Анатолий Смородинцев - Мир микробов

Много важных вопросов о биологии вируса, о его взаимоотношении с клеткой было разрешено при помощи метода культуры тканей. Но всё же этот метод очень сложен и не совсем доступен для каждой лаборатории. Нужен большой опыт, чтобы культивировать ткань вне организма, чтобы поддерживать её в десятках пересевов, не заразив из воздуха посторонним микробом. Трудно получить этим методом большое количество вируса, необходимое для приготовления вакцины, предназначенной для предупреждения вирусного заболевания.

Нельзя ли упростить технику культивирования вирусов? Как добиться того, чтобы каждая лаборатория могла изучать эти самые мелкие и самые прихотливые из известных нам форм живой материи?

Выход был найден… в простом курином яйце. Вирусологи установили следующий интересный факт. Почти все вирусы, так разборчиво относившиеся к различным живым клеткам человека и животных, прекрасно размножались в тканях, оболочках и жидкостях развивающегося куриного зародыша. Куриное яйцо с живым эмбрионом оказалось почти универсальной питательной средой для очень многих вирусов. И вот к зоологическому и ботаническому саду вирусологической лаборатории прибавились еще курятник и инкубатор для выращивания эмбрионов.

Благодаря широкому применению выращивания вирусов в куриных эмбрионах во многих случаях оказались ненужными дорогостоящие животные. Тысячи белых мышей удалось заменить куриными яйцами. Куриное яйцо относительно дёшево, его легко достать везде в нужном количестве. Оно не нуждается в корме, в клетках. Яйцо легко применять в опытах: стоит только создать постоянную температуру в инкубаторе — около 38° — и несколько увлажнить воздух, как куриный зародыш оплодотворённого яйца начнёт безотказно развиваться. Замкнутая полость яйца хорошо защищает зародыш от проникновения посторонних бактерий. В отличие от лабораторных животных куриный эмбрион свободен от случайных вирусных инфекций, которые часто путают наблюдателя и служат причиной серьёзных ошибок при изучении вирусов на животных.

Техника заражения куриного эмбриона очень проста. В скорлупе проделывается маленькое отверстие. Шприцем вводится материал, содержащий вирус. Вирус можно ввести и в жидкость, в которой плавает куриный зародыш, и на покрывающие его оболочки, и в желток, и даже в мозг и мышцы самого эмбриона. После заражения отверстие заливается стерильным парафином, и яйцо помещается в инкубатор. Уже за двое-трое суток вирус сильно размножится в яйце, и его концентрация увеличивается в миллионы раз.

Еще не так давно вирусы относились к группе невидимых возбудителей, сейчас это уже не соответствует фактам. Частицы наиболее крупных вирусов (элементарные тельца оспы-ветрянки) хорошо видны даже в обычные оптические микроскопы при особых способах окрашивания. Внешний вид ряда мелких и мельчайших вирусов (вирусы гриппа, бактериофаги, вирус энцефалитов) заснят при помощи электронного микроскопа, дающего увеличение от 20 тысяч до 100 тысяч раз (рис. 32). Электронная микроскопия открыла сложную внутреннюю структуру некоторых вирусов и бактериофагов, напоминающую строение бактерий (рис. 33 и 34). При помощи электронного микроскопа быстро расширяются наши знания о строении вирусов, столь важные для понимания их биологической природы.

Рис. 32. Вирус гриппа в электронном микроскопе

Рис. 33. Кишечная палочка, заражённая бактериофагом, в электронном микроскопе. Частицы бактериофага на поверхности бактериальной клетки (увеличение в 18 тысяч раз)

Рис. 34. Бактериофаг, освободившийся из разрушенных им кишечных палочек. Только в левой части электрономикроскопического снимка осталась одна пока еще целая бактериальная клетка (увеличение в 18 тысяч раз)

Ничтожная величина вирусов требует измерять их диаметр не тысячными долями миллиметра (микронами), как это делается для бактерий, а миллионными долями миллиметра — миллимикронами.

Наиболее крупные по величине вирусы имеют диаметр в 150–250 миллимикрон, вирусы средней величины — 75–150 и вирусы мельчайших размеров — 10–75 миллимикрон.

Если положить рядом, друг около друга, один миллион частиц вируса гриппа, имеющих диаметр 100 миллимикрон, то длина полученной цепочки составит 10 сантиметров. Если это же количество частиц вируса гриппа поместить в шарообразный приёмник, то получится невидимый глазом шарик диаметром в 10 микрон, т. е. немного больше красного кровяного тельца.

Если взять одну клетку шарообразного микроба — кокка — и мысленно заполнить её частицами вирусов различной величины, то окажется, что в клетке одного микроба разместится 1000 частиц вируса гриппа и 1 миллион частиц мельчайшего по своим размерам вируса ящура.

Существенным отличием вирусов от бактерий является их полная неспособность к сапрофитическому существованию. Являясь строгими паразитами, вирусы размножаются лишь в живых клетках восприимчивых к ним животных или растений, которые предоставляют паразиту все необходимые для его размножения питательные и ростовые вещества, включая сюда и ферменты.

Поразительна исключительная избирательность, которую проявляют вирусы к определённым тканям. Так, вирусы оспы и ветрянки поражают кожу и слизистые оболочки ограниченного числа животных, вирус гриппа размножается лишь в эпителии дыхательного тракта, вирусы герпеса, детского паралича, энцефалитов проявляют строгое сродство к ограниченным отделам центральной нервной системы и т. д. Причина такой специализации вирусов к отдельным тканям и клеткам еще покрыта тайной.

В последние годы удалось выделить из листьев табака, поражённого особой мозаичной болезнью, очищенный сложный белок (нуклеопротеид). Он обладает всеми биологическими свойствами возбудителя табачной мозаики (рис. 35). Различные вирусы животных и бактериофаги также оказались сложными белками, резко отличающимися своим строением от белков поражаемых организмов. И такие белки являются возбудителями некоторых заразных заболеваний.

Рис. 35. Вирус табачной мозаики в электронном микроскопе (увеличение в 32 тысячи раз)

Некоторые вирусы человека (возбудители полиомиелита, энцефалитов, жёлтой лихорадки) столь малы, что величина их соответствует одной молекуле сложного белка. Диаметр такой молекулы 8–15 миллимикрон. Если частица наиболее крупного вируса оспы может вместить около 100 тысяч мелких белковых молекул гемоглобина (красящего вещества крови), частица вируса гриппа — около 10 тысяч молекул, то частица вируса полиомиелита — не более 10 молекул гемоглобина.