Вирусы открыл ивановский изучая заболевание листьев табака открыл

Д.И. Ивановский

Дмитрий Иосифович Ивановский

(1864-1920 гг.)

Биография. Краткая справка.

Окончил Петербургский университет в 1888 г. и был оставлен при кафедре ботаники.

Ассистент Ботанической лаборатории Петербургской Академии наук (с 1890 г.), приват-доцент Петербургского университета (1895-1901 гг.), профессор Варшавского университета (1901-1915 гг.), профессор Донского университета (с 1915 г.).

Научная деятельность. Краткая справка.

Приступив в 1887 г. к изучению заболеваний табака на территории Бессарабии и Никитского ботанического сада, различил ранее смешиваемые т.н. рябуху и мозаичную болезнь (совместно с В.В.Половцевым). Выяснил (1892 г.), что возбудитель последней, в отличие от бактерий, невидим в микроскоп при самом сильном увеличении, проходит через фарфоровые фильтры и не растет на обычных питательных средах. Обнаружил в клетках больных растений кристаллические включения (кристаллы Ивановского), открыв, таким образом, особый мир возбудителей заболеваний небактериальной и непротозойной природы, названных впоследствии вирусами. Д.И.Ивановский рассматривал их как мельчайшие живые организмы. Кроме того, Д.И.Ивановский опубликовал работы об особенностях физиологических процессов в больных растениях, влиянии кислорода на спиртовое брожение у дрожжей, состоянии хлорофилла в растениях, его устойчивости к свету, значении каротина и ксантофилла, по почвенной микробиологии.

Жизненный путь.

Основоположник вирусологии, российский ученый Дмитрий Иосифович Ивановский родился 9 ноября (28 октября по старому стилю) 1864 г. в многодетной семье чиновника, проживавшей в селе Низы Лужского уезда Петербургской губернии.

После смерти отца семье была назначена небольшая пенсия в Санкт-Петербурге. Несмотря на стесненные денежные обстоятельства, Дмитрий сумел поступить за казенный счет в гимназию, которую он окончил с отличием. Успешно сдав необходимые экзамены, был зачислен в Петербургский университет на физико-математический факультет, окончил его в 1888 г. и был оставлен при кафедре ботаники. С 1890 г. – ассистент ботанической лаборатории Петербургской Академии наук.

Еще студентом Д.И.Ивановский во время командировки на табачные плантации в Бессарабии и в Никитском ботаническом саду начинает исследования болезней табака. В сентябре 1887 г. он публикует первый отчет, где показывает, что заболевание табака вызвано одновременно несколькими причинами. Впервые в научной литературе он разделил рябуху (грибковое заболевание табака) от собственно мозаичной болезни листьев. Затем он ставит эксперименты в повторение опытов Майера с бумажными фильтрами. Эту работу он делает, уже закончив университет и оставшись работать при кафедре ботаники.

Научная работа по мозаичной болезни табака не мешает молодому ученому совершенствовать свои знания и в других областях науки. Под руководством А.Е.Бекетова, А.С.Фаминцына и Х.Я.Гоби он изучает физиологию растений и микробиологию. В 1895 г. защищает магистерскую диссертацию и в качестве приват-доцента начинает чтение лекций по физиологии низших организмов, а с 1896 г. – по анатомии и физиологии растений в Петербургском университете. С 1901 г. – экстраординарный, а с 1903 г. – ординарный профессор Варшавского университета.

Д.И.Ивановский занимался изучением процесса спиртового брожения и влияния на него кислорода, хлорофилла и других пигментов зеленых листьев, участвующих в процессе фотосинтеза. Известны также его работы по общей сельскохозяйственной микробиологии. Д.И.Ивановский был дарвинистом, подчеркивал зависимость организмов от условий окружающей среды и доказывал эволюционное значение этого факта.

