Скільки натхненних рядків присвятили поети оспівуванню безтурботного спокою природи! Але в тихому лісі, на просторах степів, що не припиняючись ні на мить, йде непрмірімая боротьба між зеленими сусідами. А які битви відбуваються в море між безліччю живих істот! І скільки битв, сутичок безперервно відбувається в світі вірусів і бактерій ...
Про одну з цих дивовижних битв, про битву між фагами і мікробами, ми хочемо розповісти.
чудовий розчинник
В кінці XIX століття молодий російський вчений Микола Федорович Гамалія, прийшовши одного разу в лабораторію, з подивом виявив, що живильне середовище в колбі - бульйон, перш каламутна від кишіли там міріад паличок сибірської виразки, чомусь не містила вже і сліду грізних бактерій. Бульйон був чистий і прозорий. Бактерії чудесним чином розчинилися. Яке ж було здивування дослідника, коли виявилось, що прозоре середовище придбала здатність розчиняти нові порції шкідливих бактерій.
Вчений встановив, що фаги, як тінь, слідують за мікробами. Скрізь, де є мікроби, можуть бути знайдені і фаги. Всюдисущі супутники мікробів, вони живуть в кишечнику хворих і здорових людей, на росяній траві лугів, в воді тихих річок і озер, в повітрі, на поверхні фруктів і овочів. Майже всі породи мікробів мають свій спеціальний вид фага. Тільки пневмококи, спірохети, мікроскопічні гриби і дріжджі не мають подібних ворогів, а може бути, їх ще не виявили.
У фагів найвибагливіші смаки. Вони нападають тільки на свій вид мікроба і залишають без уваги чужі. Так, фаги розчиняють тільки черевнотифозні бактерії, а дизентерійним паличок ці фаги не є небезпечними.
Природа заклала в фаги неабикновенную життєву стійкість до фізичних і хімічних впливів: деякі з них можуть роками зберігатися у висушеному стані, переносити тепло до плюс 100 гродусов і холод до мінус 185 градусів, витримувати тиск 3 6 тисяч атмосфер, не втрачати активності навіть при впливі на них формаліном, сулемою, ціаністим калієм.
Деякі вчені переконані, що фаги - це мертве речовина типу ферментів. Вони розкладають клітку бактерій подібно до того, як ферменти розщеплюють білки на їх складові частини - амінокислоти.
Більшість вчених зараховують цей незвичайний розчинник до живого світу, до світу вірусів. І справді, між фагами і вірусами багато спільного: ці ультрамикроскопические створення подібні за розмірами частинок, за хімічною структурою. Вони розмножуються тільки всередині живих клітин, не ростуть на штучних поживних середовищах. Так само як віруси заражають людини і іноді призводять до тяжких результатами, фаги, ці хижаки невидимого світу, нападають на бактерії, знищують їх. Багато вчених називають фаг бактеріальним вірусом.
Особа невидимого ворога мікробів
Вони злегка блищать тому, що на них особливим способом дослідники наносять шар срібною або золотого пилу.
Сотні питань виникли відразу ж після того, як вперше вдалося розгледіти таємничого вбивцю мікробів.
З якого будівельного матеріалу зроблені ці крихітні пуголовки? Чи всі вони однакові? Скільки їх народжується одночасно?
У дослідників був невичерпний запас терпіння. Нові методи електронної мікроскопії, тисячі знімків фагів, багато сотень найскладніших лабораторних дослідів показали, що величина фагів обчислюється миллимикрон, тобто мільйонними частками міліметра. Тіло фага складається з особливих ядерних (дезоксирибонуклеїнової) кислот, закутаних в щільну білкову оболонку. Головка фага має іншу будову, ніж хвіст, навіть різні частини хвоста не схожі один на одного.
Фаг представляє нитка, закручену в місці головки в спіраль. Вчений встановив, що під впливом високого тиску, в кілька тисяч атмосфер, ця спіраль розкручується. Втративши властиву йому форму, фаг втрачав і здатність розчиняти бактерії.
