВИРУСОЛОГИЯ

История вирусологии довольно необычна. Первая вакцина для предупреждения вирусной инфекции - оспы была предложена английским врачом Э. Дженнером в 1796 г., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина - антирабическая, была предложена основателем микробиологии Л. Пастером в 1885 г. - за семь лет до открытия вирусов.

Честь открытия вирусов принадлежит нашему соотечественнику Д.И. Ивановскому, который впервые в 1892 г. доказал существование нового типа возбудителя болезней на примере мозаичной болезни табака.

Рис. 1. Дмитрий Иосифович Ивановский – основатель вирусологии.

Будучи студентом Петербургского университета, он выезжал на Украину и в Бессарабию для изучения причин болезни табака, а затем, после окончания университета, продолжал исследования в Никитском ботаническом саду под Ялтой. В содержимом пораженного листа он не обнаружил бактерий, однако сок больного растения вызывал поражения здоровых листьев. Ивановский профильтровал сок больного растения через свечу Шамберлана, поры которой задерживали мельчайшие бактерии. В результате он обнаружил, что возбудитель проходит даже через такие поры, так как фильтрат продолжал вызывать заболевание листьев табака. Культивирование его на искусственных питательных средах оказалось невозможным. Д.И. Ивановский приходит к выводу, что возбудитель имеет необычную природу: он фильтруется через бактериальные фильтры и не способен расти на искусственных питательных средах. Он назвал новый тип возбудителя «фильтрующиеся бактерии».

Ивановский установил, что болезнь табака, распространенная в Крыму, вызывается вирусом, который обладает высокой заразительностью и строго выраженной специфичностью действия. Это открытие показало, что наряду с клеточными формами существуют живые системы, невидимые в обычные световые микроскопы, проходящие через мелкопористые фильтры и лишенные клеточной структуры.

Спустя 6 лет в 1898 г. после открытия Д.И. Ивановского голландский ученый М. Бейеринк подтвердил данные, полученные русским ученым, придя, однако, к выводу, что возбудитель табачной мозаики - жидкий живой контагий. Ивановский с этим выводом не согласился. Благодаря его замечательным исследованиям ого Ф. Леффлер и П. Фрош в 1897 г. установили вирусную этиологию ящура, показали, что возбудитель ящура также проходит через бактериальные фильтры. Ивановский, анализируя эти данные, пришел к выводу, что агенты ящура и табачной мозаики принципиально сходны. В споре с М. В. Бейеринком прав оказался Ивановский.

Опыты Д.И. Ивановского были положены в основу его диссертации «О двух болезнях табака», представленной в 1888 г., и изложены в книге того же названия, вышедшей в 1892 г. Этот год и считается годом открытия вирусов.

В дальнейшем были открыты и изучены возбудители многих вирусных заболеваний человека, животных и растений.

Ивановский открыл вирус растений. Леффлер и Фрош открыли вирус, поражающий животных. Наконец, в 1917 г. Д"Эррель открыл бактериофаг - вирус, поражающий бактерии. Таким образом, вирусы вызывают болезни растений, животных, бактерий.

Слово «вирус» означает яд, оно применялось еще Луи Пастером для обозначения заразного начала. Позже стали применять название «ультравирус» или «фильтрующий вирус», затем определение отбросили, и укоренился термин «вирус».

В 1892 г. современник Пастера и ближайший сотрудник И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея (1859-1949 гг.) обнаружил явление спонтанного растворения микробов, которое, как было установлено Д"Эреллем, обусловлено действием вируса бактерий - фага.

Под руководством И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея участвовал в создании первой бактериологической станции в России и второй в мире пастеровской станции. Его исследования посвящены изучению инфекции и иммунитета, изменчивости бактерий, профилактике сыпного тифа, оспы, чумы и других болезней.

В 1935 году У.Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде вирус табачной мозаики (ВТМ). За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия.

В 1958 году Р.Франклин и К.Холм, исследуя строение ВТМ, открыли, что ВТМ является полым цилиндрическим образованием.

В 1960 году Гордон и Смит установили, что некоторые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеотида. В этом же году крупный советский ученый Л.А.Зильбер сформулировал основные положения вирусогенетической теории.

