Бактерии и фаги
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Пристальное внимание к удивительному сосуществованию бактерии и фага привело и еще приведет науку ко многим важнейшим открытиям. Вот, к примеру, известно, что некоторые факторы помогают фагу выбраться из бактерии и вновь проявить свою разрушительную силу. Так влияют ультрафиолетовые лучи, ионизирующая радиация, органические перекиси, азотистые аналоги иприта, триэтилен, двуокись бутадиона и др. Эксперименты показали, что под их воздействием разрываются связи между покоящейся формой фага и хромосомой бактерий. И тут выявилась любопытная аналогия. Оказалось, что в организме человека большинство перечисленных средств обладает способностью провоцировать развитие опухолей. В свете вирусной теории происхождения рака и других злокачественных новообразований многие ученые видят параллель между этим, на первый взгляд далекими друг от друга процессами.
Предположим, что в клетках здорового человека скрыто присутствуют вирусы — возбудители рака. Определенные, так называемые канцерогенные, вещества побуждают их к активной деятельности — развивается болезнь. Может быть, именно при изучении этих явлений откроется разгадка возникновения и наследственности некоторых опухолей. Чрезвычайно интересна попытка использовать фаг для анализа некоторых вопросов, связанных с лечением опухолей. Проверяя, как различные вещества влияют на невидимку — губителя бактерий, ученые неожиданно натолкнулись на важное открытие. Препараты со сложными, труднозапоминаюшимися названиями — эмбихин, допан, сарколизин, демезол-14 и другие, известные своим противоопухолевым действием, чрезвычайно энергично связывали свободный бактериофаг. Наиболее активны они были в отношении опухолей, вызванных, как предполагали, вирусами. В этом стоило разобраться.
Русский ученый Д. М. Гольдфарб сделал попытку уловить тайну этой взаимосвязи. Ведь если доказать полную гармонию между противоопухолевыми и противофаговыми свойствами веществ, то можно применять растворитель бактерий как простую и доступную модель для первичного отбора и испытания новых лекарств против злокачественных новообразований.
Ученому удалось проникнуть в тайны механизма взаимодействия фага и противоопухолевых средств, узнать, куда направлен их удар. Эмбихин повреждает фаги чрезвычайно деликатно — даже в сверхмощные магнитные линзы электронного микроскопа и при спектральном анализе не удавалось разглядеть этих повреждений. Но эти незаметные увечья, подобно параличу, губили фагов, лишали их растворяющей силы. Белок хвоста и ядерная кислота головки выходили из строя. Пока исследователи еще только прикоснулись к тайнам этого явления. В воздействии эмбихина, сарколизина и других противоопухолевых средств на растворителя микробов еще многое неясно. Но ученые на верном пути. Постичь механизм губительной силы этих веществ — и найден ключ к рациональному синтезу новых противоопухолевых средств.
Наблюдения над жизнью фага и микробов проливают лучи света на некоторые другие тайны вирусов. Фаг прекрасная модель для изучения процесса размножения этих крошечных недругов человека. И не только для этого. В последние годы были предприняты попытки испытать невидимого врага бактерий для предварительного отбора противовирусных веществ. Ведь фаг — чрезвычайно удобный объект исследования: количество его легко учесть, активность нетрудно проверить на излюбленном им виде бактерий. А чтобы испытывать лекарственные средства прямо на вирусах, необходимы специальные условия, сложная и длительная процедура выращивания культуры тканей и т. д. Можно проверять силу различных лекарств на свободном фаге и на фаге, проникшем для размножения внутрь бактерий. Особенно важно, конечно, найти вещества, угнетающие развитие скрытого под оболочкой клетки фага и неопасные для самой бактерии. Усилия ученых, трудящихся над этими проблемами, не остались безрезультатными. Такие вещества были найдены, и некоторые из них оказались губительными для вирусов.
Фаг заменяет своих собратьев вирусов и в исследованиях другого рода. Недавно было обнаружено, что белок сыворотки крови человека и животных, от которого зависит ее способность обезвреживать вирусы, энергично связывает и бактериофаги. И вот теперь, определяя количество защитного белка сыворотки применяют фаги вместо малодоступных и трудно получаемых вирусов.
Немаловажное значение приобрел спутник микробов и для практической медицины. Невидимый растворитель входит в состав препарата, применяемого для лечения чумы. Хирурги используют стрептококковые и стафилококковые фаги в борьбе с гнойными воспалениями ран и с заражением крови. Анаэробные фаги хорошее средство против газовой гангрены. Микроскопический паразит бактерий помогает предупреждать болезни. Его дают здоровым людям, соприкасающимся с брюшнотифозными, холерными или дизентерииными больными.
Значительную пользу приносит бактериофаг и эпидемиологам в их хлопотливой напряженной работе по прослеживанию связей между заразными заболеваниями. Проникнув в сердце бактерии, фаг выборочно допускает туда своих собратьев, клетка получает стойкость к одним фагам, но может растворяться другими. Микробы одного и того же вида приобретают фаговую «метку», позволяющую отличать их друг от друга. С помощью таких «меток» бактерии брюшного тифа, например, делятся на 55 типов. У больных, заразившихся брюшным тифом друг от друга или из общего источника (например, выпивших одно и то же молоко), выделяют микробов с одинаковой фаговой «меткой», принадлежащих к одному и тому же типу. Определение типа бактерий, выделенных от больных, позволяет подтвердить или отвергнуть эпидемиологические связи между заболеваниями, выяснить противоречия, получаемые при обычных методах исследования. Это помогает правильно организовать профилактику, предупредить дальнейшее распространение заболевания.
Метод фагового «типирования» известен не только для палочек брюшного тифа. Фаги помогают находить незримые дороги, по которым распространяются микробы паратифа В и другие представители салмонелл, способные вызывать кишечные заболевания человека и животных; золотистые стафилококки, отравляющие пищу и вызывающие гнойничковые заболевания у новорожденных и матерей; холерные вибрионы, до сих пор еще свободно гуляющие среди населения некоторых стран.
Автор: М. Д. Крылова.