Відкриття фільтруються вірусів
Віруси ... Живі істоти, побачити які дозволив лише електронний мікроскоп при збільшенні в десятки тисяч разів, а тонку структуру - в сто тисяч разів і більше. Вірусологія - наука про віруси, розквіт якої став можливим лише в наше століття найбільших технічних досягнень. Але основи всього цього були закладені Д. І. Івановського в кінці XIX століття. Скільки потрібно було геніальною здогади, щоб, не маючи тими методами і апаратурою, які зараз застосовуються для вивчення вірусів, довести існування нового класу мікробів - фільтруються вірусів. І відкрив він віруси, не бачачи їх.
Коли він задумався над сутністю того, що відбувалося в уражених мозаїчної хворобою листі тютюну, йому здавалося, що довести мікробну природу цієї поразки буде не дуже важким завданням. Мікроскоп є, методи приготування препаратів і забарвлення Їх відомі. І ось почалася «полювання за мікробами». До болю в очах вдивлявся він в величезна кількість препаратів, приготованих з екстрактів уражених листя. Невдача слідувала за невдачею. Мікроскопія не давала відповіді на питання: чи є в екстрактах з уражених листя мікроби? Вірніше, він приходив до висновку, що тут ніяких мікробів немає, але доводить це, що мозаїчна хвороба листя тютюну це хвороба незаразна?
Багато разів завдавав він на здорові листя сік з хворих, вводив цей сік за допомогою скляної капілярної трубки або шприца в товщу здорових листя.
Результат виявлявся однаковим і закономірним - здорові листя захворювали. Значить, це зараження, так є і інші докази цього. Адже не відразу ж після зараження відбувається захворювання листя, а через 11-15 днів. Значить, це не що інше, як прихований інкубаційний період, властивий кожному інфекційного захворювання, під час якого мікроби розмножуються, проникають всередину організму і викликають захворювання. Але чому ж немає прямого доказу? Чому я не можу виявити самих збудників? А можливо, їх мало і треба збільшити кількість?
Наполегливий молодий дослідник береться за нові методи. Краплі соку або екстракту з хворих листя він засіває на штучні поживні середовища. Досвід, накопичений мікробіологією, вже давав можливість культивувати мікроби і вирощувати великі їх кількості. Але вченого в цьому напрямку переслідує невдача за невдачею. Невже це тупик? Ні, не все ще вивчено, не можна складати зброї. Треба шукати інші шляхи. До сих пір Іванівський вивчав сік листя в надії знайти там мікробів. Але що якщо піти у зворотному напрямку і постаратися видалити мікроби з листя ... Як буде діяти звільнений від мікробів сік, т. Е. Профільтрований? Виділивши сік з хворих листя, він профільтрував його через бактеріальні фільтри, отвори яких були настільки малі, що через них не могли пройти навіть найменші з видимих в мікроскоп мікроби. Отже, якщо в прозорої рідини, що пройшла через бактеріальні фільтри, вже немає ніяких мікробів, то вона не повинна чинити ніякого шкідливого впливу на здорові листя тютюну, не повинна заражати їх. Але припущення не справдилося. Коли краплю такої абсолютно прозорої рідини Д. І. Івановський завдав на здорове листя, то на них з'явилися бурі плями. Розвивалася мозаїчна хвороба. У прозорої рідини були якісь мікроби, але вони, мабуть, в тисячу разів менше тих, які відомі. Тому мікроби - збудники мозаїчної хвороби і пройшли через бактеріальний фільтр. Значить, відкриті нові мікроби - фільтрівні віруси.
