Первые упоминания о вирусах

История нашего вида — это история борьбы с вирусами. Своего рода эволюционная гонка вооружений, в которой нет места перемирию. Ведущие эпидемиологи мира уже не раз высказывались о том, что рано или поздно объявится новый инфекционный агент, с которым придется сразиться. Однако у нас, в отличие от противника, есть преимущество — мы можем подготовиться к “войне”, а нашим лучшим оружием является научный метод. Наука, лишенная границ и предубеждений, раз за разом обеспечивает нашему виду триумфальную победу. Вирусы — это крохотные информационный системы, закодированные в ДНК или РНК, а их основная цель — выживание. Чтобы выжить, вирусам нужны мы, а если точнее — наши клетки. А наше выживание зависит от знаний о вирусах и чем больше мы знаем, тем выше шансы на победу.

Существует огромное количество вирусов, которые могут погубить нас. Многим из них еще только предстоит появиться

Знакомство с вирусами

В 1892 году выпускник Петербургского университета Дмитрий Ивановский заинтересовался болезнью листьев табака — они сморщивались, покрывались ржавыми пятнами и засыхали. Ивановский предположил, что у заболевания должен быть возбудитель. Чтобы доказать свою теорию, ученый растер листья зараженных растений, а затем полученный сок профильтровал через полотно. В процеженном соке никаких болезнетворных бактерий не оказалось, но растения, которые им поливал Иванский, заболевали в 80% случаев. Тогда ученый предположил, что бактерии, вызывающие заболевание очень маленькие и процедил воду с помощью фарфорового фильтра — который не пропускает даже самые малые бактерии — однако снова безрезультатно. Вывод, который сделал Ивановский, впоследствии изменил мир — ученый предположил о существовании настолько маленьких организмов, что их не видно в оптический микроскоп.

Несколько лет спустя причинами болезни табачных листьев заинтересовался голландский микробиолог Мартин Бейеринк. Ученый пришел к выводу, что растения поражала ядовитая жидкость, которую он назвал “вирусом” (от лат. — яд). Однако это был очень странный яд: его концентрация, как это обычно бывает, никак не влияла на результат, а он всегда был один и тот же. Источник яда оставался тайной вплоть до 1932 года, пока профессор Уиндел Стенли из тонны зараженных листьев не получил чашку кристаллов. Натирая кристаллами листья здоровых растений, он тем самым вызывал у них характерные заболевания. Но живые существа не могут превращаться в кристаллы.Это привело Стенли к выводу, что вирусы — крохотные белковые молекулы, а не живые организмы. А вот впервые увидеть вирус удалось лишь семь лет спустя с помощью электронного микроскопа.

С появлением микрофотографии мы, наконец, смогли увидеть как выглядят возбудители разных инфекционных заболеваний

По сути, вирус — это информационная система (закодированная в ДНК или РНК), окруженная защитной оболочкой и сформированная эволюцией для обеспечения своей собственной репликации и выживания. Все вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную белковую оболочку и способные переходить из одной клетки в другую. Вирусы растут только в живых клетках однако заражают все — от простейших одноклеточных организмов, таких как амебы, до сложных многоклеточных организмов, таких как мы. А вот бактерии сами по себе являются клетками и несут в себе все молекулярные механизмы, необходимые для их размножения. Как следствие, они имеют уникальные биохимические пути, на которые действуют антибиотики широкого спектра.

Чтобы всегда быть в курсе последних открытий из мира популярной науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram

Борьба с полиовирусом

Всю первую половину ХХ века вирусы были причиной опасных недугов, одним из которых был полиомиелит — детский спинномозговой паралич, который приводит к патологиям центральной нервной системы. Несмотря на то, что первые упоминания о полиомиелите встречаются в истории Древней Греции и Древнего Египта, с первой крупной эпидемией мир столкнулся только в 1905 году в Швеции, после чего вирус начал свое путешествие по планете. К 1916 году от полиомиелита в одном только Нью-Йорке скончалось 2 тысячи детей. А в 1921 году болезнь сразила будущего президента США Франклина Рузвельта. В целом эпидемия полиомиелита в ХХ веке стала самым настоящим национальным бедствием во многих странах.

После того, как Франклин Рузвельт заболел полиомиелитом, в 1938 году он основал Национальную организацию по борьбе с полиомиелитом (англ. National Foundation for Infantile Paralysis). Фонд занимался сбором пожертвований, которые использовались для поиска вакцины и производства механических кроватей для больных. Тем временем вирус уверенно шагал по планете. Так, за 1952 год в США от полиомиелита погибло 3145 человек, а парализованными остались больше 20 тысяч. Советский Союз понес сравнимые потери шесть лет спустя. Все это время наиболее эффективным способом “борьбы” с полиомиелитом были так называемые “железные легкие” — камеры, в которых работу парализованных дыхательных мышц совершала перемена давления воздуха. Пациенты, пораженные этим недугом, до конца жизни оставались в ящиках, откуда торчала голова и ноги.

