Вирус табачной мозаики был открыт ивановским

Естествознание так ясно показывает,
что самое таинственное,
самое волшебное протекает необыкновенно просто,
открыто и без всякой магии.

Коль много микроскоп нам тайности открыл.

М.В. Ломоносов

В ХVII столетии в семье голландского ремесленника Левенгука родился мальчик. Его назвали Антоний. Он стал галантерейщиком, когда вырос. Но всю жизнь Антоний увлекался шлифовкой увеличительных стекол. В этом деле он достиг необычайных успехов. Его двояковыпуклые линзы давали четкие, ясные изображения с увеличением до 300 раз. Это гораздо больше, чем можно было получить с помощью доступных тогда двухлинзовых микроскопов.

С помощью своих линз Левенгук увидел многое, до того невидимое. Он смог увидеть даже бактерии – им описаны бациллы, кокки и спириллы. Способ изготовления линз Левенгук держал в секрете, поэтому вновь увидеть бактерии ученые смогли лишь в XIX в., когда научились делать хорошие микроскопы. Работы Левенгука открыли путь к исследованиям нового мира – мира микроорганизмов.

. Его имя в науке о вирусах следует рассматривать почти в том же свете, как имена Пастера и Коха в бактериологии. Имеются все основания считать Ивановского отцом новой науки – вирусологии.

У.Стэнли

В 1887 г. в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь: листья растений покрывались сложным абстрактным рисунком, растекавшимся по листу, словно краска, переливающаяся с одного листа на другой, от одного растения к другому. Сельское хозяйство несло большие убытки.

На место происшествия был направлен выпускник Санкт-Петербургского университета Д.И. Ивановский. Молодой ученый решил выяснить, какая бактерия вызывает болезнь табака. Надо отметить, что расцвет микробиологии пришелся на конец XIХ столетия. Микроскоп есть, методы приготовления и окраски препаратов известны. Стало быть, доказать микробную природу поражения будет нетрудно. Однако задача оказалась весьма не простой.

Ивановский фильтрует сок из больных листьев через этот фильтр. Идея проста, профильтрованный сок не должен содержать микробов. И, следовательно, не сможет заразить здоровые листья табака. Но к изумлению исследователя, при нанесении капли абсолютно прозрачной жидкости на здоровые листья на них появляется характерный абстрактный рисунок, т.е. развивается болезнь. Вывод один – в отфильтрованном соке растения есть неизвестные микробы – возбудители мозаичной болезни табака (ВТМ).

Однако вирусы по-прежнему оставались неуловимыми и загадочными, ведь они крайне малы, их невозможно увидеть в световом микроскопе. Вот и получилось, что вирусы стали одними из первых биологических объектов, исследованных с помощью электронного микроскопа после его изобретения в 30-х гг. ушедшего столетия.

И задом наперед, совсем наоборот.
Если бы это было так,
это бы еще ничего, а если бы ничего,
оно бы так и было, но так как это не так,
так оно и не этак! Такова логика вещей.

Вирусы – мельчайшие живые организмы. Их размеры меньше половины длины световой волны, поэтому их измеряют в нанометрах (1 нм = 10-9 м). Размеры вирусов колеблются в пределах от 20 до 300 нм. Вирусы не способны расти на искусственных питательных средах и развиваются только в живых клетках.

Таким образом, два критерия, по которым вирусы были ранее выделены среди микроорганизмов, потерпели фиаско. Возникают вопросы: кто или что такое вирусы и чем они отличаются от других представителей микромира?

Вирусы устроены довольно просто. Самые простые состоят из нуклеиновых кислот и белков. Генетический аппарат вирусов представлен различными формами нуклеиновых кислот, такого разнообразия нет у других форм жизни. Как известно, у растений и животных генетический аппарат состоит из двухнитчатой ДНК, а РНК, выполняющая роль переносчика информации, всегда однонитчатая. У вирусов же природа будто бы опробовала все возможные варианты нуклеиновых кислот: одно- и двухнитчатая РНК, одно- и двухнитчатая ДНК. При этом ДНК может быть либо линейной, либо замкнутой в кольцо.

ДНК или РНК составляют сердцевину вируса, окруженную защитной белковой оболочкой – капсидом. Полностью сформированная вирусная частица называется вирионом. Некоторые вирусы (герпеса или гриппа) имеют также липопротеидную оболочку, образующуюся из плазматической мембраны клетки-хозяина. Вирусы, в отличие от всех остальных организмов, не имеют клеточного строения.

Оболочка вируса часто может быть построена из повторяющихся идентичных субъединиц – капсомеров. Из них образуются структуры с высокой степенью симметрии. Эти структуры и способны кристаллизоваться, что и обнаружил Д.И. Ивановский. Это свойство вирусов использовали для изучения их строения методами кристаллографии, основанными на применении рентгеновских лучей, и электронной микроскопии.

