BiologyExperts

Как устроен вирус?

Возьмите любую популярную статью или книгу о вирусах, откройте любую современную энциклопедию — всюду вы найдете удивительно ясный и простой ответ на этот вопрос: как правило, вирус состоит всего из двух компонентов — белка и нуклеиновой кислоты.

Однако, чтобы найти этот ответ, потребовалось сорок лет напряженной работы вирусологов и биохимиков.

Надо было собрать тысячи тонн больных мозаичной болезнью растений табака, выжать из них сок и пропустить его через ультрафильтр, а потом уже выяснить состав полученного экстракта. В 1935 году Уэнделл Стэнли объявил, что вирус табачной мозаики есть не что иное, как белковая молекула. Через два года английские биохимики Ф. Боуден и Н. Пири в вирусе, кроме белка, обнаружили нуклеиновую кислоту. Оказалось, что нуклеиновая кислота занимает центральное положение, а белок образует вокруг нее защитный чехол. Нуклеиновая кислота вируса называется нуклеоидом, а белковый чехол — капсидом. Нуклеиновая кислота — это «мозг» вируса, в ней заключена вся информация, необходимая для производства новых вирусных частиц, информация, передающаяся по наследству потомкам. Белок выполняет роль «кожи» и «тела» вируса.

Существует два типа нуклеиновой кислоты: дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ДНК), содержащая сахар, называемый дезоксирибозой, и рибонуклеиновая (РНК), имеющая в своем составе вместо дезоксирибозы сахар — рибозу. Клетки большинства живых существ, кроме вирусов, содержат оба типа этих кислот. Каждый вирус наделен лишь одним типом нуклеиновой кислоты, либо ДНК, либо РНК. Так, вирусы гриппа, полиомиелита, ящура, вирусы растений содержат РНК, а вирусы оспы, аденовирусы, бактериофаги — ДНК. По содержанию нуклеиновой кислоты одни вирусы беднее других. Чем больше нуклеиновой кислоты, тем вирус «умнее». Содержание ДНК в некоторых бактериофагах составляет до 50 % всей массы. Недаром они имеют довольно сложное поведение и строение. Самый простой вирус намного сложнее атома. Судите сами: вирус табачной мозаики состоит примерно из 5 000 000 атомов.

Как выглядят вирусы — представители самой простой формы жизни на Земле?

Среди этих крошечных карликов, многие из которых видны только при увеличении не менее чем в 10 000 раз, встречается множество удивительных форм. Даже не верится, что они так разнообразны.

Возьмем хотя бы бактериофагов — вирусов бактерий (рис. 2). У них есть головка и хвост. В головке, как и полагается, помещается «мозг» вируса — необычайно длинная нить нуклеиновой кислоты. «Мозг» защищен «черепной» белковой коробкой. Головка имеет форму многогранника, а в поперечном сечении — шестиугольная. За головкой идет образование, напоминающее длинный хвост. Его можно было бы назвать туловищем. На конце его расположена пластинка.

К ней прикрепляются шесть хвостовых нитей, выполняющих роль ног. Бактериофаг садится на бактерию, ножками как бы прилипает к ее поверхности. Вокруг туловища вируса надето что-то вроде спиральной пружинки — муфты. Туловище полое, в хвостовой части его находится особая «железа». Содержимое этой железы — фермент лизоцим способен разжижать оболочку бактерии. Когда бактериофаг фиксируется на бактерии, спиральная пружинка освобождается и сжимается. При этом туловищный отдел вируса, подобно игле для уколов, проталкивается внутрь бактерии.

Далее происходит что-то фантастическое. Вирус разрывается на части. Его «мозг» — ДНК — через полое туловище впрыскивается во внутренние владения бактерии, а его белковое тело остается снаружи. От этого вирус не погибает. Его «мозг» живет, налаживает в теле бактерии производство новых вирусов.

Рис. 2. Бактериофаг:

вверху слева — до прикрепления к клетке хозяину;

вверху справа — после прикрепления к клетке хозяину (модель);

внизу — головка бактериофага Т4 разорвалась, и нуклеиновая кислота, представляющая собой одну длинную молекулу, высвободилась из головки вируса.

Есть палочковидные вирусы. Например, вирус табачной мозаики напоминает полый цилиндр. Стенки живой палочки не сплошные, они состоят из мелких частиц. Оказывается, вирус табачной мозаики похож на палочку только на первый взгляд, на самом деле он отдаленно напоминает еловую шишку, но более удлиненную, чем обычная, или же кукурузный початок.

Если рассматривать с помощью электронного микроскопа при увеличении в десятки тысяч раз вирусы гриппа, полиомиелита, аденовирусы или некоторые вирусы животных, то они кажутся мизерными сферами, или шариками. Отсюда их название — сферические или шаровидные. Но при внимательном, детальном изучении выясняется, что эти шарики состоят из отдельных частиц. Расположены частицы не как попало. Они образуют икосаэдр — правильный многогранник, поверхность которого образована двадцатью треугольными гранями.