В годы Первой мировой войны (1915 г.) Варшавский университет был эвакуирован в Ростов-на-Дону. Эвакуация не позволила перевезти оборудование лаборатории, которую Д.И.Ивановский в течение многих лет создавал в Варшаве. Ему пришлось заново организовывать учебный процесс и практикумы в Донском университете.

Д.И.Ивановский скончался 20 апреля 1920 г. в Ростове-на-Дону. Он похоронен на территории Братского кладбища, в его северо-восточной части.

В 1935 г. американский ученый Уэндел Мериддит Стенли впервые выделил в кристаллическом виде чистый препарат вируса табачной мозаики, т.е. исследовал те самые кристаллические структуры в клетках табачного листа, которые наблюдал и описал Д.И.Ивановский. Вирус табачной мозаики, корпускулярная и контагиозная природа которого были показаны Д.И.Ивановским, ученые смогли увидеть только в 1939 г., после изобретения электронного микроскопа. А в 1946 г. в Нобелевской лекции У.М.Стенли напомнил миру о заслугах своего российского предшественника.

Комплекс зданий Варшавского университета

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?

Выбирает участок среди больных растений и ставит на нем серию тщательно продуманных опытов.
Во избежании перекрестного опыления цветы больных и здоровых растений изолировал бумажными колпачками, таким образом, они могли опыляться только собственной пыльцой.
Собрал созревшие семена отдельно от больных и отдельно от здоровых растений.
Высеял их на далеко отстоящих друг от друга участках.
Наблюдал за всходами и развитием.
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:

удалению с поля зараженных листьев,
немедленному их сжиганию,
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?

Дмитрий Иосифович Ивановский родился в 1864 году в Петербургской губернии. Окончив с отличием гимназию, в августе 1883 года он поступает в Петербургский университет на физико-математический факультет. Как нуждающийся студент Ивановский был освобожден от уплаты за обучение и получал стипендию.

Под влиянием выдающихся деятелей науки, преподававших в то время в университете (И.М.Сеченов, А.М.Бутлеров, В.В.Докучаев, А.Н.Бекетов, А.С.Фамицин и другие), формировалось мировоззрение будущего ученого. Будучи студентом, Ивановский с увлечением работал в научном биологическом кружке, проводил опыты по анатомии и физиологии растений, тщательно выполняя эксперименты. Поэтому А.Н.Бекетов, возглавлявший тогда общество естествоиспытателей, и профессор А.С.Фамицин предложили в 1887 году студентам Д.И.Ивановскому и В.В.Половцеву поехать на Украину и в Бессарабию для изучения заболевания табака, наносившего огромный ущерб сельскому хозяйству юга России. Листья табака покрывались сложным абстрактным рисунком, участки которого растекались, как чернила на промокашке, и распространялись с растения на растение.

Открытие вирусов. В 1892 г. биолог Дмитрий Иосифович Ивановский (1864-1920), работавший в Санкт-Петербурге, доложил на заседании Российской Академии наук о том, что он обнаружил удивительную закономерность. Сок, полученный из растений табака, больных мозаичной болезнью, и пропущенный через задерживающий бактерии фарфоровый фильтр, сохранял способность заражать здоровые растения. Исходя из этого факта, ученый предположил, что данный фильтрат содержит либо мельчайшие бактерии, либо выделенные ими ядовитые вещества - токсины. Спустя 6 лет нидерландский микробиолог Мартин Виллем Бейеринк получил сходные результаты и ввел понятие "фильтрующийся вирус". Первое слово из этого названия со временем отпало, а второе обрело свое современное значение. Сам Бейеринк предполагал, что фильтрующийся вирус - это жидкое "заразное начало". Д.И.Ивановский придерживался мнения, что оно твердое. Только в 1939 г., вскоре после изобретения электронного микроскопа, исследователи смогли, наконец, рассмотреть невидимый вирус. Интересно, что первым был сфотографирован вирус табачной мозаики.

Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, в течение многих столетий наносили ущерб хозяйству и вред здоровью человека. Хотя многие из этих болезней были описаны, но попытки установить их причину и обнаружить возбудитель оставались безуспешными. В результате наблюдений Д.И.Ивановский и В.В.Половцев впервые высказали предположение, что болезнь табака, описанная в 1886 году A.D.Mayer в Голландии под название мозаичной, представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения: одно из них - рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. Исследование мозаичной болезни табака Д.И.Ивановский продолжает в Никитинском ботаническом саду (под Ялтой) и ботанической лаборатории Академии наук и приходит к выводу, что мозаичная болезнь табака вызывается бактериями, проходящими через трубочки очень маленького диаметра (фильтры Шамберлана), которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах. Возбудитель мозаичной болезни называется Ивановским то "фильтрующимися" бактериями, то микроорганизмами, так как сформулировать сразу существование особого мира вирусов было весьма трудно. Подчеркивая, что возбудитель мозаичной болезни табака не мог быть обнаружен в тканях больных растений с помощью микроскопа и не культивировался на искусственных питательных средах. Д.И.Ивановский писал, что его предположение о живой и организованной природе возбудителя "формировано в целую теорию особого рода инфекционных заболеваний", представителем которых, помимо табачной мазайки, является ящур (использовав тот же метод фильтрации).

Д.И.Ивановский открыл вирусы - новую форму существования жизни. Своими исследованиями он заложил основы ряда научных направлений вирусологии: изучение природы вируса, цитопатологических вирусных инфекций, фильтрующихся форм микроорганизмов, хронического и латентного вирусоносительства. В 1935 году У.Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде ВТМ (вирус табачной мозаики). За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия. В 1958 году Р.Франклин и К.Холм, исследуя строение ВТМ, открыли, что ВТМ является полым цилиндрическим образованием. В 1960 году Гордон и Смит установили, что некоторые растения заражаются свободной нуклеиновой кислотой ВТМ, а не целой частицей нуклеотида. В этом же году крупный советский ученый Л.А.Зильбер сформулировал основные положения вирусогенетической теории. В 1962 году американские ученые А.Зигель, М.Цейтлин и О.И.Зегал экспериментально получили вариант ВТМ, не обладающий белковой оболочкой, выяснили, что у дефектных ВТМ частиц белки располагаются беспорядочно, и нуклеиновая кислота ведет себя, как полноценный вирус. В 1968 году Р.Шепард обнаружил ДНК-содержащий вирус. Одним из крупнейших открытий в вирусологии является открытие американских ученых Д.Балтимора и Н.Темина, которые нашли в структуре ретро вируса ген, кодирующий фермент - обратную транскриптазу. Назначение этого фермента - катализировать синтез молекул ДНК на матрице молекулы РНК. За это открытие они получили Нобелевскую премию.

Д.И. Ивановский по праву считается основателем науки вирусология. Д.И. Ивановский - открыл вирусы - новую форму существования жизни. Своими исследованиями он заложил основы ряда научных направлений вирусологии: изучение природы вирусов, цитопатология вирусных инфекций, фильтрующихся форм микроорганизмов, хронического и латентного вирусоносительства.

Первая половина нашего столетия была посвящена пристальному изучению вирусов - возбудителей острых лихорадочных заболеваний, разработке методов борьбы с этими заболеваниями и методов их предупреждения.

Открытия вирусов сыпались как из рога изобилия: в 1892 году был открыт вирус табачной мозаики - год рождения вирусологии как науки; 1898 году - открыт вирус ящура,1901 году - вирус желтой лихорадки,1907 году - вирус натуральной оспы, 1909 году - вирус полиомиелита, 1911 году - вирус саркомы Раиса, 1912 году - вирус герпеса, 1926 году - вирус везикулярного стоматита, 1931 году - вирус гриппа свиней и вирус западного энцефаломиелита лошадей,1933 году - вирус гриппа человека и вирус восточного энцефаломиелита лошадей, 1934 году - вирус японского энцефалита и вирус паротита, 1936 году - вирус рака молочных желез мышей, 1937году-вирус клещевого энцефалита, 1945 году - вирус крымской геморрагической лихорадки, 1951 году - вирус лейкоза мышей, 1953 году - аденовирусы и вирус бородавок человека, 1954 году - вирус краснухи и вирус кори, 1956 году - вирусы парагриппа, 1957 году - полиномы, 1959 году - вирус аргентинской геморрагической лихорадки. Этот почти непрерывный список открытий будет выглядеть еще внушительнее, если к 500 вирусам человека и животных добавить не меньший (если не больший!) список уже открытых к тому времени вирусов растений (более 300), насекомых и бактерий. Поэтому первая половина нашего столетия поистине оказалась эрой великих вирусологических открытий.

