Пожиратели бактерий: как вирусы помогают нам выжить

Ровно 38 лет назад Всемирная организация здравоохранения объявила, что вирус оспы, унесший в XX веке 500 миллионов человеческих жизней, уничтожен благодаря массовой вакцинации. В первую очередь слово «вирус» (от лат. «яд») мы ассоциируем со страшными смертоносными эпидемиями. Однако не все вирусы вредоносны: некоторые борются с опасными бактериями и помогают нашему организму функционировать.

Ученые затрудняются дать определение вирусам: одни считают, что это организмы, балансирующие на границе живого, другие уверены, что это комплексы органических молекул, которые взаимодействуют с живыми организмами. Так или иначе, вирусы могут проявить себя только в живой клетке.

У вирусов разные вкусовые предпочтения. Какие-то вирусы встраиваются в клетки нашего организма, разрушая их, а какие-то предпочитают поражать бактерии. Такие вирусы называют бактериофагами или просто фагами (от др.греч. «пожиратели»). Фаги, как и все вирусы — самые настоящие внутриклеточные паразиты.

Вирусы-антибиотики

Вирус-бактериофаг разрушает клетку

Строго говоря, бактериофаги это не вирусы, а вирионы . Они состоят из головки и хвоста. В головке содержится генетический материал — цепочки РНК или ДНК, которые содержат неактивный фермент. Они окружены белковой оболочкой — капсидом. Хвост — это белковая трубка, в которой генерируется энергия для передачи ДНК. С помощью этого хвоста фаг как бы делает укол бактерии, «впрыскивая» в нее собственный генетический материал.

Хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце, растворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК попадает в клетку. Чужеродные гены полностью перестраивают клеточные процессы: клетка перестает синтезировать собственные ДНК, РНК и белки. Зато активизируется вирусный фермент транскриптаза, который пребывал до попадания в клетку в пассивном состоянии. Он запускает синтез вирусных ДНК. В конце концов, созревают новые фаговые частицы, которые ищут, какой бы бактерией еще поживиться.

Таким образом вирусы могут поражать все виды бактерий — в том числе и вредоносных для человека. Одной из очевидных областей использования фагов является антибактериальная терапия, которая в некоторых случаях способна заменить приём антибиотиков. Основным плюсом бактериофагов является то, что они способны вторгнуться туда, где присутствуют биологические мембраны, покрытые полисахаридами — туда антибиотики обычно не проникают.

Фаги способны поразить такие болезнетворные бактерии, как стрептококк, стафилококк, клебсиелла, шигелла. Тем самым они избавляют нас от дизентерии, пневмонии, бронхита, скарлатины, рожистых воспалений, цистита, сепсиса, конъюнктивита и других малоприятных заболеваний. В 2012 году жители Крымска, пострадавшего от наводнения, были привиты от дизентерии и других заболеваний вакциной с бактериофагами.

Вирусы помогают переваривать пищу

Наше тело — это очень сложная и динамичная экосистема, в которой обитают триллионы микроорганизмов. Они синтезируют для нас незаменимые аминокислоты и витамины, помогают переваривать клетчатку и белки, и даже создают противовоспалительные соединения. Бок о бок с бактериями живут бактериофаги. Но эти «соседи», в отличие от других фагов, не поражают и не убивают клетки бактерий, а участвуют в переносе генов. Возможно, между ними даже существует симбиоз — отношения взаимовыгодного »сотрудничества».

В исследовании группы ученых под руководством Джеффри Гордона, выяснилось, что вирусы, обитающие в желудочно-кишечном тракте человека, ведут себя более мирно по отношению к местной микрофлоре, чем в природных условиях. Они стремятся не разрушить бактерии, а просто встроиться в их геном. Некоторые вирусные гены кодируют белки, которые участвуют в синтезе аминокислот и углеводном обмене. Благодаря этому бактерии способны выполнять множество полезных для человека функций.