1. Для борьбы с инфекциями люди с давних пор использовали разные дезинфицирующие средства. Сравнительно недавно для этих целей применяли 3–5%-ный раствор фенола (карболку), убивающий все микроорганизмы, а для обеззараживания небольших ран – различные спиртовые настойки.

У вирусов все не так! Нуклеиновую кислоту вируса выделяют с помощью фенола и хранят в спирту!

2. Антибиотики, убивающие бактерии, безвредны для вирусов.

Схема 1. Гибридизация вирусов

Оказалось, что такие гибриды образуются и естественным путем, вызывая хронические вирусные болезни.

Вирионы – обычно симметричные тела, состоящие, как указано выше, из повторяющихся элементов – капсомеров. В основе строения вирионов, определяемого взаимодействиями белков между собой и с нуклеиновыми кислотами, лежат законы термодинамики, определяющие правильную кристаллообразную структуру вирионов. Эти структуры образуются в результате самосборки. Возможные ошибки во время этого процесса исправляются также в результате действия законов термодинамики. Кроме того, законы термодинамики объясняют и реконструкцию исходной структуры вириона при смешивании его отдельных составных частей.

Сложные вирусы – вирусы гриппа и парагриппа, рабдовирусы, вирус оспы и бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии). Вирус оспы – гигант среди вирусов.

Разделы: Биология

Тип урока: изучение нового материала.

Вид урока: по форме проведения носит проблемный характер.

Цели урока:

• ознакомление учащихся с научными методами познания, на примере открытия вирусов;
• привлечение внимания к этой проблеме.

Задачи урока:

• ознакомить с путями исследования на примере открытия вирусов табачной мозаики;
• продолжить работу над развитием умений системного анализа при обсуждении поставленной проблемы,
• вступать и вести диалог;
• развивать навыки самообразования, самоанализа, самоконтроля, воспитания, речи, творческие способностей учащихся;
• воспитывать уважение к людям науки, их достижениям;
• продолжать формирование умения работать в коллективе, принимать совместное решение.

Оборудование:

• таблицы Вирусы, Бактерии,
• над доской слова Ал. Эйнштейна,
• на доске информационная справка, схема научного метода, схема биологического эксперимента.

Словесная схема урока: на каждой парте:

• информационная справка,
• схема научного метода, словарь используемых терминов,
• схема биологического эксперимента

Учитель вводит в урок элементы исторической ситуации, что позволяет раскрыть противоречивость и диалектичность процесса познания.

Урок начинается с информационной (исторической) справки учителя.

1887 год
Крым, юг России, Украины, Бесарабия
Плантации табака

Растения поражены неизвестной болезнью

Поражались листья:
1) светло-зеленые пятна
2) отмирание верхушек

Сельское хозяйство несло убытки

Исследовать заболевание предложили студенту С.-Петербургского Университета
Дмитрию Иосифовичу Ивановскому

Удалось показать, что растения поражены не одной, а двумя болезнями:

Учителем создается ситуация для формулирования проблемы урока.

Учитель: Представьте себе, что мы на табачной плантации, где растения поражены неизвестной болезнью. Что нам предстоит сделать?

Учащиеся: Достаточно быстро формулируют проблему, стоящую перед ними.

Проблема: Обнаружить возбудителя болезни табака.

Учитель: Вы сформулировали проблему, стоящую перед нами. Попытаемся найти пути решения этой проблемы.

Учитель вступает в диалог с классом.

Учащиеся пришли к единому мнению, начать работу па плантации с микроскопических исследований, обосновав свое решение тем, что им приходилось работать с микроскопом, и он дает возможность обнаружить возбудителей болезни.

Учитель: Д.И. Ивановским было подготовлено огромное количество препаратов из больных листьев, но это не принесло удачи.

Вопрос: Что не смог рассмотреть с помощью микроскопа ученый?

Ответ учащихся не вызывал сомнений: Ученый не обнаружил возбудителя болезни.

Учитель: Возвращаемся к факту, что на табачной плантации существует болезнь. Давайте уточним.

Вопрос: На плантации какие растения?

Ответ учащихся: Здоровые и больные.

Вопрос: Как отличили больные растения от здоровых?

Ответ: По листьям, методом наблюдений.

Вопрос: Какое предположение можно выдвинуть, основываясь на том, что у больных растений в основном поражены листья? Не забудьте связать с нашей проблемой.

Ученики: После долгих обсуждений пришли к выводу, что возбудитель болезни находится в соке больных листьев, и это можно доказать, заразив этим соком здоровые растения.

Учитель: Через 10–15 дней растения, у которых листья натерты соком больных листьев, заболевали.

Вопрос: Когда мы встречаем такую картину?