В знак признания выдающихся заслуг Д.И.Ивановского перед вирусологической наукой Институту вирусологии АМН СССР в 1950 году было присвоено его имя, в Академии медицинских наук учреждена премия имени Д.И.Ивановского, присуждаемая один раз в три года.

В 1887 году в Крыму плантации табака поразила неизвестная болезнь. На место происшествия был отправлен выпускник Санкт-Петербургского университета Д.И.Ивановский. Молодой ученый решил выяснить, какая бактерия вызывает болезнь табака. Просмотр огромного количества препаратов, приготовленных из экстрактов больных листьев, удачи не принес. При заражении здоровых листьев соком из больных (инъекции в толщу здоровых листьев) результат всегда был одинаковым: здоровые листья заболевали через 10-15 дней. Но неудачи преследуют ученого. Неужели это тупик? Нет! Ивановский фильтрует сок через бактериальный фильтр. Но к изумлению исследователя, при нанесении прозрачной жидкости на здоровые листья на них появляется характерный абстрактный рисунок, то есть развивается болезнь. Так были открыты новые “микробы – невидимки” – фильтрующиеся вирусы.

Проф. Л. А. Зильбер

В год публикации статьи Лев Александрович Зильбер — руководитель организованной им Центральной вирусной лаборатории Наркомздрава РСФСР. Позади — ликвидация эпидемии чумы в Азербайджане, арест, едва не закончившийся трагически. Впереди — экспедиция на Дальний Восток, открытие вирусной природы клещевого энцефалита, ещё два ареста, тюрьмы, лагеря, создание вирусогенетической теории рака. С дальнейшим развитием науки было доказано, что некоторые злокачественные заболевания действительно могут возникать из-за вирусной инфекции: например, вирус Эпштейна–Барр способен спровоцировать лимфому Ходжкина, а папилломавирусы — рак кожи, рак шейки матки и некоторые другие.

Когда в конце XVII в. Левенгук открыл микробов, казалось, что открыта последняя грань жизни, что обнаружены последние не известные до того времени человеку живые существа. Свыше полутора веков изучали микробов, не догадываясь о той громадной роли, которую они играют в природе. Только во второй половине XIX в. были сделаны открытия, которые позволили выяснить громадное значение микробов в самых разнообразных явлениях, совершающихся на земле.

Знаменитому французскому ученому Луи Пастёру человечество обязано открытием микробной природы инфекционных (заразных) болезней. После открытия Пастёра каждый год приносил новые замечательные открытия в этой области, и в течение нескольких десятков лет возбудители очень многих тяжелых заболеваний (чумы, холеры, туберкулеза, брюшного тифа и других) стали известны человечеству. Однако самые настойчивые попытки обнаружить возбудителей таких заболеваний, как бешенство, оказались безуспешными, и еще Пастёр высказал предположение о существовании настолько маленьких микробов, что они не могут быть видимы даже в самые лучшие микроскопы.

Эта догадка получила подтверждение в открытии русского ученого Ивановского.

Изучая мозаичную болезнь табака — заболевание, которое вызывает некрозы (омертвения) на табачных листьях, Ивановский в 1892 г. обнаружил, что сок этих листьев, свободный от каких бы то ни было обнаруживаемых при самых сильных увеличениях микроскопа микробов, вызывает это заболевание у здоровых растений. Эта работа осталась незамеченной. Но когда 6 лет спустя Леффлер и Фрош сделали аналогичные наблюдения при заболевании крупного рогатого скота, которое называется ящуром и выражается в появлении пузырьков в глотке и на копытах животных, вопрос о невидимых микробах встал во всей своей остроте.

