Шрифт:
Закладка:
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