Озброєний переконливими доводами, він розповів світові про своє відкриття. Не відразу світ визнав і підтвердив це найважливіше і воістину велике наукове відкриття кінця XIX століття. Причиною було те, що ні сам Івановський, ні ті, хто повторив його досліди, не бачили збудників мозаїчної хвороби листя тютюнових рослин. Іванівський доводив мікробну природу непрямими шляхами, а в мікробіології панувала відома «тріада Коха» і з трьох принципів цієї доктрини треба було виділити хоча б мікроби в чистій культурі і викликати нею експериментальне захворювання. Друге було доведено, а перше немає. Д. І. Івановський був переконаний, що фільтр вірус - мікроб і має корпускулярну [6] природу. Майбутнє повністю підтвердило його точку зору: що фільтруються віруси виявилися ультрамікроскопічних мікробами, що мають корпускулярну природу, певну будову і ряд дуже своєрідних властивостей живих істот.
Д. І. Івановський уперто продовжував працювати. Темою його докторської дисертації і раніше була «Мозаїчна хвороба тютюну». Наметове велику програму досліджень, Іванівський строго і неухильно дотримувався їй. Молодому вченому доводилося не тільки обгрунтовувати свою ідею, а й захищати її від ворогів, які не зуміли зрозуміти новизни незвичайних уявлень про мікроорганізмах. Позначався консерватизм мислення багатьох мікробіологів, які звикли вважати мікробами лише ті форми, які вдавалося бачити під мікроскопом.
Великою популярністю в ті роки користувалася теорія голландського вченого М. Бейерінк про «рідкому живому контагії», інфекційному початку, викликає мозаїчну хворобу листя тютюну. Гіпотеза Бейерінк легко погоджувалася з уявленнями про відомих в той час мікробних токсинах (отрути). Але Іванівський продовжував дослідження і пошуки доказів ультрамікроскопічних природи фільтруються вірусів - збудників мозаїчної хвороби тютюну. Лише в 1903 році після десятирічних пошуків Іванівський завершує дисертацію, яка отримала дуже високу оцінку передових вчених. У дисертації були закладені основи методики вірусологічних досліджень і ряду уявлень про властивості фільтруються вірусів. Іванівський спростував гіпотезу Бейерінк про «неорганізованому інфекційному початку». До честі Бейерінк, який, уважно ознайомившись з дослідами і доводами Іванівського, визнав не тільки його правоту, але і пріоритет у відкритті вірусів. Визнання було повним, хоча і пізнім. Воно прийшло після смерті вченого. І мав рацію У. Стенлі, коли говорив, що «право Іванівського на славу зростає з роками».
В «Известиях Київського університету» за 1903 р можна прочитати, що це справді наукове відкриття «цілком належить Іванівському, і робота його тому виграє в значенні як дослідження біологічне». Ці слова належать професору С. Г. Навашину. Інший професор К. А. Пуріевіч, високо оцінюючи працю Д. І. Іванівського, писав: «Праця Іванівського виявляє в ньому сумлінного і уважного дослідника і представляє інтерес як в чисто науковому, так і в практичному відношенні».
З таким же експериментаторських майстерністю Іванівський, працюючи зі свічками Шамберлана, довів, що через ці надійні бактеріальні фільтри все ж проходить вірус корпускулярної природи. Дивовижними здаються методика, міркування і проникливість Іванівського, що дозволили йому робити свої висновки. Фільтруючи заразний сік через надійні свічки Шамберлана, він переконався, що перші порції фільтрату більш заражені, ніж останні. Чим же можна пояснити таке дивне явище? Вчений пояснює його тим, що на початку фільтрування більш вільно проходять збудники, а потім пори фільтра забиваються явно корпускулярним частинками, мають якусь форму, величину і, мабуть, об'ємність. Якби збудник був розчинним речовиною, він вільно проходив би в усі порції фільтрату. Говорячи словами самого Іванівського, «немає жодного факту, який підтверджував би гіпотезу про розчинність контагії мозаїчної хвороби ...» Д. І. Івановський, не бачачи (в буквальному сенсі слова) збудника, але знаючи завдяки непрямими методами дослідження деякі властивості фильтрующегося вірусу мозаїчної хвороби листя тютюну, наполегливо прагнув довести, що це не речовина, а жива істота. Якщо збудник - жива істота, міркував він, то його можна вбити хімічними речовинами, як це вдається з видимими в мікроскоп багатьма мікробами. І дійсно, обробивши соки і екстракти з уражених листя дезінфікуючими речовинами, Іванівський переконався, що викликати зараження свіжого листя вже не вдається. Збудники виявлялися убитими. У цьому переконалися і всі ті, хто повторював і перевіряв досліди Іванівського. Значить, вірус має не тільки корпускулярні, але і властивостями живого.