В настоящее время известно свыше сотни фильтрующихся вирусов. Заболевания, вызываемые ими, чрезвычайно разнооб-разны и поражают различных животных и человека.

Среди вирусов, поражающих человека, нужно отметить оспу, бешенство, детский спинномозговой паралич 2 , корь, желтую лихорадку, свинку и различные виды летаргического энцефалита (сонная болезнь).

Последние исследования английских ученых выяснили вирусную природу такого распространенного заболевания, как грипп. Весьма вероятно, что скарлатина также является вирусным заболеванием 3 .

Наряду с этими иногда очень опасными для жизни заболеваниями вирусы вызывают и такое невинное заболевание человека, как бородавки.

Известно свыше 40 вирусных заболеваний, которые поражают домашних животных. Сюда относятся чума лошадей, чума рогатого скота, чума собак, злокачественная анемия лошадей, ящур, оспа овец и верблюдов, чума свиней и многие другие. Большинство этих заболеваний носит повальный характер и причиняет громадный ущерб народному хозяйству.

Но вирусы поражают и многих других животных, они вызывают чуму птиц, канареечную болезнь, они поражают рыб (оспа карпов) и насекомых (желтуха шелковичных червей, гнилец пчел, болезни бабочек).

Громадное количество растений также подвержено вирусным заболеваниям. Одни только мозаичные болезни поражают до 180 различных видов растений. Фильтрующиеся вирусы вызывают желтуху персиков, крыжовника, земляники, курчавость свеклы, поражают картофель, хлопок и ряд других технических и овощных культур. Наконец, они поражают и бактерии. Д’Эрелль описал фильтрующийся вирус, названный им бактериофагом (пожирателем бактерий), который обладал способностью растворять бактерии.

Таким образом фильтрующиеся вирусы поражают громадное количество живых существ. Этим прежде всего определяется практическое значение вирусной проблемы, тем более, что мы до сих пор почти не знаем действительных мер борьбы с вызываемыми ими заболеваниями.

Однако на земле существуют не только болезнетворные вирусы. Существуют и вирусы, не вызывающие заболевания организма и тем не менее размножающиеся в нем. Эти вирусы можно назвать не патогенными (не болезнетворными). Впервые такой вирус был обнаружен в слюнных железах морской свинки. Аналогичные вирусы найдены и у других животных.

Существуют, по-видимому, и такие вирусы, которые, являясь не болезнетворными в обычных условиях, могут вызывать заболевания, если эти условия изменяются. Таковым, например, является вирус, содержащийся в тех пузырьках, которые высыпают на грани кожи и слизистых оболочек после гриппа или других заболеваний (пузырьки герпеса). Содержимое этих пузырьков вызывает смертельный энцефалит (воспаление мозга) у кроликов. Последние исследования показали, что вирус герпеса очень часто встречается в организме здоровых людей, если у таких людей вызвать посторонним агентом какое-нибудь раздражение кожи, то в этих местах появляются пузырьки, содержащие активный вирус герпеса. Таким образом вирус герпеса существует в организме, не нанося ему никакого ущерба, но при известных условиях начинает проявлять свое болезнетворное действие.

Какова же природа фильтрующихся вирусов?

Вначале полагали, что это живые микроорганизмы, величина которых настолько незначительна, что они не могут быть видимыми в микроскоп. Однако впоследствии возникли очень серьезные сомнения в живой природе фильтрующихся вирусов. Для того чтобы разобраться в этом вопросе, коснемся основных свойств фильтрующихся вирусов.

