Некто или нечто? - Михаил Ефимович Ивин Страница 37

из одной особи путем последовательного деления клеток. В чашку пустили фага, убивающего эту бактерию. Частицы фага устремились в атаку, и вскоре все было кончено — все бактерии растворились, исчезли. Все ли? В осветленной жидкости остались невредимыми две-три бактериальные клетки. Всего две-три из многих миллионов. Не то чтобы они притаились, спрятались. Куда тут спрячешься? По каким-то причинам фаг не смог их одолеть. Уцелевшие бактерии стали делиться, все умножаясь и умножаясь в числе. От каждой выжившей особи произошла новая большая колония. Все это «на глазах» у миллиардов фаговых частиц, которые сновали вокруг, передвигаемые непрерывно движущимися молекулами воды. Что же, народился вдруг новый вид бактерий, неуязвимых для фага? Нет, не так скоро… То были бактерии прежнего вида, но в клетке возникли какие-то передаваемые по наследству изменения— мутации, которые предохраняют вид от фага.

Вот почему фаг вначале избавлял людей от дизентерии, а потом, когда его начали применять широко, стал давать все меньший и меньший эффект. Народились, размножились целые расы фагоустойчивых микробов.

Картина схватки в чашке с бульоном рождена не воображением ученого: на электронно-микроскопическом снимке при увеличении в 30 тысяч раз видно, как фаги, имеющие форму ракеток для пинг-понга, атакуют кишечную палочку, облепив ее со всех сторон…

Да, погибла отличнейшая идея, рожденная в двадцатые — тридцатые годы нашего столетия: искоренить при помощи бактериофага все микробные болезни, донимающие род человеческий испокон веков: ну, скажем, размножить фаг, убивающий холерные бактерии, по всему свету, так, чтобы вывелись все возбудители этой страшной болезни. Как мы убедились на примере схватки в стеклянной чашечке, природа не поощряет столь решительные действия. Вероятно, фаг уничтожает какую-то часть холерных вибрионов (вспомним самоочищение вод Ганга и Темзы), но какая-то часть их выживает, продолжая род. Даже самый деятельный кот не способен выловить всех мышей в доме. Зато при нем мыши ведут себя смирно, редко показываясь из щелей.

Так что же, выходит, открытие д’Эреля не приносит в наши дни никакой практической пользы? Нет, почему, фаг используют в медицине и теперь, хотя и не так широко, как лет тридцать назад. Но сегодняшняя его слава в другом.

Тут начинается новая глава в истории пожирателей бактерий. Фаг, не оправдавший больших надежд как целитель, получил новую профессию: он стал в руках ученых разведчиком, ищейкой. При его помощи человек выпытывает у природы просто поразительные вещи.

В двадцатые и тридцатые годы, когда была надежда искоренить при помощи фага всех микробов, вызывающих болезни, многие сотни исследователей изучали его природу, его повадки. И этот труд не пропал даром. Интерес медиков к фагу поослаб, но зато им усердно занялись биохимики, биофизики, генетики — одним словом, вся армия ученых, посвятивших себя разгадке тайн жизни. Фаг вышел, как теперь говорят, на передний край биологической науки…

Еще в начале сороковых годов стало известно, что фаг имеет головку и отросток — некоторое подобие хвоста. Головка — она шестигранная, иногда восьмигранная — и хвост защищены чехлом; на хвосте чехол имеет вид гармошки. Хвост увенчан площадочкой, от нее отходят несколько тончайших, нежнейших нитей. Иные фаги похожи на головастиков, иные напоминают ракетку для пинг-понга, иные — гранату с рукояткой. А есть и такие, что на снимках, сделанных под электронным микроскопом, смахивают на летящую ракету. Впрочем, никто не знает, способен ли фаг не то что летать, а и вообще передвигаться без чужой помощи.

Фаги уже по одному своему виду — единственные в своем роде создания, ничего подобного наука в живой природе не наблюдала. Уж до того они странны, что кажутся занесенными из другого, не нашего, мира. Сейчас вы в этом убедитесь.

Чехол, отросток в виде хвоста, гармошка, нити… Не для украшения же все это, природа такого не знает — украшать. Что же там все-таки внутри, под чехлом? Удалось узнать и это. Головка заполнена дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК), той самой, которая служит в живых организмах передатчиком наследственных свойств, то есть как бы строго следит, чтобы от микроба произошел в точности такой же микроб, от зайца в точности такой же зайчонок. Хвост и чехол фага состоят из белковых молекул.

Фагу надобно попасть внутрь бактерий — только в клетке он, как все вирусы, может размножиться. Как это ему удается? Ведь бактериальная клетка защищена двухслойной оболочкой, которую не так-то легко пробить. И вот тут оказывается, что фаг даже и не проникает в клетку! То есть проникает, но не весь…

Хвост служит фагу для атаки. Вероятно, на кончике его есть фермент, который разрыхляет, делает более проницаемой оболочку клетки в том месте, где фаг присасывается к ней своей площадочкой. Фермент, возможно, своего рода ключ, при помощи которого фаг получает доступ внутрь клетки. Как только фаг прилепился к стенке клетки, гармошка-чехол сокращается, хвост, словно шпага, пробивает оболочку бактерии, и внутрь клетки изливается, впрыскивается содержимое головки фага — нуклеиновая кислота. Всё! Белковый чехол остается снаружи, отваливается от оболочки. Не нужен больше.

Фаг на мгновение превратился в некое подобие шприца, которым делают инъекции! Так ли? А если так, то каким образом удалось это узнать? Фаг ведь невидим в обычный микроскоп, а следить за его действиями в электронный микроскоп тоже невозможно — поток электронов мгновенно все убивает. Снимки, сделанные в лучах электронного микроскопа, показывают лишь трупы фагов, застигнутых в какой-то миг их атаки.

Американские ученые Херши и Чейз воспользовались радиоактивными элементами (изотопами), которые можно обнаружить при помощи особого счетчика, улавливающего радиоактивные излучения.

Чтобы узнать, весь ли фаг или часть его проникает в клетку, они пометили ДНК фага и его белковый чехол двумя разными радиоактивными метками: серой и фосфором. Ученым пришлось для этого вырастить колонию бактерий на питательном бульоне, содержащем радиоактивные молекулы серы и фосфора. Затем бактерии были заражены фагом. Частицы фага, размножаясь в клетках, естественно, поглощали и включали в свой состав и радиоактивные изотопы. Затем, после распада — зараженных им клеток, фаг выделили и очистили. Теперь можно было проследить за его работой в целом и за судьбой каждой из двух составных его частей — нуклеиновой и белковой: известно, что фосфор входит в состав нуклеиновой молекулы, а сера — в состав белковой.

Когда мечеными фагами заразили потом бактерии, выращенные в обычной среде, не содержащей изотопов, то оказалось: почти весь меченый фосфор вошел в бактериальные клетки, а почти вся меченая сера осталась снаружи. Так выяснилось, что в клетку попадает почти исключительно нуклеиновая кислота фага, примеси белка в ней всего около трех процентов.

Опыты с изотопами фосфора и