В 1962 году американские ученые А.Зигель, М.Цейтлин и О.И.Зегал экспериментально получили вариант ВТМ, не обладающий белковой оболочкой, выяснили, что у дефектных ВТМ частиц белки располагаются беспорядочно, и нуклеиновая кислота ведет себя, как полноценный вирус.

В 1968 году Р.Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус.

Одним из крупнейших открытий в вирусологии является открытие большинства структур различных вирусов, их генов и кодирующих ферментов - обратная транскриптаза. Назначение этого фермента - катализировать синтез молекул ДНК на матрице молекулы РНК.

В развитии вирусологии большая роль принадлежит отечественным ученым: И.И. Мечникову (1845-1916гг.), Н.Ф. Гамалея (1859-1949гг.), Л.А. Зильбер (1894-1966г.), В.М. Жданову (1914-1987гг.), З.В. Ермольевой (1898-1979гг.), А.А. Смородинцеву (1901-1989гг.), М.П. Чумакову (1909-1990гг.) и др.

В вирусологии рассматриваются несколько периодов развития.

История вирусологии довольно необычна. Первая вакцина для предупреждения вирусной инфекции - оспы была предложена английским врачом Э . Дженнером в 1796 г., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина - антирабическая , была предложена основателем микробиологии Л. Пастером в 1885 г. - за семь лет до открытия вирусов.

Одним из первых, кто принял бактериофаги в качестве модели исследования, был Эмори Эллис, в Кальтех. Его работа привлекла внимание Макса Дельбрюка, который изначально прибыл для изучения плодовой мухи с Морганом, и вместе они провели серию классических экспериментов, которые убедили других, что изучение размножения бактериофагов имеет решающее значение для понимания механизмы, лежащие в основе размножения генов. Вскоре группа исследователей, известная как «Группа фагов», была сформирована вокруг Макса Дельбрюка, Сальвадора Лурии и Альфреда Херши, чтобы изучить эту проблему.

У членов группы Фагоса было много достижений. Среди наиболее важных из них. Раньше у каждого исследователя была своя коллекция фагов и бактерий, что делало невозможным сравнение результатов. Последнее означает, что они начинают воспроизводиться сразу после заражения бактерии, а через несколько минут, когда накопилось достаточно вирусов, они разрушают клеточную мембрану бактерий, и они выходят во внеклеточную среду.

Среди многочисленных вкладов этой европейской школы были его исследования по так называемым лизогенным фагам.

В отличие от литических фагов, лизогенные фаги не всегда воспроизводят после заражения бактерии. Однако тогда его лизогенная природа не была распознана. Первыми, кто сделал вывод об основных механизмах лизогенеза, были два австралийских исследователя по имени Бодет и МакКи. Они также показали, что инфекционные частицы не присутствуют внутри бактерий, поскольку они не высвобождались, когда через химические вещества они разрушали бактериальную мембрану. Из этих экспериментов Бодет и Макки пришли к выводу, что способность бактерий производить бактериофаги является генетической характеристикой, и что фаги возникают только тогда, когда эта способность активируется.

Однако только в начале пятидесятых годов прошлого века эта гипотеза могла быть доказана. Возможно, это произошло раньше, поскольку Эжен и Элизабет Воллман уже поняли, что их гипотеза может быть протестирована с помощью экспериментов с одной ячейкой, и для этой цели даже приобрел микроманипулятор.

Андре Мишель Львофф присоединился к Институту Пастера с 19 лет. Во время работы в Институте он продолжил учебу в аспирантуре, получив докторскую степень по наблюдению за отдельными бактериями, Лвофф обнаружил, что живые бактерии не секретируют фаги; что производство бактериофагов приводит к гибели бактерий и что такое производство должно индуцироваться внешним агентом, таким как ультрафиолетовое излучение. До того, как Джейкоб объединил усилия с Жаком Моном, чтобы обнаружить механизмы регулирования лактозного оперона, он и Воллман сделали некоторые из самых важных вкладов, чтобы выяснить механизмы, с помощью которых бактерии обмениваются и передают генетическую информацию своим потомкам.

В дальнейшем были открыты и изучены возбудители многих вирусных заболеваний человека, животных и растений.

Ивановский открыл вирус растений. Леффлер и Фрош открыли вирус, поражающий животных. Наконец, в 1917 г. Д’Эррель открыл бактериофаг - вирус, поражающий бактерии. Таким образом, вирусы вызывают болезни растений, животных, бактерий.