Наверняка все помнят эти красные капли — прививка против полиомиелита

Изобретение вакцины стало возможным лишь в середине 1950-х годов, но уже к 1961 году полиомиелит был практически истреблен. Первую вакцину изобрел врач Джонас Солк. К тому моменту, как он устроился на работу в фонд Рузвельта, ученые уже научились разводить вирусы на клетках почек обезьян и при помощи антибиотиков очищать их от микробов. Солк, в свою очередь, решил использовать формалин и проверить иммуногенность на обезьянах. В 1952 году полученную вакцину ученый ввел себе, жене и трем сыновьям. Вакцина оказалась безопасной и не вызывала аллергических реакций. В 1954 году Солк получил разрешение поставить прививки 5 тысячам американских школьников в Питтсбурге. Последующий анализ показал наличие антител в крови школьников, а вакцина ученого стала первой эффективной вакциной от полиомиелита.

Новость об изобретении вакцины мгновенно разлетелась по миру и в США отправились ученые со всего света. Большой вклад в изобретение окончательной вакцины внесли советские ученые Михаил Чумаков и Анатолий Смородинцев. Совместная работа советских и американских ученых состоялась несмотря на разгар холодной войны. В 1958 году Алберт Сэбин, врач детской городской больницы Цинцинатти пришел к выводу, что когда вирусы культивируют при пониженной температуре, победителем в этом искусственно созданном естественном отборе становятся непатогенные штаммы. Если такой вирус попадет в желудок, то начнет размножаться. Это непатогенная “живая вакцина”, а наши антитела воспринимают ее как обычный полиовирус.

Однако использование вакцины Сэбина в США посчитали излишним, так как вакцина Солка работала. Тогда Сэбин передал образцы Чумакову, чтобы проверить ее эффективность на территории СССР. В январе 1959 года началась массовая иммунизация, в ходе которой вакцину получили 15 миллионов детей в разных республиках. Вскоре заболеваемость полиомиелитом пошла на убыль. Но как же вакцина Солка? Оказалось, что многие люди, прошедшие вакцинацию, из-за нее заболевали полиомиелитом. В итоге наибольшую эффективность показала доработанная вакцина Сэбина, которая к 1960 году была доступна в более чем 100 странах мира.

Так выглядит CoVID-2019 под микроскопом

Таким образом, первая половина ХХ века, включая пандемию испанского гриппа и борьбу с опаснейшим вирусом в истории — оспой, также прошла под эгидой войны с полиомиелитом. На сегодняшний день человечество одержало практически полную победу над большим количеством опасных вирусных инфекций. Но это не значит, что нам больше ничто не угрожает. Так, узнать о борьбе с эпидемией нового коронавируса CoVID-2019 читайте в нашем специальном материале.

Молекулярная история вирусов

Туберкулез и малярия, как выяснилось благодаря молекулярному анализу, нередко становились причиной смерти в Древнем Египте — не исключено, что следы этих болезней будут обнаружены в более древних ДНК египетских мумий. Имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что египтяне также страдали оспой и полиомиелитом. Китайский педиатр Ван Цюань (1495-1585) выявил оспу и примерно в то же время китайцы начали процесс “иммунизации” здоровых людей путем вдувания в нос порошкообразного материала. Узнаваемые описания вспышек гриппа датируются 1580 годом, причем в каждом из 19-го и 20-го веков было по три таких события. За исключением ВИЧ / СПИДа, который можно рассматривать как “продолжающуюся” (с 1981 года) пандемию, самой страшной пандемией современности все же был испанский грипп 1918/19 или “испанка”, которая унесла жизни 50 миллионов человек.

Еще больше интересных статей о самых разных вирусах нашей планеты читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен

В Древнем Египте были малярия, туберкулез и, возможно, оспа и полиомиелит

Так, вирус иммунодефицита человека 1-го типа (HIV1) — наиболее заметная форма синдрома приобретенного иммунодефицита человека (СПИД), “перескочил” к людям также в первой половине ХХ века. Предположительно это произошло, когда охотник порезал руку, убивая инфицированного шимпанзе. Затем, как это часто бывает, ВИЧ-1 распространялся между людьми, пока в 1981 были зафиксированы первые случаи СПИДа в США. Необходимо понимать, что очень многие и разнообразные факторы влияют на подобные вторжения болезней от других видов в нашу жизнь. Увеличение численности населения, возникновение городов-миллионников, высокая плотность населения и тесный контакт с дикими животными способны привести к вспышке самых разных инфекций. Совокупность огромного количества факторов в результате привела к появлению CoVID-2019.