Учащиеся: После обсуждения вспоминают, что это похоже на инфекционное заболевание. Так протекает инкубационный период болезни.

Вопрос: Что вы смогли этим доказать?

Учащиеся: Доказали, что инфекционное начало в больных листьях.

Учитель: Но как передается инфекция в природе?

Вопрос: Ведь там никто не выжимает сок из больных листьев и не наносит его на здоровые.

Класс ищет пути решения. Одно из них – передача инфекции от больных растений к здоровым через корневую систему.

Обсуждаем: Почему в поле это будет труднее проверить? Что можно предпринять?

Выясняем: Можно посадить в один горшок несколько больных и здоровых растений, корневые системы переплетаются (хорошо видно при пересадке). Образуется один сплошной клубок. Есть возможность заразиться.

Учитель: Все это проделал и Ивановский, но ни одно из здоровых растений не заболело.

Выступает заранее подготовленный ученик: Д.И. Ивановский решил проверить, передается ли инфекция через семена?

1. Выбирает участок среди больных растений и ставит на нем серию тщательно продуманных опытов.
2. Во избежании перекрестного опыления цветы больных и здоровых растений изолировал бумажными колпачками, таким образом, они могли опыляться только собственной пыльцой.
3. Собрал созревшие семена отдельно от больных и отдельно от здоровых растений.
4. Высеял их на далеко отстоящих друг от друга участках.
5. Наблюдал за всходами и развитием.
6. Наблюдения показали, что все растения здоровы.

Учащиеся приходят к выводу самостоятельно.

Вывод учащихся: Болезнь не передается через корневую систему, не передается она и через семена (репродуктивный орган). Следовательно, болезнь не наследственная.

Информация учителя: Шли годы упорного труда, а как происходит заражение табака все еще не было выяснено. На помощь ученому пришли наблюдательные крестьяне. Они подсказали, что заболевание поражает преимущественно поля, на которых в предыдущие годы высевали табак.

Вопрос: Как инфекция попадает в почву?

Учащиеся: Работают над вопросом, пытаются сами доказать, как инфекция попадает в почву?

Сопоставив высказывания крестьян со своими опытами, ученый пришел к выводу, что инфекция попадает в почву вместе с больными листьями.

3) закопал на другом участке в землю рядом со здоровыми растениями.

Через некоторое время все растения оказались пораженными, теперь все стало ясно.

Вопрос учителя: Что стало ясным?

Учащиеся: Обобщают полученные данные и приходят к выводу, что действительно инфекция в почву попадает через листья.

Далее учащиеся дают рекомендации.

Они сводятся к:

1. удалению с поля зараженных листьев,
2. немедленному их сжиганию,
3. избегать посева табака по табаку (соблюдать севооборот).

Учитель: Мы решили с вами основную проблему, поставленную на уроке?

Учащиеся (уточняют): Основная проблема найти возбудителя болезни табака. А его еще не обнаружили.

Ученый прибегает к испытанному приему, предложенному в лаборатории Пастера – фильтрация через бактериальный фильтр с крайне мелкими порами. Опыты повторялись многократно. С помощью фильтра с крайне мелкими порами фильтровали сок больных растений. Но каждый раз они давали один и тот же результат. Нанесение профильтрованного сока на листья растений во всех случаях вызывало заболевание.

Вопрос учителя: Каких результатов хотел добиться ученый, многократно фильтруя сок больных растений?

Ответ учащихся: Возбудитель в соке есть, но не видим. Очень мал, раз прошел через бактериальный фильтр.

Учитель: Ивановский дает название возбудителю – фильтрующиеся вирусы. Это был 1892 год. Позже слово фильтрующиеся убрали, стали называть просто ВИРУСЫ.

Ученый не увидел вируса, но доказал, что он есть. Проблема была решена (на решение ее потребовалось 5 лет).

Уместны слова Альберта Энштейна “Умение ставить новые вопросы, видеть новые возможности, рассматривать старые проблемы под новым углом зрения требует творческого воображения и приводит к подлинным успехам в науке”.

Учитель подводит учащегося к закреплению изученного материала в виде схемы.

Воспроизводим материал урока в виде словесной схемы на доске и в тетрадях.

Открытие вирусов

Вопрос учителя: Ивановский открыл вирусы, не видя их. Где в науке были сделаны такие же открытия?

Возможные ответы учащихся: Мендель – опыты с горохом, передача наследственных признаков (объяснить не мог, не знал о генах). Менделеев предсказал существование химических элементов (галлий, германий, скандий). Кеплер в лаборатории предсказал местонахождение планеты Уран.

Учитель переходит к следующему этапу урока. Изучение научного метода познания.

Учащимся предлагается схема на доске в качестве дидактического материала с кратким обсуждением каждого этапа исследования с используемыми терминами.