Эти работы были основополагающими в генетических исследованиях бактерий и в конечном итоге были бы необходимы для развития биологии в последующие десятилетия. Среди прочего, Якоб и Уолман обнаружили плазмиды и что геном лизогенных фагов интегрирован в бактериальный геном в лизогенной фазе.

Бактериофаги были отличной моделью для молекулярной биологии. В предыдущих параграфах мы видели, как бактериофаги были отличной моделью исследования в происхождении науки, которую мы знаем сегодня как молекулярная биология. Многие открытия, которые формировали эту науку, в какой-то мере включали фаги. Но история на этом не заканчивается. Эти ошибки далеко не являются музейными экспонатами. Например, с появлением все больше антибиотикорезистентных бактерий и дефицитом новых антибиотиков исследователи снова рассматривают фаготерапию как жизнеспособную альтернативу для лечения бактериальных инфекций.

В 1892 г. современник Пастера и ближайший сотрудник И.И. Мечникова Н.Ф. Гамалея (1859-1949 гг.) обнаружил явление спонтанного растворения микробов, которое, как было установлено Д’Эреллем, обусловлено действием вируса бактерий - фага.

С другой стороны, за исключением их поколений, легкости их выращивания и доступности новых геномных, молекулярных и биоинформационных инструментов, чтобы охарактеризовать их, сделанные бактериальные сообщества стали популярной моделью исследования для решения экологических проблем. И здесь снова появляются фаги, которые сильно влияют на взаимодействие между популяциями бактерий, которые переносят их с другими, которые этого не делают. Короче говоря, фаги будут на некоторое время.

Первоначально они анализировали образец, ища следы желтой лихорадки, лихорадки Ласса или тифа. Но они не обнаружили никаких остатков какого-либо из этих патогенов, но вирус, очень похожий на смертельный вирус Марбурга: они только что обнаружили вирус Эбола.

Но теперь Эбола снова вернулась к тебе. Теперь есть американские ученые, которые опасаются, что сотни тысяч людей могут заразиться. Логично ли ожидать масштаб этой величины с такой болезнью, как Эбола? Но около июня мне стало ясно, что в этой вспышке есть что-то принципиально иное.

С одной стороны, это связано с тем, что в его региональном отделении в Африке нет квалифицированного персонала, а скорее у людей, назначенных с политическими критериями. И штаб-квартира в Женеве понесла значительные сокращения бюджета, которые были согласованы государствами-членами.

Фактически, существует хорошо установленная процедура борьбы с вспышками Эбола: изолировать инфицированных людей и внимательно следить за теми, кто вступил в контакт с ними. Зная это, как могла произойти катастрофа, подобная той, которую мы видим? И с этой эпидемией с самого начала было много неблагоприятных факторов.

Некоторые из вовлеченных стран только что вышли из страшных гражданских войн, многие из их врачей исчезли, и их системы здравоохранения рухнули. Тот факт, что вспышка началась в густонаселенном пограничном районе между Гвинеей, Сьерра-Леоне и Либерией, также способствовала катастрофе. Поскольку люди там много перемещаются, было намного сложнее, чем обычно, обращаться к тем, кто вступил в контакт с инфицированными людьми. Поскольку мертвые в этом регионе традиционно похоронены в городах и городах, где они родились, были очень заразные трупы Эбола, путешествующие с одной стороны границы на другую в грузовиках и такси.

В 1968 году Р.Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус.

В результате эпидемия взорвалась в разных местах . Впервые в истории вирус достиг таких мегаполисов, как Монровия или Фритаун. Это худшее, что может случиться? В крупных городах и особенно в самых хаотичных бедных кварталах практически невозможно найти тех, кто вступил в контакт с пациентами, независимо от того, сколько усилий вы вложили в него. Эта страна является домом для огромных городов, таких как Лагос или Порт-Харкорт, и если вирус Эбола должен был прибыть туда и начать распространяться, это будет невообразимая катастрофа.

Разве мы полностью потеряли контроль над эпидемией? Хорошо, что США и некоторые другие страны наконец решили помочь. Но, например, такие страны, как Германия или даже Бельгия, должны сотрудничать гораздо больше. И это должно быть ясно всем: это не просто очередная эпидемия. Это гуманитарная катастрофа. Нам нужны сотрудники по уходу, специалисты по логистике, грузовики, джипы и продукты питания.