Хотя в большинстве они и невидимы в микроскоп, все же величина их может быть определена различными способами. Можно, например, фильтровать жидкость, содержащую вирусы, через поры, величина которых известна. Можно подвергать жидкость, содержащую вирусы, диффузии и по скорости диффузии судить о величине диффундирующих комплексов; можно, наконец, подвергать эту жидкость центрифугированию и по скорости осаждения составить представление о величине осаждающихся частиц.

Такие исследования были проведены с очень многими вирусами. Хотя эти исследования и не всегда давали точные цифры, все же путем сравнения данных, полученных в различных лабораториях и различными методами, можно составить довольно ясное представление о величине фильтрующихся вирусов.

Как видно из приведенной таблицы, даже самые крупные фильтрующиеся вирусы лежат на границе или ниже границы разрешающей способности микроскопа; границей видимости самых лучших, наиболее совершенных современных микроскопов является величина в 200 миллимикронов 4 . Таким образом, большинство фильтрующихся вирусов в настоящее время действительно является невидимым.

Являются ли они живыми? Можно ли представить себе живое существо размером в несколько десятков миллимикронов или даже в несколько миллимикронов? Ведь молекула гемоглобина имеет величину всего в 5,5 миллимикрона, и следовательно, самые маленькие фильтрующиеся вирусы должны состоять в лучшем случае всего из нескольких молекул белка. Однако изучение химической структуры фильтрующихся вирусов показало, что они могут быть получены в растворах, вообще не дающих обычных белковых реакций. Кроме того, вирусы оказались устойчивыми к таким химическим агентам (хлороформ, эфир, карболовая кислота и др.), которые убивают все живое. Отсюда возникли предположения о том, что фильтрующиеся вирусы являются особыми химическими, неживыми агентами, способными нарушать обмен живых клеток микроорганизма. Благодаря этому измененному обмену клетка вновь возвращает в окружающую среду тот же агент в еще более увеличенном количестве. Такую точку зрения упорно защищает в отношении бактериофага и многих фильтрующихся вирусов ряд видных ученых.

Нужно сознаться, что для современного естествознания и медицины вопрос о природе вирусов очень труден. Если признать, что вирусы являются мертвыми химическими агентами, то нужно откинуть теорию Пастёра о том, что все инфекционные заболевания вызываются живыми агентами. А если стать на ту точку зрения, что фильтрующиеся вирусы являются живыми, то придется вступить в конфликт с идеей Вирхова, согласно которой клетка является неделимой основой всего живого; ведь вряд ли можно считать за клетку образования, состоящие всего из нескольких комплексов молекул.

Однако положение не является столь сложным, каким оно может показаться с первого взгляда. Группа фильтрующихся вирусов не является однородной, и среди агентов, причисляемых к этой группе, несмотря на наличие очень многих общих свойств, можно обнаружить две большие подгруппы. К первой из них, которая представлена наиболее крупными вирусами, относятся возбудители таких заболеваний, как оспа, герпес и др. При этих заболеваниях были обнаружены мельчайшие тельца (элементарные тельца), которые, как думает сейчас большинство исследователей, и оказались возбудителями соответствующих инфекций. Эти тельца представляют собой мельчайшие, проходящие через фильтры кокки и с полным правом могут быть названы ультрамикробами. Относительно другой группы вирусов, к числу которых принадлежат бактериофаг, ящур и многие другие, таких данных не имеется, и все попытки обнаружить в жидкостях, содержащих эти вирусы, какие-либо морфологические, доступные для изучения образования, были неудачны. Вряд ли можно сейчас сомневаться в живой природе первой группы фильтрующихся вирусов, и если отсутствуют точные данные, говорящие за живую природу второй группы фильтрующихся вирусов, то все же нужно указать, что изучение их как агентов живой природы является несомненно целесообразным.

Вопрос о природе фильтрующихся вирусов затрагивает таким образом одну из основных проблем биологии — проблему природы жизни. Однако этим не исчерпывается значение проблемы фильтрующихся вирусов для биологии. Многочисленные факты последнего времени настойчиво указывают на ее важность для изучения многих других вопросов биологии. Доказано, что некоторые сортовые признаки растений и даже некоторые мутации растений вызываются вирусами. Доказанная возможность передачи вирусов с пыльцой заставляет думать о большом значении этого вопроса для изучения изменений у растений, передающихся потомству.