Учитель предлагает школьникам ознакомиться со схемой научного метода.

Схема проведения биологического эксперимента

Используемые термины.

• Рассматривание – внимательное разглядывание объекта.
• Наблюдение – осуществление контроля за происходящим.
• Исследование – изучение строения, явления.
• Экспериментирование – добиться постоянства неизменяемых факторов в ходе опыта.
• Гипотеза – предположение, предугадывание.

Учитель: Подведем итог. Значимые научные результаты можно получить лишь после нескольких серий опытов с обработкой полученных результатов. Ивановский открыл вирусы, не видя их. Мы познакомились с его открытием, рассмотрели научные методы и порядок проведения эксперимента.

На следующем этапе урока учитель предлагает с целью закрепления и отработки навыков применения научных методов познания.

Следующий этап урока - работа в группах (по желанию).

Предлагается 2 вопроса.

1-й вопрос:

1. Внимательно изучите:

а) схематическое изображение научного метода,

б) словарь используемых терминов.

2. Запишите в тетрадь научные методы, которые применял Д.И. Ивановский при открытии вируса табачной мозаики.

2-й вопрос:

1. Рассмотрите схематическое изображение научного метода, схему биологического эксперимента.

2. Запишите в тетради ход проведения биологического эксперимента Ивановского (на выбор)

б) с семенами табака,

в) с листьями табака.

Учитель: С тех пор как были открыты вирусы прошло немало времени. Но споры вокруг них не прекращаются. Что же такое вирус?

Предлагается работа с учебником и рисунками. Сравнить строение бактерии и вируса. Рассмотрев рисунки, предложить вопросы для сравнения (каждая группа сдает вопросы учителю).

Выставление оценок за урок.

Домашнее задание.

Вопросы:

1. Что такое вирус с точки зрения современной науки?

2. Ни один из известных вирусов не способен к самостоятельному существованию. Почему?

3. Являются ли вирусы живыми?

Задание.

1. Выберите любой вопрос из трех.

2. Используя материал учебника Ю.И. Полянский стр. 144–145, Д.К. Беляев стр. 115.

3. Дополнительная литература

• П.Кемп, К.Армс. “Введение в биологию”, стр. 354–356.
• Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлер. Биология ч.1, стр. 28–31.
• Биология справочник школьника и студента пол редакцией З.Бреме, И.Мейнке.
• М.Н. Козлов. “Живые организмы” Мир знаний.

Постарайтесь дать обоснованный ответ на выбранный вами вопрос.

Представьте его в виде рисунка, схемы, краткой информации.

Урок заканчивается самоанализом.

Вопросы:

1. Какой момент урока вызвал у вас наибольший интерес?

2. Какими научными методами и где вы пользуетесь?

Вирус (лат. virus — яд) — неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток. Вирусы поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий и архей (вирусы бактерий обычно называют бактериофагами). Обнаружены также вирусы, способные реплицироваться только в присутствии других вирусов (вирусы-сателлиты).

Со времени публикации в 1892 году статьи Дмитрия Ивановского, описывающей небактериальный патоген растений табака, и открытия в 1898 году Мартином Бейеринком вируса табачной мозаики были детально описаны более 6 тысяч видов вирусов, хотя предполагают, что их существует более ста миллионов. Вирусы обнаружены почти в каждой экосистеме на Земле, они являются самой многочисленной биологической формой. Изучением вирусов занимается наука вирусология, раздел микробиологии.

У животных вирусные инфекции вызывают иммунный ответ, который чаще всего приводит к уничтожению болезнетворного вируса. Иммунный ответ также можно вызвать вакцинами, дающими активный приобретённый иммунитет против конкретной вирусной инфекции. Однако некоторым вирусам, в том числе вирусу иммунодефицита человека и возбудителям вирусных гепатитов, удаётся ускользнуть от иммунного ответа, вызывая хроническую болезнь. Антибиотики не действуют на вирусы, однако было разработано несколько противовирусных препаратов.

К концу XIX века было известно, что вирусы обладают инфекционными свойствами, способны проходить через фильтры и нуждаются в живом хозяине для размножения. В то время вирусы в исследовательских целях культивировали только в растениях и животных. В 1906 году Росс Грэнвилл Гаррисон изобрёл метод выращивания тканей в лимфе, и в 1913 году Штейнард, Израэли и Ламберт использовали этот метод при выращивании вируса осповакцины на фрагментах ткани роговицы морских свинок. В 1928 году Г. Б. Мэйтланд и М. К. Мэйтланд вырастили вирус осповакцины на суспензии из измельчённых куриных почек. Этот метод не применялся широко до конца 1950-х годов, когда в больших масштабах стали выращивать полиовирус для производства вакцины.