В вирусологии рассматриваются несколько периодов развития.

ПЕРИОДЫ РАЗВИТИЯ ВИРУСОЛОГИИ

Быстрый прогресс в области вирусологических знаний, основанный в значительной мере на достижениях смежных естественных наук, обусловил возможность углубленного познания природы вирусов. Как ни в одной другой науке, в вирусологии прослеживается быстрая и четкая смена уровней познания - от уровня организма до субмолекулярного.

Подобная эпидемия может дестабилизировать целые регионы. Считаете ли вы, что мы можем столкнуться с началом пандемии? Несомненно, будут страдальцы Эболы из Африки, которые придут к нам в надежде получить лечение. И это может даже заразить людей в наших странах, которые могут умереть. Однако меня больше беспокоят многие люди в Индии, которые работают в мире торговли или промышленности в Западной Африке. Было бы достаточно, чтобы один из них заразился, а затем отправился в Индию, чтобы навестить родственников во время инкубационного периода вируса, а затем, как только заболел, пойти в государственную больницу.

Приведенные периоды развития вирусологии отражают те уровни, которые являлись доминирующими в течение одного - двух десятилетий.

Уровень организма (30-40 гг. XX века).

Основной экспериментальной моделью являются лабораторные животные (белые мыши, крысы, кролики, хомяки, обезьяны и т. д.), основным первым модельным вирусом был вирус гриппа.

Мы знаем, что врачи и медсестры в Индии часто не носят защитные перчатки. Они могут заразиться легко, а затем они могут распространять вирус. Да, это действительно апокалиптический сценарий. Люди на самом деле просто случайный хозяин вируса, и не очень хорошо, потому что мы быстро умираем. Для вируса было бы намного лучше, если бы мы жили дольше.

Может ли вирус мутировать таким образом, чтобы его можно было передавать по воздуху? К счастью, это маловероятно. Но это просто предположение, не так ли? Но это лишь одна из многих возможностей мутации, которые вирус должен распространяться более легко. И если что-то ясно, вирус мутирует.

В 40-е годы в вирусологию в качестве экспериментальной модели прочно входят куриные эмбрионы. Они обладали высокой чувствительностью к вирусам гриппа, оспы и некоторым другим. Использование этой модели стало возможным благодаря исследованиям австралийского вирусолога и иммунолога Ф. Бернета, автора первого пособия по вирусологии «Вирус как организм». В 1960 г. Ф. Бернет и П. Медавар удостоены Нобелевской премии в области вирусологии.

Был прав Луи Пастер, когда сказал: «У микробов будет последнее слово»? Конечно, мы далеки от объявления победы над бактериями и вирусами. Все большее число бактерий становится устойчивым к антибиотикам. В настоящее время происходит то же самое. Но это также дает мне сильную мотивацию что-то сделать.

Прямо сейчас! Национальный институт медицинских наук и питания Сальвадор Зубиран. Эдуардо Каррильо Маравилла Департамент внутренней медицины. Те из нас, кто жил в мире медицины за последние двадцать лет, стали свидетелями поколений новых знаний с невероятной скоростью.

Открытие в 1941 г. американским вирусологом Херстом феномена гемагглютинации немало способствовало изучению взаимодействия вируса с клеткой на модели вируса гриппа и эритроцитов.

Большим вкладом отечественных вирусологов в медицинскую вирусологию явилось изучение природно-очаговых заболеваний - эпидемических энцефалитов. В 1937 г. была организована первая экспедиция, возглавляемая Зильбером, в составе которой были Левкович, Шубладзе, Чумаков, Соловьев и др. Благодаря проведенным исследованиям был открыт вирус клещевого энцефалита , выявлены его переносчики - иксодовые, разработаны методы лабораторной диагностики, профилактики и лечения. Советскими вирусологами были изучены вирусные геморрагические, разработаны препараты для диагностических и лечебно-профилактических целей.