Очень интересной является способность некоторых вирусов входить в особые отношения с микробами. Работы нашей лаборатории показали, что вирус может, так сказать, поселиться на микробе, долгое время сохраняться и даже размножаться на его поверхности или внутри микробной клетки. Таким путем микробы могут быть носителями вирусов, с которыми они встречаются в больных организмах. Весьма вероятно, что существуют и противоположные отношения, при которых будет наблюдаться антагонизм микробов и вирусов, но этот вопрос еще не начал изучаться.

Необходимо указать на большое значение проблемы фильтрующихся вирусов и для изучения злокачественных опухолей. В настоящее время доказано, что некоторые злокачественные опухоли птиц и кроликов вызываются фильтрующимися вирусами. В качестве примера такой опухоли можно привести саркому Роуса, которая может перевиваться фильтрами с одной курицы на другую неограниченное количество раз. Хотя пока еще нет никаких данных, которые говорили бы о том, что злокачественные опухоли человека вызываются фильтрующимися вирусами, все же необходимо при их изучении учесть вышеизложенные факты.

Вспомним, что вирус герпеса, находящийся в постоянном симбиозе с организмом, проявляет свое болезнетворное действие при раздражении кожи. Мы знаем, что опухоли также возникают в результате раздражения тканей, и вполне закономерно предположение, что неизвестный агент, вызывающий опухоли и находящийся в неактивном состоянии в организме, может быть активирован раздражением. С этим хорошо согласуются факты, недавно ставшие известными благодаря исследованиям Безредки и Фукса, которые выяснили наличие в некоторых опухолях самостоятельных, автономных от клеток организма агентов.

Каковы же основные свойства фильтрующихся вирусов и как можно изучать эти вирусы, не имея возможности их непосредственно наблюдать?

Общим свойством, присущим всем фильтрующимся вирусам, является неспособность роста на искусственных питательных средах. Все попытки в этом направлении до сих пор оканчивались неудачей. Удалось вырастить многие вирусы в культурах тканей, но никому с достоверностью не удалось получить чистых культур фильтрующихся вирусов на искусственных питательных средах. Это обстоятельство выдвигается исследователями, отрицающими живую природу фильтрующихся вирусов, как один из главных аргументов. Если вирус является ультрамикробом, то почему он не растет без живых растительных или животных клеток? На это можно указать, что потребовались многие годы усилий для получения культур микробов — возбудителей некоторых инфекционных болезней, например сифилиса, в живой природе которых ни у кого нет никаких сомнений. Задача получения чистых культур фильтрующихся вирусов на искусственных средах является одной из основных задач, стоящих в настоящее время перед наукой в этой области.

Следующим общим свойством для всех фильтрующихся вирусов является их необычайная устойчивость к глицерину. Некоторые из них (например вирус детского спинномозгового паралича) сохраняются в глицерине многие годы. Примеров такой устойчивости для микробов мы не знаем.

Многие вирусы очень склонны к мутациям. Если, например, вирус человеческой оспы привить теленку, то этот вирус изменяется и становится неспособным вызывать у человека общее заболевание. Как известно, этим и пользуются при оспенной вакцинации, материал для которой представляет собою вирус человеческой оспы, проведенной через теленка.

Одним из интереснейших свойств фильтрующихся вирусов является способность их вызывать внутриклеточные включения в тех клетках, в которых они размножаются. Включения эти представляют собой обычно овальные или вытянутые образования, размеры которых достигают иногда нескольких десятков микронов; следовательно, они вполне доступны для микроскопических наблюдений. Относительно природы этих включений были высказаны многочисленные догадки. Наиболее вероятным является предположение, что эти образования представляют собой продукты, образуемые клеткой при действии на нее вируса. С другой стороны, для некоторых из этих клеточных включений доказана иная природа. По-видимому, при оспе, особенно при оспе птиц, включения представляют собой колонии возбудителей тех элементарных телец, которые являются морфологическим выражением этих вирусов.