Вражаючим у відкритті Д. І Іванівського було і таке спостереження: вивчаючи клітини листя тютюну, уражених мозаїкою, він знайшов в них скупчення нерозчинних кристалів. У клітинах здорових листя кристали ніколи не виявлялися. Вчений розглядав це явище як одна з властивостей фільтруються вірусів мозаїчної хвороби. Ретельно перевіряючи своє спостереження, він описав кристалізацію вірусів тютюнової мозаїки як закономірність. Треба відзначити, що і це відкриття залишалося незрозумілим сучасниками і лише через багато років засяяло в новому світлі. У 1935 р знаменитий вірусолог У. Стенлі виділив вірус мозаїчної хвороби листя тютюну в кристалічному вигляді і довів властивість ряду вірусів утворювати справжні кристали і існувати в кристалічному вигляді. Тоді згадали і про відкриття Іванівського, який вніс в науку незвичайні і принципово нові уявлення про живе. Історія увічнила це відкриття, і термін «кристали Іванівського» міцно увійшов в ужиток вірусології.
У докторській дисертації Іванівського поряд з історичним фактом відкриття нового класу невидимих живих істот важливий був фізичний метод дослідження - фільтрація, який отримав широкий розвиток і застосування в вірусології. Надалі з'явилися фільтрувальні свічки Берюефельда, фільтри Зейтца і ін.
Нові бактеріальні фільтри дозволили вже мати пори певної величини, точно вимірюються в мікронах, через які не проходили бактерії, грибки і найпростіші мікроорганізми. Потім з'явилися мембранні фільтри з органічних речовин, з допомогою яких був створений метод ультрафільтрації через коллодийной мембрани. Градуювання розмірів пір давала можливість точно визначати величину вірусів, що проходять через ці пори. Визначення величини вірусів дозволило в наш час використовувати суперцентріфугі з оборотами до 100 000 в хвилину для осадження різних вірусів.
Вірусологія збагатилася і іншими методами виділення вірусів. Радянські вчені В. Л. Рижков і Е. П. Громико розробили метод висолювання вірусів, В. І. Товарніцкий і Н. П. Глухарев - адсорбційний метод виділення вірусів, а М. І. Соколов - очищення вірусу грипу адсорбцией на еритроцитах.
В даний час вірусологія своєму розпорядженні й інші найтоншими методами виділення та очищення вірусів. Стало можливим вивчати хімічний склад вірусів - збудників хвороб людини, тварин і рослин. Важливою віхою в цьому напрямку є встановлення фактів, що віруси людини і тварин містять дезоксирибонуклеїнову - ДНК або рибонуклеїнової кислоту - РНК, а віруси рослин - тільки останню.
Життя вірусів тісно пов'язана з клітинами організму, в яких вони паразитують. Віруси можуть жити і розмножуватися тільки усередині живої клітини «господаря» і тільки за рахунок її. Нескінченні спроби культивувати віруси на штучних поживних середовищах, найскладніших і багатих поживними речовинами, зазнали цілковитого краху. В процесі еволюції віруси, пристосувавшись до паразитарному існування в клітинах організму людини, тварин, рослин, не тільки в них живуть, але і вражають їх, пристосування це виявилося настільки тонким, що якщо говорити про захворювання людини, то одні віруси вражають клітини шкіри, інші - клітини нервової системи, треті - клітини тканин дихальних шляхів, четверті - різні внутрішні органи, п'яті - кровоносні судини і т. д. Інакше кажучи, для кожного вірусу відомі чутливі тканини і органи. Все це наклало свій відбиток і на методи культивування вірусів.