Идентификация вируса иммунодефицита человека в качестве причины синдрома приобретенного иммунодефицита является одним из самых впечатляющих и трансцендентных открытий современной медицины. Это связано с масштабностью проблемы, временем записи, в котором было проведено описание, и неумолимым прогнозом смерти, которая первоначально повлекла за собой это заболевание, в дополнение к социальным, экономическим и политическим последствиям, которые возникли в его вокруг. Кроме того, это явный пример того, как знания, полученные в различных областях базовых биомедицинских исследований, могут сходиться, чтобы предоставить инструменты и информацию, необходимые для создания открытия с глубокими клиническими последствиями.

Уровень клетки (40-50 гг. XX века).

В 1949 г. происходит значительное событие в истории вирусологии - открытие возможности культивировать клетки в искусственных условиях . В 1952 г. Дж. Эндерс, Т. Уэллер, Ф. Роббинс получили Нобелевскую премию за разработку метода культуры клеток. Использование культуры клеток в вирусологии явилось подлинно революционным событием, послужившим основой для выделения многочисленных новых вирусов, их идентификации, клонирования, изучения их взаимодействия с клеткой. Появилась возможность получения культуральных вакцин. Эта возможность была доказана на примере вакцины против полиомиелита. В содружестве с американскими вирусологами Дж. Солком и А. Сэбином, советскими вирусологами М.П. Чумаковым, А.А. Смородинцевым и др. была разработана технология производства, апробирована и внедрена в практику убитая и живая вакцины против полиомиелита. В 1959 г. была проведена массовая иммунизация детского населения в СССР (около 15 млн.) живой полиомиелитной вакциной, в результате резко снизилась заболеваемость полиомиелитом и практически исчезли паралитические формы заболевания. В 1963 г. за разработку и внедрение в практику живой полиомиелитной вакцины М.П. Чумакову и А.А. Смородинцеву была присуждена Ленинская премия. В 1988 г. приняла решение о глобальной ликвидации заболеваемости полиомиелитом. В России это заболевание не регистрируется с 2002 года.

Это научное достижение было одним из лучших документированных. За этим последовали глобальные СМИ и вызвали сильные споры как в общем, так и в научном сообществе. Это даже привело к международному спору между Францией и Соединенными Штатами о правах рассматриваемых патентов. Однако этот фон можно считать превзойденным в соответствии с версиями вовлеченных исследователей, и, к счастью, преобладает дух примирения и сотрудничества, которые мы намерены соблюдать в этом обзоре. 1.

У некоторых пациентов была обобщенная лимфаденопатия, предшествующая развитию этих инфекционных проявлений. Мы говорим о начале эпидемии. Вскоре после этого были описаны другие группы риска, которые включали пациентов с гемофилией, внутривенных потребителей наркотиков, гаитян и реципиентов продуктов крови. Эпидемиологические данные указывают на инфекционный агент, передаваемый половым или кровным.

Другим важным приложением техники выращивания вирусов явилось получение Дж. Эндерсом и Смородинцевым живой коревой вакцины, широкое применение которой обусловило значительное снижение заболеваемости корью и является основой для искоренения этой инфекции.

Широко внедрялись в практику и другие культуральные вакцины - энцефалитная, ящурная, антирабическая и т. д.

Молекулярный уровень (50-60 гг. XX века).

В вирусологии широко стали использовать методы молекулярной биологии, а вирусы благодаря простой организации их генома стали распространенной моделью для молекулярной биологии. Ни одно открытие молекулярной биологии не обходится без вирусной модели, включая генетический код, всего механизма внутриклеточной экспрессии генома, репликации ДНК, процессинга (созревания) информационных РНК и т. д.

В свою очередь использование молекулярных методов в вирусологии позволило установить принципы строения (архитектуры) вирусных индивидуумов - , способы проникновения вирусов в клетку и их репродукции.

Субмолекулярный уровень (70-80 гг. XX века).

Стремительное развитие молекулярной биологии открывает возможности изучения первичной структуры нуклеиновых кислот и белков. Появляются методы секвенирования ДНК, определения аминокислотных последовательностей белка. Получают первые генетические карты геномов ДНК-содержащих вирусов.

В 1970 г. Д. Балтимором и одновременно Г. Теминым и С. Мизутани была открыта обратная транскриптаза в составе РНК-содержащих онкогенных вирусов, фермент, переписывающий РНК на ДНК. Становится реальным синтез гена с помощью этого фермента на матрице, выделенной из полисом иРНК. Появляется возможность переписать РНК в ДНК и провести ее секвенирование.