В большинстве случаев убитые вирусы не вакцинируют, не создают иммунитета (невосприимчивости). Это обстоятельство обусловливает громадные трудности в изыскании способов специфической профилактики (предупреждения) вирусных заболеваний. Несмотря на то, что на оспе и бешенстве, классических представителях фильтрующихся вирусов, Дженнером и Пастёром были сделаны наблюдения, заложившие основы современной иммунологии, мы до сих пор почти не имеем эффективных вакцин против других вирусных заболеваний. В последние годы намечается некоторый прогресс в этой области. При действии на вирусы некоторых агентов удалось получить вакцины, могущие рассчитывать на некоторое практическое приложение. К числу таких агентов принадлежат формалин и фотодинамическое действие некоторых красок. Если к жидкости, содержащей вирусы, прибавить метиленовую синьку и подержать эту жидкость на свету, то вирус теряет свою активность. Весьма вероятно, что при этом он оказывается убитым. Тем не менее эта жидкость сохраняет способность вызывать иммунитет у животных. Эти исследования пока еще не получили практического использования.

Необходимо отметить большую трудность изучения вирусов. В большинстве случаев мы их не можем видеть, не можем выращивать на искусственных питательных средах. Для их изучения приходится пользоваться животными, которые являются восприимчивыми к тому или другому вирусу, и на этих животных исследовать основные закономерности, характеризующие соответствующий вирус.

Однако существуют вирусы, которые поражают только один вид животных или очень небольшое количество животных видов; например, корью нельзя заразить ни одно животное; даже заражение обезьян не дает закономерных и постоянных результатов. Детским спинномозговым параличом можно заразить только человека и обезьян.

Кроме того, изучение вирусов требует специальной аппаратуры. Для того чтобы очистить вирус от посторонних веществ, приходится пользоваться особыми центрифугами, дающими не менее десяти тысяч оборотов в минуту. Микроскопические наблюдения необходимо вести наиболее совершенными оптическими системами и в условиях ультрафиолетового освещения. Так как ультрафиолетовый свет имеет более короткую волну, то тем самым повышается разрешающая способность микроскопа и становятся видимыми более мелкие объекты. Однако глаз не воспринимает ультрафиолетовых лучей, и следовательно, освещаемые ими объекты можно только фотографировать.

Для получения вирусов, свободных от посторонних микробов, необходимо пользоваться особыми фильтрами (либо из фарфора, либо из инфузорной земли). Вся эта аппаратура очень дорога и малодоступна для большинства лабораторий. Необходимо указать также, что изучение вирусов требует совместной работы микробиолога, гистолога и биохимика. Только располагая всесторонними данными, можно делать относительно вирусов обоснованные выводы и заключения.

В настоящее время изучение фильтрующихся вирусов начато в широком объеме и в нашем Союзе, для чего создаются специальные лаборатории. Необходимые на это дело затраты целиком окупятся, так как они помогут найти средства борьбы с тем громадным ущербом, который наносят вирусы народному хозяйству и здравоохранению.

Риверс Т. Фильтрующиеся вирусы. Сельхозгиз, 1934 г.

Рыжков В. Л. Вирусные болезни растений. Сельхозгиз, 1935 г.

Комментарии к статье

2 В настоящее время для некоторых упомянутых в статье заболеваний чаще используются другие названия: детский спинномозговой паралич — это полиомиелит, чума птиц — птичий грипп, канареечная болезнь — канареечная оспа.

3 Позже было установлено, что скарлатину вызывают стрептококковые бактерии, инфицированные бактериофагом T12. Упоминаемые далее европейский и американский гнилец у пчёл, а также сыпной тиф, возбудители которого сравнимы по размерам с вирусами, также были отнесены к бактериальным заболеваниям.

Читайте также: