Теория вируса и теория предшественника

В своей первой работе Туорт (1915), рассматривая природу открытого им тогда еще не имевшего названия литического фактора, задавался вопросом — подобен ли этот фактор бактериям, простейшим или фильтрующимся вирусам; не является ли он фильтрующейся стадией жизненного цикла пораженного микрококка или, быть может, это бактериальный фермент, образующийся аутокаталитически при разрушении продуцирующего его микроорганизма. Ряд более тщательно разработанных гипотез приведен в к ниге Д'Эрелля (1926). Из них только две сохранили свое значение до настоящего времени: «теория предшественника» и «теория вируса». Живая полемика между сторонниками этих двух теорий длилась много лет; она явилась стимулом для проведения многочисленных экспериментальных работ и породила специальную терминологию.

Согласно теории предшественника, бактериофаги возникают эндогенно: они существуют в бактериях в виде предшественников, которые спонтанно или под влиянием какого-то воздействия превращаются в характерные литические вещества, подобно тому как трипсиноген превращается в трипсин. Эту теорию поддерживали Гильдемейстер (1921), Борде (1925), Нортроп (1939а), Крюгер и Скрибнер (1939), а также Феликс (1953). В большинстве случаев экспериментальное подтверждение этой точки зрения получали при изучении лизогенных бактерий, что и будет рассмотрено ниже.

Согласно вирусной теории, бактериофаги, подобно вирусам растений и животных, представляют собой автономные микроорганизмы, которые являются облигатными паразитами бактерий. Этой теории придерживался Д'Эрелль в самом начале своих исследований, и ее принимали как нечто само собой разумеющееся большинство вирусологов, когда-либо изучавших биологию вирусов. Однако в свете современных данных эта концепция, по сути дела, мало дает, так как в применении к вирусам такие термины, как автономность и паразитизм, трудно поддаются определению. Ниже представлены некоторые современные взгляды, связанные с этими двумя теориями происхождения фагов.

Как часто случается в развитии любой науки, и здесь оказалось, что каждая из конкурирующих гипотез, сама по себе неполноценная, несет в себе зерно истины. Современные представления о природе бактериофага сложились на основе синтеза старых и новых, недавно разработанных положений. Подобно тому как типичная бактерия может существовать в состоянии споры и в вегетативном состоянии, типичный бактериофаг может существовать в трех состояниях профага, вегетативного фага и зрелого фага. В зрелом состоянии фаги существуют вне клетки - хозяина, метаболически они инертны и несколько напоминают споры бактерий. После адсорбции на клетке-хозяине часть фаговой частицы проникает внутрь клетки, где начинает размножаться. Такая размножающаяся внутри клетки частица отличается во многих отношениях от зрелого фага; ее называют вегетативным фагом вследствие присущей ей почти безграничной способности к воспроизведению. Некоторые фаги, названные умеренными, характеризуются способностью существовать в третьем состоянии, а именно в состоянии профага. Инфицируя чувствительную бактериальную клетку, зрелая частица умеренного фага может переходить либо в вегетативное состояние, ведущее к разрушению клетки - хозяина, либо в состояние профага, который входит в наследственно закрепленные симбиотические взаимоотношения с клеткой - хозяином, известные под названием лизогении. Мы говорим здесь о симбиозе, а не о паразитизме, так как легко заметить, что лизогения способствует выживанию и фага, и клетки - хозяина.

Признание того факта, что умеренные фаги способны существовать в трех различных состояниях, служит основой для объединения теории предшественника и теории вируса. Эндогенный предшественник в лизогенных бактериях — это по сути дела профаг определенного умеренного фага. Возможность такого объединения противоположных взглядов ясно предвидели Вернет и Мак - Ки (1929). Правда, остается невыясненным, в какой степени теория предшественника приложима к объяснению инфекции экзогенными фагами.

Недавно проведенные исследования установили выраженное сходство между физическими, химическими и биологическими свойствами бактериофагов и других вирусов. Благодаря этому сходству бактериофаги часто использовались в качестве модели вирусов животных, как это и было, например, в работах по изысканию противовирусных антибиотиков. Хотя до некоторой степени это было оправдано, вряд ли можно проводить подобную аналогию дальше. Судя по данным, изложенным ниже, вполне возможно, что бактериофаги и другие вирусы произошли от совершенно разных предков. Тому факту, что в известных нам бактериофагах содержится ДНК, тогда как в некоторых типичных вирусах растений и животных содержится РНК, следует, пожалуй, придавать больше значения, чем упомянутому выше, скорее случайному, сходству между бактериофагами и вирусами.

~1~ ~2~ ~3~ ~4~ ~5~ ~6~ ~7~ ~8~ ~9~ ~10~ ~11~ ~12~ ~13~ ~14~ ~15~