В 1972 г. возникает новый раздел молекулярной биологии - генная инженерия. В этом году публикуется сообщение П. Берга в США о создании рекомбинантной молекулы ДНК, которое положило начало эре генной инженерии. Появляется возможность получения большого количества нуклеиновых кислот и белков путем введения рекомбинантных ДНК в состав генома прокариот и простых эукариот. Одним из основных практических приложений нового метода является получение дешевых препаратов белков, имеющих значение в медицине (, интерферон) и сельском хозяйстве (дешевые белковые корма для скота).

Этот период характеризуется важными открытиями в области медицинской вирусологии. В фокусе изучения - три наиболее массовых болезни, наносящих огромный ущерб здоровью людей и народному хозяйству - грипп, рак, гепатит.

Установлены причины регулярно повторяющихся пандемий гриппа. Детально изучены вирусы рака животных (птиц, грызунов), установлена структура их генома и идентифицирован ген, ответственный за злокачественную трансформацию клеток - онкоген. Установлено, что причиной гепатитов А и В являются разные вирусы: вызывает РНК-содержащий вирус, отнесенный к семейству пикорнавирусов, а гепатит В - ДНК-содержащий вирус, отнесенный к семейству гепаднавирусов. В 1976 г. Бламберг, исследуя антигены крови у аборигенов Австралии, обнаружил так называемый австралийский антиген, который он принял за один из крови. Позже было выявлено, что этот является антигеном гепатита В, носительство которого распространено во всех странах мира. За открытие австралийского антигена Бламбергу в 1976 г. была присуждена Нобелевская премия.

Другая Нобелевская премия в 1976 г. присуждена американскому ученому К. Гайдушеку, который установил вирусную этиологию одной из медленных инфекций человека - куру, наблюдающейся в одном из туземных племен на острове Новая Гвинея и связанной с ритуальным обрядом - поеданием зараженного мозга умерших родственников.

Начиная со второй половины 80-х годов вирусологи активно включились в разработку неожиданно возникшей в мире проблемы ВИЧ-инфекции. Этому способствовал значительный опыт работы отечественных ученых с ретровирусами.

Медицинская микробиология, вирусология и во многом обязаны исследованиям отечественным ученым таким как Н.Ф. Гамалея (1859-1949), П.Ф. Здродовский (1890-1976), Л.А. Зильбер (1894-1966), Д.И. Ивановский (1864-1920), Л.А. Тарасевич (1869-1927), В.Д. Тимаков (1904-1977), Е.И. Марциновский (1874-1934), В.М. Жданов (1914-1987), З.В. Ермольева (1898-1979), А.А. Смородинцев (1901-1989), М.П. Чумаков (1909-1990), П.Н. Кашкин (1902-1991), Б.П. Первушин (1895-1961) и многих других.

НАУЧНЫЕ ВИРУСОЛОГИЧЕСКИЕ УЧРЕЖДЕНИЯ

Первые вирусологические лаборатории в нашей стране были созданы в 30-е годы: в 1930 г. - лаборатория по изучению вирусов растений в Украинском институте защиты растений, в 1935 г. - отдел вирусов в Институте микробиологии АН СССР, а в 1938 г. он был реорганизован в отдел вирусов растений, которым в течение многих лет руководил В.Л. Рыжков. В 1935 г. была организована Центральная вирусологическая лаборатория Наркомздрава РСФСР в Москве, которой заведовал Л.А. Зильбер, а в 1938 г. эта лаборатория реорганизована в отдел вирусов Всесоюзного института экспериментальной медицины, его руководителем был назначен А.А. Смородинцев. В 1946 г. на базе отдела вирусов был создан Институт вирусологии АМН СССР, которому в 1950 г. присвоено имя Д.И. Ивановского.

В течение 50-х и 60-х годов созданы научные и производственные вирусологические учреждения в нашей стране: Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов АМН СССР, Институт вирусных препаратов Министерства здравоохранения СССР, Киевский институт инфекционных болезней, Всесоюзный научно-исследовательский институт гриппа Министерства здравоохранения СССР в Ленинграде и ряд других.

Важную роль в подготовке кадров вирусологов сыграла организация в 1955 г. кафедры вирусологии в Центральном институте усовершенствования врачей МЗ СССР. Кафедры вирусологии были созданы на биологических факультетах Московского и Киевского университетов.