Дело (не только) в людях

Мы, конечно, не единственный вид, который может внезапно заразиться от других позвоночных. Собачья чумка (CDV), например, была выявлена у пятнистых гиен Серенгети, а регулярные вспышки у львов, похоже, произошли непосредственно от собак или других диких животных, включая гиен. Сегодня известно, что CDV связан как с вирусом ныне уничтоженной чумы крупного рогатого скота, так и с корью человека, которые ближе друг к другу. Последовательность генов позволяет предположить, что эти два патогена разошлись около 1000 лет назад, возможно, от предкового вируса, который не идентичен ни тому, ни другому.

Вакцинация спасла миллионы жизней

Сегодня, несмотря на триумфальную победу некоторых болезней, проблемы с вакцинацией остаются в регионах, которые по сути являются зонами военных действий. Мы могли бы также искоренить корь, но этому препятствуют некоторые родители в развитых странах, которые считают, что они не несут ответственности за иммунизацию своих детей против стандартных инфекций. Кстати, наш специальный материал о прививках поможет понять чего именно боятся противники вакцинации. Между тем, корь является одним из наиболее заразных патогенов, а во взрослом возрасте легко может стать причиной смерти.

История вирусологии

2.Морфология и систематика вирусов

История вирусологии

Большинство вирусных болезней, как широко распространенных, так и редких, экзотических, было известно на протяжении многих тысячелетий существования человечества. Люди не знали лишь главного: что болезни эти вызываются вирусами.

История становления вирусологии как науки отличается от многих других наук тем, что развиваться она начала задолго до того, как были открыты сами вирусы.

В конце XVIII столетия Э. Дженнер в Англии разработал против оспы живую вакцину, с помощью которой во всем мире началась борьба с этим страшным заболеванием.

Затем Л. Пастер создал метод прививок против бешенства и других инфекций, положив начало научному обоснованию борьбы с вирусными болезнями с помощью живых ослабленных вакцин.

После работ Пастера, показавших, что заразные болезни вызываются мельчайшими живыми организмами, предполагалось, что их присутствие можно будет выявить при всех инфекционных болезнях. Но очень скоро ученые убедились, что это не так.

Ни один из вновь открытых методов бактериологических исследований не позволял найти микроба, с присутствием которого можно было бы связать возникновение таких болезней, как оспа, корь или свинка. Однако Пастеру даже не приходила в голову мысль о возможности существования возбудителя, полностью отличного по своей природе от микробов.

Первый вирус, существование которого было научно доказано, поражал не людей и не животных, а табачные растения, вызывая у них болезнь, известную под названием «мозаичная болезнь табака, поскольку листья покрывались бурыми пятнами различной формы.

Еще в 1886 году немецкий ученый А. Мейер, работавший в Голландии, показал, что сок растений, больных мозаичной болезнью, вызывает у здоровых растений такое же заболевание. Мейер был уверен, что виновник болезни микроб, и в течение ряда лет безуспешно искал его. Изучил многие сотни образцов, взятых от больных растений, но микроба не нашел. Пытался заражать растения самыми различными материалами, наверняка содержавшими бактерии (сыр, прокисшее пиво, птичий помет). Использовал тысячи наверняка заразительных образцов. Однако все эти опыты оказались безуспешными, растения не инфицировались.

В 1892 году профессор ботаники Петербургского университета Д. Ивановский подтвердил некоторые находки Мейера. Несколько лет подряд изучал он мозаичную болезнь, поразившую обширные плантации табака в Крыму. Он показал, что сок больных растений заразен, но его инфекционность теряется после кипячения. Ивановский был убежден, что, хотя в соке не было видно каких-либо грибков и других паразитов, причиной болезни, несомненно, должны быть бактерии.

Д. Ивановский опроверг утверждение Мейера о том, что сок больных растений теряет свои заразные свойства после фильтрования через двойной слой фильтровальной бумаги. Ивановский показал, и в этом глав­ное значение его открытия, что сок сохраняет свои инфекционные свойства после пропускания через свечи Пастера — Шамберлена, сделанные из мелкопористой глины, которая удаляет из жидкости любые видимые в микроскоп организмы, любые бактерии. Так было доказано существование патогенных агентов, намного меньших, чем все известные в ту пору микроорганизмы.

Рассматривая под микроскопом зараженные листья растений табака, Ивановский обнаружил мельчайшие кристаллы. Он правильно решил, что они связаны с проникновением возбудителя в растение. Лишь через несколько десятилетий ученые доказали способность многих вирусов формировать кристаллы внутри зараженных клеток при различных заболеваниях не только у растений, но и у животных.

Многие зарубежные ученые приписывали честь открывателя вирусов Бейеринку, но он признал приоритет Ивановского.