Вірусологи в цій запеклій з важких проблем здобули великі перемоги. Створені різні методи вирощування вірусів, і один з них - вирощування в культурах тканин. Саме по собі створення методу культури тканин стало найбільшим досягненням науки. Адже це означає, що клітини, наприклад, м'язової тканини серця або інших органів ростуть ... в пробірці.
Так, живуть поза організмом і розмножуються. Ми не будемо зупинятися на техніці культивування. Скажемо лише, що якщо клітини культури тканин заразити вірусами, то віруси почнуть також розмножуватися в них. Використовуючи особливі поживні розчини для культури тканини і час від часу оновлюючи їх, можна створити умови для життя клітин, а з ними і для життя вірусів.
Особливо широко використовуються для культивування вірусів курячі яйця. Тут віруси знаходять настільки хороші умови для свого життя в тканинах і рідинах розвивається курячого зародка, що «забувають» про свою надмірну «вередливість» і «розбірливості» до клітин і тканин. Завдяки цьому методу можна вивчати віруси і отримувати їх у величезних кількостях. Та й техніка культивування вірусів в тканинах курячого зародка виявилася порівняно не дуже складною. Треба мати курячі зародки на 8-9-й день їх розвитку. Зі строгими правилами стерильності голкою шприца проколюють яйце і вводять досліджуваний матеріал. В термостаті при температурі +37 ° C відбувається такий бурхливий розвиток вірусів, що за дві-три доби відбудеться збільшення вірусу в мільйони разів. Виробляючи пересівання з одного яйця в інше, з другого до третього і т. Д. Можна нескінченно культивувати віруси. У виробничих умовах цей метод може дати величезну кількість вірусів.
Величезний збиток мікроби завдають народному господарству. Хворіють коні, велика і дрібна рогата худоба, свині, свійська птиця, хутрові звірі, що живуть на волі і розводяться в спеціальних господарствах. Чи не щадять мікроби риб і комах, великі втрати несуть шовківництво і бджільництво.
Д. І. Івановський відкрив перший вірус, що вражає рослини, - збудника мозаїчної хвороби тютюну. А тепер відомо безліч вірусів, які гублять врожаї плодів, ягід і овочів. Віруси вражають технічні та зернові культури. Можна було б ще продовжити перелік «злочинів» вірусів в природі, а й цього досить, щоб уявити собі, які величезні завдання стоять перед наукою в боротьбі з вірусами.
У 1918-1920 рр. вірус грипу обрушив на людство страшні лиха. Епідемічним вірусним грипом перехворіло на земній кулі понад 500 млн. Чоловік, а загинуло близько 20 млн. За офіційними даними епідеміологічної комісії Ліги націй, лише за п'ятиріччя з 1929 по 1934 р вірусними хворобами: грип, кір, поліомієліт і віспою захворіли 25 142 650 людина, в той же час такими бактеріальними інфекціями, як черевний тиф, дизентерія, дифтерія, коклюш - 4 072 446 осіб.
Перелік лише одних назв заразних хвороб людини і тварин зайняв би багато сторінок, але немає необхідності робити це. Широко відомо, якими небезпечними ворогами є хвороботворні мікроби і, зокрема, віруси.
Розкривши багато таємниць мікробів, наука дала чудові засоби боротьби з інфекційними хворобами людини і тварин - вакцини. Мільйони людських життів рятують щеплення, які робляться за допомогою вакцин проти віспи, сказу, поліомієліту, енцефаліту, кору, грипу, сибірської виразки, туляремії, бруцельозу, висипного тифу та ін. З чого готують вакцини? Вакцини - це ослаблені або вбиті мікроби, в тому числі віруси, які не здатні заражати, але викликають захист - імунітет проти інфекційних хвороб.
Отже, мікроби - проти мікробів, віруси - проти вірусів. Про те, як вчені домагалися цього, якими шляхами йшли до заповітної мети, буде розказано в наступному розділі.
Поділіться на сторінці