Другое крупное достижение принадлежит американскому патологу Эрнесту Уильяму Гудпасчеру; в 1939 г он вырастил вирус гриппа и несколько других вирусов в оплодотворённых куриных яйцах. В 1949 году Джон Франклин Эндерс, Томас Уэллер и Фредерик Роббинс вырастили полиовирус на культуре клеток зародыша человека. Это был первый вирус, выращенный не на тканях животных или яйцах. Эта работа дала возможность Джонасу Солку создать эффективную полиовакцину (вакцину против полиомиелита).

Первые изображения вирусов были получены после изобретения электронного микроскопа немецкими инженерами Эрнстом Руской и Максом Кноллем. В 1935 году американский биохимик и вирусолог Уэнделл Мередит Стэнли тщательно изучил вирус табачной мозаики и обнаружил, что он по большей части состоит из белка. Спустя короткое время этот вирус был разделён на белковую и РНК-составляющую. Вирус табачной мозаики был кристаллизован первым среди вирусов, что позволило многое узнать о его структуре. Первая рентгенограмма кристаллизованного вируса была получена Берналем и Фэнкухеном в конце 1930-х годов. На основании полученных ею изображений Розалинд Франклин в 1955 году определила полную структуру вируса. В том же году Хайнц Френкель-Конрат и Робли Уилльямс показали, что очищенная РНК вируса табачной мозаики и белок оболочки способны к самосборке в функциональный вирус. Это позволило им предположить, что подобный механизм лежит в основе сборки вирусов внутри клеток-хозяев.

Вторая половина XX века стала периодом расцвета вирусологии. В то время было открыто свыше 2000 видов вирусов животных, растений и бактерий. В 1957 году были открыты лошадиный артеривирус и возбудитель вирусной диареи коров (пестивирус). В 1963 году Барух Бламберг открыл вирус гепатита B, а в 1965 году Хоуард Темин описал первый ретровирус. В 1970 году Темин и Дейвид Балтимор независимо друг от друга описали обратную транскриптазу, ключевой фермент, с помощью которого ретровирусы синтезируют ДНК-копии своих РНК. В 1983 году группа учёных во главе с Люком Монтанье из Института Пастера во Франции впервые выделила ретровирус, известный сейчас как ВИЧ.

В 2002 году в Нью-Йоркском университете был создан первый синтетический вирус (вирус полиомиелита).

Вирусы найдены везде, где есть жизнь, и, вероятно, вирусы существуют с момента появления первых живых клеток[37]. Происхождение вирусов неясно, поскольку они не оставляют каких бы то ни было ископаемых остатков, а их родственные связи можно изучать только методами молекулярной филогенетики.

Вирус табачной мозаики

По легенде, когда в 1492 году Христофор Колумб высадился на берег Кубы, к нему навстречу вышли индейцы, курившие табачные листья, свернутые в виде грубой сигары. Такие сигары назывались "табакос", откуда и произошло слово "табак". По другой версии, "табако" назывались трубки, набитые табачной крошкой, которые при курении вставлялись в ноздри. Табакокурение – ив бытовых, и в религиозных целях – было распространено по всей доколумбовой Америке. Трубку для курения использовали племена ацтеков и майя. Ирокезы зажигали табак, чтобы умилостивить бога войны.

Впервые семена табака (размером они примерно с маковое зернышко или даже мельче) оказались в Испании в 1518 году. В 1560 году французский посланник при португальском дворе в Лиссабоне Жан Нико прислал семена табака в Париж королеве–матери Екатерине Медичи. Доктора начали советовать курить "целебную траву" от астмы и других болезней. "Лекарство" понравилось, курение вошло в моду. Появились новые сорта табака. Площади под его посевами стали быстро расти, и к концу XIX века культура табака широко распространилась по всей Европе.

Модель вируса табачной мозаики: молекулы белка оболочки (1) уложены по спирали; внутри частицы уложена нить РНК (2)

Табак, однако, сам стал болеть. На молодых листьях появлялось мозаичное чередование темно–зеленых и светло–зеленых участков. Из–за их разной толщины лист приобретал гофрированный вид. Адольф Майер, немец, работавший в Голландии, в 1886 году описал это заболевание, дал ему название – "табачная мозаика" – и установил его инфекционную природу: оказалось, что мозаику можно вызвать у здоровых Табаков инъекцией в жилки их листьев сока больного растения.

