Коллектив авторов - Автостопом по науке. 70 фактов из истории великих открытий

Вирус поражал культурные растения, хотя начал он это делать явно раньше, чем те стали таковыми. Но тут у его жертв появился новый защитник – человек. За тысячелетия Homo напал на его след, но остановился в недоумении, не видя того, кто этот след оставляет. Нетрудно быть незаметным, имея 300 нанометров в длину!

Но даже не видя вируса, человек пытался поймать заразную частицу. Первым, кто доказал инфекционную природу заболевания табачной мозаики у пасленовых, был немецкий агроном Адольф Майер. Он искал паразита или грибок, смотрел на корни растений, проверял свет, температуру и прочие факторы, а потом, в лучших традициях Роберта Коха, «внезапно сделал открытие, что сок зараженных растений, полученный, если их истолочь в ступке, был, несомненно, инфицирующей субстанцией для здоровых растений».

Майер пропускал сок через фильтровальную бумагу, капал им на чашки, чтобы выделить и вырастить патогенные бактерии, но все было тщетно. Частицы были так малы, что удержать легко ускользающего сквозь поры бумаги виновника было практически невозможно – разве что белок мог быть так мал. Разочарованный, он решил, что белок не может размножаться сам, и не смог найти настоящее объяснение.

В конце XIX века поисками занялся русский ученый Дмитрий Ивановский. Он подошел к делу обстоятельнее, приготовив фарфоровые фильтры, которые использовались для выделения бактерий. Ничто крупнее бактерии не могло просочиться сквозь такие поры. Но и они не могли задержать вирус табачной мозаики. Много раз перепроверив фильтр и не найдя там ни трещин, ни другого брака, Ивановский понял, что частицы слишком малы. Он предположил, что это могла быть очень маленькая бактерия, которая почему-то не хочет культивироваться в лаборатории.

Ивановский рассказал о своей работе в Санкт-Петербургской академии наук в 1892 году. Позже он также изучил таинственные кристаллические включения, которые образуются внутри клеток растений при заражении, и в 1903 году высказал гипотезу, что именно они и связаны с причиной заболевания. Но годом рождения вирусологии все равно считается 1892-й. Правда, само слово virus – «яд» – было придумано Ивановским только в 1898 году. Голландец Мартин Бейеринк, который воспроизвел эксперименты Ивановского, считал вирусы чем-то вроде инфекционной жидкости.

Так вирус табачной мозаики был «пойман с поличным» и постепенно стал знаменитым в микробиологическом мире. В 1908 году был открыт вирус полиомиелита, в 1911 – вирус саркомы Роуса (или саркомы кур), связанный с онкологическим заболеванием. Но лавры первого вируса (хоть и не из листьев пасленовых) принадлежали вирусу табачной мозаики безраздельно.

Ученым повезло, что структура вируса была не слишком сложной. Ровная белковая трубочка со спиральной симметрией и «пружинкой» РНК внутри (см. раздел «Иллюстрации»), никаких икосаэдрических структур и дополнительных «одежд» из украденных у клетки кусков мембраны. Расплести ее удалось вскоре после появления подходящих методов.

В 1935 году вирус табачной мозаики кристаллизовал Уэнделл Стенли. Но вирус продолжал заражать листья табака и после этого, как ни в чем не бывало. Накапливались подтверждения, что ни одна известная бактерия так себя не ведет. Стенли увидел, что объект, вызывающий заражение, состоит почти полностью из белка, и решил, что перед ним фермент, который катализирует собственное размножение. За первую кристаллизацию вируса он получил Нобелевскую премию по химии в 1946 году.

В 1939 году вирус табачной мозаики впервые удалось увидеть в электронный микроскоп, изобретенный восемью годами ранее. Так виновник неурожайности табака потихоньку раскрыл свою личность, но не все его секреты так легко поддались ученым.

Строение вируса смогли разгадать только позже, с помощью кристаллографии. А поскольку одним из самых талантливых кристаллографов середины XX века была Розалинда Франклин, благодаря данным которой Уотсон и Крик смогли понять структуру ДНК, вирусу табачной мозаики повезло, что она решила связать с ним годы изысканий. Она предсказала его внутреннюю пустоту, а позже поняла и то, что его РНК была одноцепочечной.

Параллельно с ней работала и другая группа: Ханс Френкель-Конрат и Робли Уильямс из Беркли. В том же 1955 году они смогли показать, что в вирусе ничего нет, кроме РНК и белка. Они вплотную подошли к пониманию того, как вирусы размножаются, превращая клетку в фабрику своих деталей, которые сами собираются воедино. В 1960 году Френкель-Конрат и Уильямс секвенировали состояющую из 158 аминокислот последовательность вируса – самую длинную из известных на тот момент.

Так небольшой вирус случайно найденный в соке растений, стал удобным объектом для изучения и обрел всемирную славу, превратившись в ключ к пониманию размножения и структуры всего своего царства. Для этого, как оказалось, не нужно быть выдающимся и сложным – ему достаточно было быть доступным для получения и вызывать большие проблемы у культивирующих табак агрономов, чтобы привлечь их внимание.

В апреле 1915 года под небольшим бельгийским городком Ипр германская армия начала наступление в ходе так называемой Второй битвы под Ипром. Согласно поздним данным английской разведки, главной целью немецкого командования было не собственно наступление – военные хотели испытать эффективность нового оружия, которое могло переломить ход позиционной войны.

В этот период войска и Антанты, и Германии окопались по обе стороны фронта. Развитие военных технологий того времени – артиллерии и пулеметов – сделало траншейную войну очень удобной, ведь малое количество обороняющихся, засев в хорошо продуманных укреплениях, могло сдерживать сильно превосходящего их числом противника. Война застопорилась, солдаты месяцами сидели в вырытых окопах, расширяя и углубляя их.

Немцы придумали, как «спасти» ситуацию. Вскоре в руки английской разведки стали попадать метеорологические сводки, касающиеся направления и устойчивости ветра. Позже стали попадаться пленные и дезертиры, рассказывавшие о разрушительном оружии, которое было спрятано во врытых в землю цилиндрах. Но союзники не обращали внимания на эти сообщения.

22 апреля погода наконец стала «благоприятной». Французские колониальные солдаты, находившиеся на позициях в северо-восточной части Ипрского выступа, увидели приближающееся зеленоватое облако. Многие любопытствовали, что же это такое, и мысли о том, что нужно бежать, у солдат не возникло. Пока облако не добралось до траншей.

Хлор, а это был он, вызывал отек слизистых оболочек, кашель и удушье. Те, кто не бежал, падали и умирали. «Лица, руки людей были глянцевого серо-черного цвета, рты открыты, глаза покрыты свинцовой глазурью, все вокруг металось, кружилось, борясь за жизнь. Зрелище было пугающим, все эти ужасные почерневшие лица, стенавшие и молящие о помощи… Воздействие газа заключается в заполнении легких водянистой слизистой жидкостью, которая постепенно заполняет все легкие, из-за этого происходит удушение, вследствие чего люди умирали в течение одного или двух дней», – вспоминали очевидцы событий. Французы потеряли в тот день около трех тысяч человек (по сообщениям немцев – пять тысяч). «В этот момент наука утратила свою невинность», – отметил историк науки Эрнст Петер Фишер.