На поле битви ...
Міць цих частинок дивовижна. Іноді під могутнім натиском сонму фагів мікробна клітина гине відразу, подібно до того, як гине вона від впливу антибіотиків.
Але зазвичай фаг розправляється зі своєю здобиччю по іншому, поступово проникаючи всередину клітини. Периферична частина хвоста фага розщеплюється на тонкі волокна, і він як би прив'язується до бактерії. Але як пробратися всередину? І природа наділила фага чарівним жезлом, який відкриває перед ним двері клітини. З крихітних волоконец хвоста фага виділяється особливий фермент, що розчиняє оболонку мікроба; в місці прикріплення фага виникає точкове отвір. Як не малі його розміри, вони все ж цілком достатні, щоб пропустити туди вміст фагової частки. Білок фага скорочується подібно пружного м'язового волокна, і ядерна кислота фага, як зі шприца, впорскується в серцевину мікроба. Сам шприц (оболонка фага) залишається на поверхні клітини.
Цікаво, що стінка бактерії, пропустивши всередину одну частинку фага, стає непроникною для інших частинок цього ж фага - тіло мікроба як би одягається міцним панциром.
Що відбувається далі в тілі бактерії, переможеної фагом, поки невідомо. Немов казкова шапка-невидимка приховує фага від очей людини, збройних надпотужними електронними мікроскопами. Фаг як би розчиняється в клітці.
Через 20-90 хвилин оболонка клітини розчиняються - фаг розриває її на шматки. Сотні молодих фагових частинок виходять на простір, накидаючи на нові клітини. У живильному середовищі бактерії розмножуються і тут же розчиняються. З кожною годиною зростає кількість фага, поки, нарешті, середовище не стає абсолютно прозорою. Однак ця прозорість оманлива - розчин насичений невидимими частинками фага.
Противники укладають перемир'я
І ось вороги знаходять шляхи перемир'я. Умиротворені фаги, проникаючи в бактерію, не вбивають її, а живуть там, потрапляючи в дочірні клітини при її розподілі. Тут, під оболонкою клітини, фаг як би замурований живцем. З'єднуючись з тілом господаря, він живе там в численних поколіннях, не завдаючи шкоди своєму господареві.
Вигадують від цієї спільного життя і фаг і мікроб. Фаг зберігається в клітці як вид. Клітці, де переховується фаг, не загрожує небезпека загинути від нападу інших, споріднених, фагів.
Це явище, назване імунітетом клітини, очевидно, має колосальне общебиологическое значення. Можливо, саме такий характер несприйнятливості, що розвивається тканинами тварин і людини до вірусів інфекційних хвороб.
Перебуваючи в серцевині бактерії, фаг, зберігаючи свою індивідуальність, в той же час набуває і якості бактерії. Перебравшись на іншу бактерію, фаг може прищепити їй деякі властивості свого колишнього господаря. Так, деякі фаги, пожили всередині стрептоміцин-стійких бактерій, можуть, заражаючи чутливі до цього антибіотика бактерії, повідомляти їм стійкість.
Вивчення явища співіснування фага і мікроба піднімає з глибин невідомості і деякі інші таємниці світу мікробів.
Соратник в битві з хворобами
Сюди, в саме пекло епідемії, прибув безстрашний вчений д'Ерелль, щоб перевірити новий лікувальний засіб проти холери - відкритий ним бактеріофаг. Хворим давали пити холерний фаг. Силою могутнього ліки епідемія була припинена і швидко пішла на спад. Так вперше зарекомендував себе розчинник мікробів.
І в подальшому робилися спроби лікувати фагом інші захворювання; невидимий ворог мікробів входить до складу препарату, що застосовується для лікування чуми. Хірурги застосовують стрептококові та стафілококові фаги в боротьбі з гнійними запаленнями ран і зараженням крові. Анаеробні фаги - хороший засіб проти газової гангрени.