Между тем болезнь проникла в южные регионы Российской империи – на Украину, в Молдавию, в Крым. И тогда Департамент земледелия направил в Крым молодого ученого Дмитрия Иосифовича Ивановского для изучения заболевания табака и разработки мер борьбы с ним. В 1892 году Д.И. Ивановский подтвердил данные Майера об инфекционной природе заболевания; установил, что основные источники заражения – это больные растения и почва; предложил меры борьбы: уничтожение зараженных растений, замена почвы в теплицах, севооборот. Самое же, как оказалось, главное открытие состояло в следующем: он установил, что неизвестный возбудитель заболевания проходит сквозь мельчайшие норы фарфорового фильтра, непроницаемого для всех известных к тому времени микробов. Такие фильтры были изобретены в Пастеровском институте в Париже, что позволило микробиологам получать фильтраты, не содержащие бактерий. Любую инфекционную жидкость можно было проверить на присутствие в них болезнетворных бактерий, пропустив ее через эти фильтры. Если фильтрат оказывался неинфекционным, это указывало на то, что в исходной жидкости содержится бактерия–возбудитель.

Ивановский обнаружил, что профильтрованный экстракт полностью сохранил свою инфекционность, то есть им можно было заразить другие растения. Ивановский решил, что возбудителем мозаичной болезни табака является очень мелкий микроорганизм.

Местные некрозы на листе табака – реакция растения на заражение вирусом табачной мозаики

В 1898 году голландский микробиолог Мартин Бейеринк подтвердил данные Дмитрия Ивановского и предположил, что заболевание вызывается не мелкой бактерией, а "жидким живым инфекционным началом", который Бейеринк назвал "вирусом" ("вирус" по–латыни означает "яд").

В России считают, что вирус табачной мозаики (ВТМ) открыл Ивановский в 1892 году. На Западе приоритет безусловно отдают Бейеринку. Именно в августе 1998 года в Эдинбурге, в Шотландии, был проведен международный симпозиум, посвященный столетию открытия вируса табачной мозаики.

На этом фрагменте палочковидной частицы вируса табачной мозаики видны: уложенный в регулярную спираль белок оболочки (1), внутренний канал вирусной частицы (2) и канавка, в которую укладывается нить вирусной РНК (3)

Частицы ВТМ – это круглые прямые палочки длиной 300 и толщиной 18 нанометров. Они представляют собой агрегат из 2100 молекул белка оболочки, которые уложены в спираль вокруг заполненного водой канала, проходящего вдоль длинной оси вириона. Генетический материал вируса – однонитевая молекула РНК – уложена внутри спирали из белковых молекул на расстоянии 4 нанометров от центральной оси.

Конечно, сейчас вирусу табачной мозаики далеко до "популярности" вируса гриппа или вируса иммунодефицита человека – истинных антигероев нашего времени.

А между тем вирус табачной мозаики был первым вирусом, который был открыт, с которого вообще пошло понятие "вирус".

Мозаика чередования темных и светлых участков на листе табака, зараженного вирусом табачной мозаики

Многое из того, что мы знаем о вирусах, впервые было обнаружено при изучении именно вируса табачной мозаики. Этот вирус был первым, который удалось не просто выделить из зараженного растения, но и очистить от всех примесей растительного происхождения. Вирус табачной мозаики был первым, который удалось наблюдать в недавно изобретенный электронный микроскоп. Произошло это в 1939 году. Вирус табачной мозаики был первым вирусом, который удалось разобрать на части – белок и нуклеиновую кислоту, и вновь собрать полноценную инфекционную вирусную частицу. При заражении растений РНК вируса табачной мозаики впервые было показано, что именно нуклеиновая кислота несет генетическую информацию и что именно она ответственна за инфекционность вируса. До сих пор, хотя в нем всего–то три гена, вирус табачной мозаики является излюбленным объектом изучения вирусологов во всем мире.

Возьмите сигарету или сигару, лучше низкосортную, и разотрите табак с небольшим количеством воды. Тем, что получилось, натрите листья томатов или петунии. Если в табаке есть вирус табачной мозаики, то через несколько дней на зараженных растениях образуются некротические или хлоротические пятна, а затем на всем растении может развиться мозаика. Поскольку многие курительные табаки содержат вирус табачной мозаики, в теплицах даже запрещается курение. Можно пойти на рынок, купить помидоры или огурцы (лучше всего тепличные!) и, растерев мякоть, проделать все то же самое, что и с табаком. Или, например, подорожник, который просто растет под ногами, – тоже годится для опыта, потому что он тоже заражается вирусом табачной мозаики. Правда, не стоит производить такие опыты на дачном участке, потому что вирус табачной мозаики исключительно заразен, а лучше примоститься где–нибудь в укромном уголке, на подоконнике, используя рассаду, которую не жалко, которая и заражается, кстати, легче, чем взрослые растения.

содержание

Пионеры

Несмотря на других его успехи, Луи Пастер (1822-1895) не смогло найти возбудитель для бешенства и размышлял о патогене слишком мал , чтобы быть обнаружено с помощью микроскопа. В 1884 году французский микробиолог Чарльз Chamberland (1851-1931) изобрел фильтр - известный сегодня как фильтр Chamberland - который имел поры меньше , чем бактерии. Таким образом, он мог пройти раствор , содержащий бактерии через фильтр и полностью удалить их из раствора.

В 1898 году голландский микробиолог Бейеринк (1851-1931), преподаватель микробиологии в сельскохозяйственной школе в Вагенинген повторил эксперименты по Адольф Майер и убедилась , что фильтрат содержит новую форму инфекционного агента. Он заметил , что агент умножаются только в клетках , которые были делящихся и он назвал его возбудитель инфекции вивум Fluidum (растворимый живой зародыш) и повторно ввел слово вирус . Бейеринк утверждал , что вирусы были жидкости в природе, теория позже дискредитирован американским биохимиком и вирусолог Уэнделл Мередит Стэнли (1904-1971), который доказал , что они были на самом деле, частицы. В том же году Фридрих Лефлер (1852-1915) и Пол Frosch (1860-1928) прошли первый вирус животного через подобный фильтр и обнаружили причину ящура .

В 1881 году Карлос Финлей (1833-1915), кубинский врач, первый провели и опубликовали исследование , которое было указано , что москиты несли причину желтой лихорадки, теория доказана в 1900 году комиссией во главе с Уолтера Рида (1851-1902). В течение 1901 и 1902, Уильям Кроуфорд Горгас (1854-1920) организовал уничтожение нерестилищ москитов на Кубе, что резко снизило распространенность заболевания. Горгас позже организовал ликвидацию комаров из Панамы, что позволило Панамский канал будет открыт в 1914 году вирус был окончательно выделен Max Theiler (1899-1972) в 1932 году , который продолжал развивать успешную вакцину.

С 1950 - х до 1960 - х годов, Честер М. Southam , известный вирусолог, впрыскивается злокачественные HeLa клеток в больных раком, здоровых лиц и заключенных из Огайо тюрьмы , чтобы наблюдать , если рак может быть передан. Он также рассматривает , если один может стать невосприимчивым к раку путем развития приобретенного иммунного ответа в надежде на создание вакцины против рака.

Бактериофаги

вирусов растений

Важность вируса табачной мозаики в истории вирусов не может быть преувеличена. Это был первый вирус , чтобы быть обнаруженным, и в первую очередь кристаллизуется и его структура , показанная в деталях. Первые рентгенограммы фотографии кристаллизованного вируса были получены путем Бернал и Fankuchen в 1941 году на основе ее картины, Розалинд Франклин обнаружил полную структуру вируса в 1955 г. В том же году, Хайнц Фраенкел Конрю и Роблите Уильямс показал , что очищенный табачной мозаики РНК вируса и его белка оболочки может собрать самостоятельно сформировать функциональные вирусов, предполагая , что этот простой механизм, вероятно , средства , с помощью которых вирусы были созданы в своих клетках - хозяевах.

К 1935 году, как думали многие болезни растений , которые будут вызваны вирусами. В 1922 году Джон Kunkel Малый (1869-1938) обнаружил , что насекомые могут выступать в качестве переносчиков и передачи вируса растений. В следующем десятилетии были показаны многие болезни растений , чтобы быть вызваны вирусами , которые были проведены насекомыми и в 1939 году, Фрэнсис Холмс , пионер в области вирусологии растений, описанных 129 вирусов , которые вызвали заболевание растений. Современное интенсивное сельское хозяйство обеспечивает богатую среду для многих вирусов растений. В 1948 году , в штате Канзас, США, 7% урожая пшеницы был разрушен вирусом мозаики пшеницы штрихом . Вирус распространяется клещами под названием Aceria tulipae .

В 1970 году русский завод вирусолог Иосиф Атабеков обнаружил , что многие вирусы растений инфицируют только один вид растения - хозяина. Международный комитет по таксономии вирусов теперь распознает более 900 вирусов растений.

20 век

К концу 19 - го века, вирусы были определены с точки зрения их инфекционность , их способность быть отфильтрованы, и их потребность в живых хозяев. До это времени вирусы были только выращивают в растениях и животных, но в 1906 году, Росс Гаррисон (1870-1959) изобрел способ выращивания ткани в лимфе , а в 1913 году, E, C Штайнхардт Израэль и РА Lambert использовал этот метод , чтобы вырастить коровьей вирус в фрагментах свинка ткани роговицы. В 1928 году, HB и MC Мейтленд выросли вирус коровьей оспы в суспензиях почек фаршевых кур. Их метод не был широко принят до 1950 года , когда вирус полиомиелит был выращен в больших масштабах для производства вакцин. В 1941-42, Джордж Херст (1909-94) разработал анализы на основе гемагглютинации для количественной оценки широкого спектра вирусов, а также вирус-специфических антител в сыворотке крови.

