2020-04-20
293
Открытие вирусов бактерий было подготовлено развитием микробиологии в конце XIX в. Идеи Л. Пастера о бактериальной этиологии инфекций, разработанные в 80‑х годах методы культивирования бактерий на плотных и жидких питательных средах, утверждение в микробиологии идей мономорфизма – все это способствовало изучению морфологических и физиологических особенностей бактерий. Среди других феноменов роста бактерий было описано явление их спонтанного лизиса.
Впервые спонтанное растворение бактериальной культуры было обнаружено в 1892 г. В. Крузе и С. Пансини при изучении роста пневмококка. Спустя четыре года русский бактериолог М. Ганкин (1896) сообщил о бактерицидном действии воды Джамны и Ганга на холерного вибриона. Автор обнаружил сохранение бактерицидных свойств воды этих рек после ее пропускания через бактериальный фильтр. Растворение сибиреязвенных палочек в дистиллированной воде описал в 1898 г. Н.Ф. Гамалея, назвавший это явление бактериолизом. Он объяснил его выделением бактериями специфического вещества – бактериолизина. Исследования многих бактериологов показали, что лизис бактерий может быть обусловлен различными факторами (протеолизом, образованием аутотоксинов и др.).
Открытие вирусов бактерий принадлежит английскому бактериологу Ф. Туорту. В 1915 г. он установил, что выделенный им литический агент способен проходить через бактериальный фильтр, оказывать патогенное действие и длительно пассироваться, т. е. отвечал основным критериям вируса, выдвинутым Д.И. Ивановским (1892, 1902). Спустя два года аналогичное открытие сделал канадский бактериолог Ф. д’Эрелль (1917), высказавший со всей определенностью, в отличие от Туорта, гипотезу о живой природе агента и назвавший его бактериофагом.
Второй периодов изучении вирусов бактерий (1917–1938) связан с развитием вирусной теории бактериофагов и формированием представлений о лизогении. Гипотеза д’Эрелля, согласно которой бактериофаг является ультрамикробом (вирусная гипотеза), определила дальнейшее развитие учения о вирусах бактерий. Она поставила два вопроса – какими свойствами живых организмов обладают вирусы бактерий и какие химические и структурные особенности этих вирусов обусловливают их воспроизведение в бактериях?
Идея о паразитарной природе фага, о возможности его применения для лечения и профилактики инфекционных болезней (д’Эрелль, 1919) привлекла к бактериофагу внимание микробиологов всего мира.
Особенно интенсивно исследования по использованию фагов[195] в медицинских целях развернулись в СССР. Так, первый в мире Научно‑исследовательский институт бактериофагии был организован в 1935 г. в Тифлисе, а проблемы бактериофагии широко изучались в большинстве микробиологических институтов и лабораторий нашей страны (В.П. Крестовникова, 1930; Н.Ф. Гамалея, 1930; Е.И. Коробкова 1937; 3.В. Ермольева, 1939 и др.).
Наряду с исследованиями, направленными на практическое использование бактериофага, проводились работы по выяснению его природы. Особенно упорно изучал свойства бактериофага Ф. д’Эрелль (1921). Он описал два способа определения числа частиц бактериофага: путем лизиса бульонных культур бактерий при внесении прогрессивно уменьшающихся концентраций бактериофага, вплоть до разведения лизата, когда вносятся единичные частицы фага («конечное разведение»), и по числу образуемых «стерильных» пятен при посеве разведения лизата на бактериальный газон на плотной питательной среде (метод «стерильных» пятен). Этот второй метод в модификации А. Грациа (1936) широко применяется и сейчас. Изучая взаимодействие бактериофага и бактерий, д’Эрелль отметил ряд этапов в этом процессе: прикрепление фага к поверхности клетки, внедрение его внутрь клетки и размножение в ней, завершающееся лизисом клетки и выходом из нее 15–25 частиц бактериофага. Ему удалось наблюдать в темном поле микроскопа лизис бактериальной клетки и появление 15–25 мельчайших «блестящих» точек. Число их точно соответствовало количеству стерильных пятен, образуемых при высеве лизата на бактериальный газон. На основании этого д’Эрелль сделал верный вывод, что эти «блестящие» точки являются частицами бактериофага. Он привел также ряд других доказательств корпускулярности бактериофага: способность его проходить через бактериальные фильтры определенной пористости, осаждение в жидкости при длительном стоянии и др. Д’Эрелль отметил изменчивость бактериофага (объясняя ее способностью фага к адаптации), а также автономность антигенного состава фага. Д’Эрелль считал, что существует только один вид бактериофага – Bacteriophagum intestinale, являющийся внутриклеточным паразитом бактерий.
Представления д’Эрелля разделялись далеко не всеми микробиологами. Они противоречили господствовавшей в биологии концепции, согласно которой клетка является минимальной единицей жизни. Зависимость размножения фага от роста бактерий, обнаружение у фага нечувствительности к действию антисептиков, отсутствие у него обмена веществ привело к появлению гипотез о неживой природе фага. Вирусной гипотезе фага был противопоставлен ряд других: «неживой экзогенной природы агента» (Т. Кабешима, 1920; А. Кутнер, 1921), «неживого агента бактериального происхождения», «извращенного обмена веществ» (Ж. Борде, М. Чиука, 1920; В. Дэвисон, 1922; Р. Дерр, 1922; Е. Джоруп, 1925). Развернулись острые и продолжительные научные дискуссии между сторонниками живой и неживой природы бактериофага, стимулировавшие экспериментальные исследования.
Наибольшее значение для развития вирусной теории фагов имели работы австралийского бактериолога Ф. Бернета (1929–1936) и венгерского биохимика М. Шлезингера (1932–1936). Вернет установил, что существуют различные фаги, отличающиеся по своим физическим, физиологическим и серологическим свойствам. Он показал, что адсорбция фага на бактерии является специфическим процессом и что фаг может адсорбироваться только определенным участком поверхности клетки (рецептором). Поэтому каждый фаг активен только в отношении ограниченного круга штаммов бактерий. Вернет (1936) описал мутанты бактериофагов. Он разработал также метод определения размножения бактериофага в отдельных бактериальных клетках и доказал, что в зараженной бактериальной клетке накапливаются бактериофаги, которые при лизисе клетки внезапно выделяются в окружающую среду. Шлезингер (1932) путем определения скорости осаждения частиц фагов при центрифугировании определил их размеры (20–90 нм). Сходные величины были установлены У. Элфордом и К. Эндрюсом (1932) при пропускании фагов через бактериальные фильтры с градуированным диаметром пор. Шлезингер (1933) первым установил, что бактериофаг представляет собой нуклеопротеид, состоящий из примерно равных количеств белка и нуклеиновой кислоты, которую он в 1936 г. идентифицировал с помощью реакции Фёльгена как ДНК. Шлезингер (1936) отметил сходство состава активного препарата фага и Хроматина.
Таким образом, к концу 30‑х годов было установлено, что бактериофаги характеризуются автономностью, строго определенными размерами, отличаются от бактерий физиологическими, серологическими свойствами, химическим составом (нуклеопротеиды) и в этом отношении сходны с вирусами растений и животных. Выделение ВТМ в виде кристаллов, обладающих всеми свойствами вируса (У. Стенли, 1935), и выявление его нуклеопротеидной природы (Ф. Боуден, Н. Пири, 1936) указывало на то, что способность вирусов к размножению связана с последней.