Гипотезы происхождения вирусов

На протяжении всего развития науки о вирусах были выдвинуты три основные гипотезы.

Возможность дегенеративной эволюции была неоднократно установлена и доказана, и, пожалуй, наиболее ярким примером ее может служить происхождение некоторых клеточных органелл эукариотов от симбиотических бактерий. Например, можно считать установленным, что хлоропласты простейших и растений происходят от предков нынешних сине-зеленых бактерий, а митохондрии – от предков пурпурных бактерий. Поэтому такая возможность не исключена и для происхождения вирусов, особенно таких крупных, сложных и автономных, каким является вирус оспы.

Все же мир вирусов слишком разнообразен, чтобы признать возможность столь глубокой дегенеративной эволюции для большинства его представителей, от вирусов оспы, герпеса до реовирусов, не говоря уж о таких автономных генетических структурах, как плазмиды.

Вирус кольцевой пятнистости. Фото: hs_rattanpal

Разнообразие генетического материала у вирусов является одним из аргументов в пользу происхождения вирусов от доклеточных форм. Действительно, генетический материал вирусов "исчерпывает" все его возможные формы: одно - и двунитевые РНК и ДНК, их линейные, циркулярные и фрагментарные виды. И все же разнообразие генетического материала у вирусов скорее свидетельствует о полифилетическом происхождении вирусов, нежели о сохранении предковых доклеточных форм, геном которых эволюционировал по маловероятному пути от РНК к ДНК, от однонитевых форм к двунитевым и т.п.

Третья гипотеза 20-30 лет казалась маловероятной и даже получила ироническое название гипотезы взбесившихся генов. Однако именно она легко объясняет не только вполне очевидное полифилетическое происхождение вирусов, но и общность столь разнообразных структур, какими являются полноценные и дефектные вирусы, сателлиты и плазмиды. Из этой концепции также вытекает, что образование вирусов не явилось единовременным событием, а происходило многократно и продолжает происходить в настоящее время. В далекие времена, наряду с формированием клеточных форм, происходило образование и неклеточных, представленных вирусами - автономными, но клеточно-зависимыми генетическими структурами. Ныне существующие вирусы являются продуктами эволюции, как древнейших их предков, так и недавно возникших автономных генетических структур.

История открытия вирусов

В 80-е годы 19 века на юге России табачные плантации подверглись грозному нашествию. Отмирали верхушки растений, на листьях появлялись светлые пятна, год от года число пораженных полей увеличивалось, а причина заболеваний неизвестна.

В Бессарабию и Украину была направлена экспедиция, в которую входили Д.И. Ивановский и В.В. Половцев.

В 1892 году Ивановский открыл новое царство живых существ.

На поиски возбудителей болезни Ивановский потратил несколько лет. Он собирал факты, делал наблюдения, расспрашивал крестьян о симптомах болезни, и экспериментировал. Опыты показали, что дело не в составляющих растения – корневой системе, семенах, пыльце или цветках: болезнетворное начало поражает растения иным путём. Тогда молодой учёный ставит простой опыт. Он собирает больные листья, измельчает их и закапывает на участках со здоровыми растениями. Через некоторое время растения заболевают. Итак, путь от больного растения к здоровому найден. Возбудитель передаётся листьями, попавшими в почву, перезимовывает и весной поражает посевы.

Но о самом возбудителе он так ничего и не узнал. Его опыты показали лишь одно, – нечто заразное содержится в соке. В эти годы ещё несколько учёных в мире бились над опознанием этого "нечто".А. Майер в Голландии предложил, что заразное начало – бактерии. Однако Ивановский доказал, что Майер ошибся, посчитав носителями болезни бактерии. Профильтровав заразный сок через тонкопористые фарфоровые фильтры, он осадил на них бактерии. Теперь бактерии удалены… но заразность сока сохранилась.

Итак, этот непонятный агент, вызывающий болезнь не размножается на искусственных средах, проникает сквозь самые тонкие поры, погибает при нагревании. Фильтруемый яд. Таким был вывод ученого. Но яд это – вещество, а возбудитель болезни табака был существом. Он отлично размножался в листьях растений.