Хотя вирус гриппа , который вызвал 1918-1919 пандемию гриппа не был обнаружен до 1930 года , описание болезни и последующих исследований было доказано , что виноватое. Пандемия унесла жизни 40-50 миллионов людей меньше , чем за год, но доказательство того, что это было вызвано вирусом , не было получено до 1933. гемофильное не является оппортунистической бактерией , которая обычно следует гриппозной инфекции; это привело выдающийся немецкий бактериолог Ричард Пфайфер (1858-1945) к неверному выводу о том , что эта бактерия стала причиной гриппа. Основной прорыв произошел в 1931 году, когда американский патолог Эрнест Уильям Гудпасчера вырос грипп и несколько других вирусов в яйцах оплодотворенных куриных. Херст идентифицировали ферментативную активность , связанную с вирусной частицы, а затем охарактеризовать как нейраминидазы , первой демонстрацией того, что вирусы могут содержать ферменты. Бёрнет показал в начале 1950 - х годов , что вирус рекомбинацией на высоких частотах, и Херст позже сделал вывод , что она имеет сегментированный геном.

В 1949 году Джон Ф. Эндерс (1897-1985) Томас Weller (1915-2008), и Фредерик Роббинс (1916-2003) вырос против полиомиелита вирус впервые в культуре клеток эмбриона человека, первый вирус быть выращены без использования твердого ткани животных или яйцо. Заражение полиовируса наиболее часто вызывает мягкие симптомы. Это не было известно до тех пор , вирус не был выделен в культуре клеток и были показаны многие люди имели легкие инфекции , которые не приводят к полиомиелиту. Но, в отличие от других вирусных инфекций, заболеваемость полиомиелитом - реже тяжелая форма инфекции - увеличилась в 20 - м веке и достиг пика в 1952 году на изобретение клеточной культуры системы для выращивания вируса позволило Йонас Солк (1914-1995 ) , чтобы сделать эффективную вакцину против полиомиелита .

Денис Парсонс Беркитта (1911-1993) родился в Эннискиллен, графство Фермана, Ирландия. Он был первым , чтобы описать тип рака , который теперь носит его имя лимфома Беркитта . Этот тип рака был эндемичным в экваториальной Африке и был самым распространенным злокачественность детей в начале 1960 - х годов. В попытке найти причину рака, Беркитта послал клетки из опухоли Энтони Эпштейн (б. 1921) британский вирусолог, который вместе с Ивонн Барр и Берт Аконг (1928-1996), и после многих неудач, обнаруженных вирусов что напоминало вирус герпеса в жидкости , которая окружала клетки. Позже вирус было показано, что ранее непризнанный вирус герпеса, который теперь называется вирусом Эпштейна-Барр . Удивительно, вирус Эпштейн-Барр является очень распространенными , но относительно мягкими инфекциями европейцев. Почему это может вызвать такое разрушительное заболевание у африканцев до конца не изучено, но снижается иммунитет к вирусу , вызванной малярией может быть виновато. Вирус Эпштейна-Барр играет важную роль в истории вирусов за то , что первый вирус показали , чтобы вызвать рак у людей.

Во второй половине 20 - го века был золотой век открытия вируса , и большинство из 2000 известных видов животных, растений и бактерий вирусы были обнаружены в эти годы. В 1946 году бычьей вирусной диареи был обнаружен, который до сих пор , возможно , наиболее распространенный возбудитель крупного рогатого скота по всему миру и в 1957 году, лошадиный arterivirus был обнаружен. В 1950 - х годах, улучшение выделения вируса и методы обнаружения привело к открытию нескольких важных человеческих вирусов , включая вирус ветряной оспы , в парамиксовирусы , - которые включают корь вирус, и респираторно - синцитиальный вирус - и риновирусов , которые вызывают простуду . В 1960 - х годах были обнаружены несколько вирусов. В 1963 году вирус гепатита В был обнаружен Baruch Blumberg (р. 1925). Ревертазам , ключевой фермент , который ретровирусы используют для перевода их РНК в ДНК, впервые была описана в 1970 году независимо друг от друга Темин и Дэвид Балтимор (р. 1938). Это было важно для развития противовирусных препаратов - ключевой поворотный момент в истории вирусных инфекций. В 1983 году Люк Монтанье (б. 1932) и его команда в Институте Пастера во Франции, первый изолировал ретровирус теперь называется ВИЧ. В 1989 году Майкл Houghton команда «s в Chiron Corporation обнаружили гепатит С . Новые вирусы и штаммы вирусов были обнаружены в каждом десятилетии во второй половине 20 - го века. Эти открытия продолжались в 21 - м веке , как новые вирусные заболевания , такие как атипичная пневмония и вирус Nipah появились. Несмотря на достижения ученых за последние сто лет, вирусы продолжают создавать новые угрозы и вызовы.