Відомий успіх завоював противник бактерій для попередження хвороб. Лікарі дають його здоровим людям, які стикаються з хворими на черевний тиф, холеру або дизентерію. Людина приймає 30-50 кубічних сантиметрів бактеріофага, запиваючи його п'ятипроцентним содовим розчином, який нейтралізує соляну кислоту шлунка і не дає їй зруйнувати бактеріофаг. Не встигнувши нашкодити, хвороботворні мікроби розчиняються фагом. Фаг має захисні властивості протягом декількох днів.
Фаг - слідопит
Взимку в селищі захворіла на дизентерію дружина лісоруба, а незабаром - і інші жителі. Виявилося, що причиною захворювань стало питво зараженої води. Але довести це було дуже важко: вилучити з води дизентерійну паличку не вдалося. І ось на допомогу лікарям був притягнутий бактеріофаг ...
Професор В. Д. Тімаков і доктор медичних наук Д. М. Гольдфарб розробили новий метод виявлення хвороботворних бактерій. Вчені отримали фаги, здатні розмножуватися тільки на дизентерійних бактерій.
Якщо у воді є хоча б поодинокі дизентерійні палички, то варто додати в колбу з водою невелику кількість бактеріофага, як він починає стрімко розмножуватися. Якщо вода не заражена, фага в ній залишається стільки, скільки було додано.
У річковій воді, про яку йшла мова, кількість фага збільшувалася, і це свідчило про присутність там дизентерійних бактерій. Так вчені допомогли визначити зараженість води за допомогою фага. За допомогою спеціальних фагів можна знаходити в воді, в харчових продуктах, а також в калі хворих бактерій черевного тифу, холерних вібріонів, чумну і бруцельозного паличку, деякі види салмонелл.
... Чимало послуг надає бактеріофаг і лікарям-епідеміо-міологія. Забравшись всередину черевнотифозних бактерій, фаг вибірково допускає туди своїх побратимів: клітина отримує стійкість до одних фагів, але може розчинятися іншими. Мікроби несуть на собі як би фагів «мітку», що дозволяє відрізняти їх один від одного. Визначення групової приналежності виділених мікробів дозволяє підтвердити або відкинути епідеміологічні зв'язку між окремими випадками захворювань черевним тифом. Це допомагає своєчасно проводити профілактичні заходи, що попереджають подальше поширення небезпечного захворювання. Ось цьому приклад.
Культура брюшнотифозной палички, виділена від цих хворих, мала одну і ту ж фагів «мітку». Це змусило посилити пошуки. Нарешті, світло істини блиснув перед лікарями - виявилося, що всі хворі їли сир, куплений в магазині, розташованому в центрі міста. При ретельній перевірці співробітників цього бездоганного торгового закладу було виявлено нещодавно надійшов на роботу і ще не обстежений лікарями продавець - хронічний бацилоносій. Було встановлено, що ця людина виділяв мільйони черевнотифозних бактерій тієї ж фаговой «мітки», що і хворі. Він був негайно відсторонений від роботи в магазині і спрямований на лікування. Захворювання в місті припинилися.
Подібним же чином фаги допомагають розібратися в складних лабіринтах епідеміологічних зв'язків, вистежувати невидимі шляху поширення салмонеллезних паличок і золотистих стафілококів, що володіють небезпечною властивістю отруювати їжу, дифтерійних бактерій - найлютіших ворогів дітей, а також холерних вібріонів, до сих пір що загрожують здоров'ю населення деяких країн.
Спостереження над життям фагів і бактерій проливають світло на деякі таємниці вірусів. Фаг - прекрасна модель для вивчення розмноження вірусів, а також для випробування лікарських засобів, що діють проти них.
Робляться спроби використовувати фаги при вирішенні деяких питань, пов'язаних з походженням і лікуванням різних пухлин.
Ми відкрили тільки одну сторінку величезної книги, яка розповідає про життя фагів і бактерій. У вивченні складних зв'язків між цими істотами - ключ до багатьох таємниць невидимого світу.