Так Ивановский открыл новое царство живых организмов, самых мелких из всех живых и потому невидимых в световом микроскопе, проходящих сквозь тончайшие фильтры, сохраняющихся в соке годами и при этом не теряющих вирулентности.

Итак, как было выяснено, вирусы проходят через фильтры, задерживающие бактерии. Они не растут даже на самых сложных по составу питательных средах и развиваются только в живых организмах, что считалось основным критерием отличия развития вирусов от других микроорганизмов. Но были открыты бактерии, не развивающиеся на питательных средах - риккетсии и хламидии. Таким образом, живая клетка - единственная возможная среда обитания для вирусов, риккетсий, хламидий и некоторых простейших. Но сейчас выяснилось, что вирусы для своего размножения не нуждаются в целой клетке, им достаточно её одной определённой части.

Современные представления о вирусах

Современные представления о вирусах складывались постепенно. После открытия их считали просто очень мелкими микроорганизмами, не способными расти на искусственных питательных средах. Вскоре после открытия вируса табачной мозаики была доказана вирусная природа ящура, а еще через несколько лет были открыты бактериофаги. Таким образом, были открыты три основные группы вирусов, поражающие растения, животных и бактерии.

В конце 30-х - начале 40-х годов изучение вирусов продвинулось настолько, что сомнения в живой их природе отпали, и в 1945 году было сформулировано положение о вирусах как организмах. Основанием для признания вирусов организмами явились полученные при их изучении факты, свидетельствовавшие, что вирусы, как и другие организмы (животные, растения, простейшие, грибы, бактерии), способны размножаться, обладают наследственностью и изменчивостью, приспособляемостью к меняющимся условиям среды их обитания и, наконец, подверженностью биологической эволюции, обеспечиваемой естественным или искусственным отбором.

Итак, ознакомившись с природой вирусов, посмотрим, насколько они удовлетворяют сформулированным критериям живого. Вирусы не являются клетками и в отличие от живых организмов с клеточной структурой не имеют цитоплазмы. Они не получают энергии за счет потребления пищи. Казалось бы, их нельзя считать живыми организмами. Однако вместе с тем вирусы проявляют свойства живого. Они способны приспосабливаться к окружающей среде путем естественного отбора. Это их свойство обнаружилось при изучении устойчивости вирусов к антибиотикам. Допустим, что больного с вирусной пневмонией лечат каким-то антибиотиком, но вводят его в количестве, недостаточном для разрушения всех вирусных частиц. При этом те вирусные частицы, которые оказались более устойчивыми к антибиотику и их потомство наследует эту устойчивость. Поэтому в дальнейшем этот антибиотик окажется не эффективным.

Но, пожалуй, главным доказательством того, что вирусы относятся к миру живого, является их способность к мутациям. Мутантные формы способны преодолеть иммунитет, развивающийся у большинства людей в результате перенесенной ранее инфекции. Широко известен случай мутации вирусов, связанный с применением вакцины против полиомиелита. Эта вакцина состоит из живого вируса полиомиелита, ослабленного настолько, что он не вызывает у человека никаких симптомов. В 1962 году было зарегистрировано несколько тяжелых случаев полиомиелита, вызванных, по-видимому, этой вакциной. Вакцинировано было несколько миллионов: в отдельных случаях произошла мутация слабого вирусного штамма, так что он приобрел высокую степень вирулентности. Поскольку мутация свойственна только живым организмам, вирусы следует считать живыми, хотя они просто организованны и не обладают всеми свойствами живого.

Концепция о вирусах как организмах достигла своего расцвета к началу 60-х годов, когда было введено понятие "вирион" как вирусного индивидуума. Однако в эти же годы, ознаменовавшиеся первыми успехами молекулярной биологии вирусов, начался и закат концепции о вирусах как организмах. Были обобщены факты, указывавшие на отличный от клеток тип размножения, подчеркивая разобщенность - временную и территориальную - синтеза генетического материала (РНК, ДНК) и белков вирусов. Был также сформулирован основной критерий отличия вирусов от других организмов: генетический материал вирусов является одним из двух типов нуклеиновых кислот (РНК или ДНК), в то время как организмы имеют оба типа нуклеиновых кислот. Но, основным и абсолютным критерием, отличающим вирусы от всех других форм жизни, является отсутствие у них собственных систем синтеза белка (рибосомных систем).