Сергей Чирков - Я познаю мир. Вирусы и болезни

Однако до плазмодесмы надо еще добраться. Вирус в зараженной клетке совсем не похож на щепку, брошенную в реку, которую течение уносит куда ему вздумается. Вирус не полагается на случайность и сам активно направляет свое движение по растению. Для этого вирус делает собственный белок, главной задачей которого является обеспечение передвижения вируса. Этот белок так и называется – транспортный белок. С его помощью вирусная нуклеиновая кислота легко находит путь к плазмодесмам. Достигнув входа в канал, ведущий в соседнюю клетку, вирус, однако, обнаруживает, что канал слишком узок и в него так просто не пролезть. Плазмодесмы достаточно широки для того, чтобы через них свободно проходила вода, растворенные в ней сахара и прочая мелочь, но вирус слишком велик и, даже вытянувшись в струнку, не в состоянии проникнуть через узкий канал. Тогда за дело вновь берется транспортный белок. Он расширяет канал до приемлемых размеров, и вирусная нуклеиновая кислота с трудом, затратив немало энергии (взятой у растения), но все же попадает в соседнюю клетку. Так и вирус из первично зараженных клеток расползается по растению.

Скорость межклеточного передвижения вирусов удалось измерить. Вирус табачной мозаики передвигается в листьях табака при температуре 25° со скоростью 14 микрометров в час. Вирус метельчатости верхушек картофеля в листьях табака передвигается при 22° со скоростью 38 микрометров в час, при 14° – 16 микрометров в час, а в клубнях картофеля со скоростью 10 микрометров в час. Так продолжается до тех пор, пока вирус, уже в виде полноценной вирусной частицы, не проникнет в сосуды флоэмы. По сравнению с узкими переулками плазмодесм сосуды – просто автобан, и скорость движения вируса стремительно возрастает. Вирус курчавости верхушки свеклы передвигется по сосудам со скоростью более 2 сантиметров в минуту. Вирус табачной мозаики и вирус X картофеля передвигаются по стеблю растений томатов со скоростью примерно 6 сантиметров в час.

Распространение вируса по всему растению занимает обычно несколько дней.

Поселившись в растении, вирус остается в нем до конца жизни этого растения. Обычно вирусы размещаются в цитоплазме зараженных клеток, но некоторые проникают в клеточное ядро и в хлоропласты. В знак своего пребывания вирусы часто образуют в клетках так называемые тельца–включения, внешний вид которых характерен для данного вируса или группы вирусов. Например, вирус Y картофеля или вирус шарки сливы образуют включения в виде "вертушек", которые можно увидеть в световой микроскоп и наличие которых однозначно свидетельствует о вирусной инфекции. Если вируса накапливается очень много, внутри клетки может образоваться настоящий кристалл из вирусных частиц.

Обосновавшись в растении, вирус ведет себя как оккупант: ресурсы растения, предназначенные для внутреннего употребления (для роста, цветения, плодоношения, корнеобразования) он использует в своих целях. Например, содержание белка в листьях растений табака, зараженных вирусом табачной мозаики, практически не меняется. В то же время вирусный белок может составлять до 3/4 белка листьев, то есть синтез вирусного белка происходит за счет нормальных белков растения. Не приходится удивляться, что растение, зараженное вирусом, хуже растет. Некоторые вирусы являются сравнительно мягкими оккупантами. Например, ущерб от заражения вирусом X картофеля бывает столь незначителен, что этот вирус одно время называли "вирусом здорового картофеля". Другие вирусы очень вредны. Одни из самых вредоносных – вирусы, паразитирующие в сосудах. Закупоривая сосуды, они препятствуют свободной циркуляции воды и растворенных в ней гормонов, сахаров и минеральных солей, вызывая пожелтение листьев, задержку роста и всевозможные уродства. Пожелтевшие листья растений картофеля, зараженного вирусом скручивания листьев, часто бывают даже сладкими на вкус из–за избытка сахаров, которые образуются при фотосинтезе, но не успевают своевременно оттекать из листьев из–за уменьшения пропускной способности сосудов.

Растения привязаны к своему местообитанию, они не могут убежать от опасности, и поэтому, чтобы выжить, просто вынуждены были придумать какую–то защиту от заражения вирусами. Похоже, что им это удалось – вирусов много, но растения по–прежнему цветут и пахнут, зеленеют и колосятся, плодоносят и чаще все же радуют глаз земледельца, чем огорчают его.

То, что было описано в предыдущем рассказе, называется системная инфекция. При таком развитии событий вирус попадает в растение, размножается в первично зараженных клетках и, вначале по плазмодесмам, а затем и по сосудам проникает в большинство клеток, постепенно заполоняя все растение. Отныне жизненные ресурсы растения контролируются вирусом. Развиваются выраженные симптомы заболевания.

Однако такой благоприятный для вируса исход предусмотрен не всегда. У многих растений срабатывает система защиты, препятствующая распространению вирусной инфекции.

Как и другие свойства растения, способность защищаться от вируса тоже предопределена генетически. В клетках таких растений постоянно синтезируются белки, способные распознавать те или иные компоненты вирусной частицы. И, как только эти сторожа заметят появление вируса и вступят с ним в контакт, развивается реакция, которую раньше называли реакцией гиперчувствительности или реакцией сверхчувствительности, а теперь называют апоптозом, то есть генетически запрограммированной смертью. Как ни называй, суть проста: клетка, почувствовав, что в нее проник вирус, кончает жизнь самоубийством.

Вирус может размножаться только в живой клетке. В погибшей клетке вирус размножаться не может, поэтому гибель клетки, в которую проник вирус, тормозит его распространение. Но этого мало. Одновременно живые клетки, окружающие погибшую, быстро задраивают переборки, то есть плотно закупоривают плазмодесмы, соединявшие их с погибшей клеткой. И, в дополнение всего, они укрепляют свои клеточные стенки, цементируя их лигнином – веществом, которое и без того входит в состав клеточной стенки растения, но продукция которого многократно усиливается в месте инфекции. В конечном итоге то место на листе, где разворачиваются эти события, через несколько дней будет представлять собой участок омертвелой ткани, окруженный одним или несколькими кольцами обычно более темной окраски. Такое образование называется местным некрозом. Внутри некроза замурован вирус. На этот раз ему не повезло.

Таким образом, растение жертвует ничтожной частью своих клеток во имя выживания всего организма.