Через два года германские микробиологи Ф. Лефлер и П. Фрош показали, что ящур, эпидемическая болезнь крупного рогатого скота, также вызывается фильтрующимся агентом — вирусом.

В 1901 году В. Рид и его сотрудники установили, что возбудитель желтой лихорадки, тяжелейшей тропической болезни людей, также проходит через фильтры и является вирусом.

Ученый мир не сразу признал открытие вирусов Д. Ивановским. Даже в 20-х годах прошлого века высказывалось много предположений, что вирусы — это либо мельчайшие простейшие организмы, либо такие формы бактерий, которые могут проходить через фильтры. Выдвигались даже гипотезы, что вирусы — это яды, которые выделяются внутри клеток под воздействием каких-то неизвестных факторов.

Вспоминая историю открытия вирусов, следует перечислить некоторые знаменательные даты: 1892 год — открыт вирус табачной мозаики; 1897-й — фильтрующийся вирус ящура; 1901-й — вирус желтой лихорадки; 1902-й — вирус оспы птиц и овец; 1903-й — вирус бешенства; 1905-й—вирус оспенной вакцины; 1907-й— вирус Денге (тропического вирусного заболевания); 1908-й — вирус оспы людей и трахомы; 1909-й — вирус полиомиелита; -1911-й — вирус саркомь кур Рауса; 1915-й — бактериофаг; 1916-й — вирус кори; 1917-й — вирус герпеса. Этот список свидетельствует, что метод фильтрования материалов через фарфоровые фильтры позволил ученым быстро разграничивать мир вирусов от мира микробов и открывать одного за другим возбудителей вирусных болезней.

Интересно отметить, что к концу 40-х годов прошлого столетия было открыто 40 вирусов, вызывавших заболевания у человека и поражавших его нервную систему, кожу, дыхательные пути. В настоящее время стало известно более 500 вирусных болезней человека, животных и растений.

2.Морфология и систематика вирусов

Вирусами называются возбудители инфекционных бо­лезней человека, животных, растений и микроорганизмов, характеризующиеся следующими особенностями и отличающими их от других микроорганизмов:

• обладают малыми размерами тела, измеряемыми десятками или сотнями миллимикронов.

• не имеют клеточного строения;

• не способны к росту и бинарному делению;

• не имеют собственных систем метаболизма;

• содержат нуклеиновые кислоты только одного типа — ДНК или РНК;

• используют рибосомы клетки-хозяина для образования собственных белков;

• не размножаются на искусственных питательных средах и мо­гут существовать только в организме восприимчивого к ним хозяина.

Обычно вирусы существуют в двух формах — внеклеточной в виде так называемого вириона и внутриклеточной, называемой реп­родуцирующимся,или вегетативным, вирусом. У вириона отсутствует обмен веществ, он не растет и не размножается. Внутриклеточная форма представляет собой активный агент, который, попав в клетку хозяина (растения, животного, микроорганизма), использует ее био­синтетический и энергетический аппарат для репродукции новых вирусов, а впоследствии может вызвать и гибель самой клетки. Сле­довательно, только в клетке хозяина вирус способен функциониро­вать и репродуцироваться, приобретая свойства живого организма.

Химический состав вирусов довольно прост. Вирусы пред­ставляют собой нуклеопротеиды и состоят из нуклеиновой кислоты и нескольких кодируемых ею белков.

Как известно, в состав клеток входят ДНК и РНК, в то время как вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК. Поэтому все вирусы подразделяют на две группы — ДНК-геномные и РНК-геномные. Обычно вирусы растений содер­жат РНК-геномы, вирусы человека и животных как ДНК-, так и РНК-геномы. Почти все бактериофаги ДНК-геномны.

Сложно организованные вирусы (вирусы животных и человека) сложны по химическому составу и содержат дополнительные белковые или липопротеидные оболочки. Кроме нуклеиновой кислоты и белков, они содержат липиды в наружных оболочках и углеводы в составе бел­ков наружных оболочек (гликопротеидов). Некоторое количество липидов есть у бактериофагов и ряда крупных вирусов растений. У неко­торых сложных вирусов выявлены ферменты. У бактериофагов также обнаружены ферменты — лизоцим и аденозинтрифосфатаза.

Изучение вирусов под электронным микроскопом показало, что они разнообразны по форме и имеют довольно сложное стро­ение. Различают следующие формы вирусов: палочковидную, при ко­торой вирус имеет вид прямого цилиндра (вирус табачной мозаики); нитевидную, представляющую эластичные изгибающиеся нити (не­которые вирусы растений и бактерий); сферическую, сходную с много­гранниками (вирусы животных и человека); кубовидную, по виду на­поминающую параллелепипед с закругленными краями (вирусы жи­вотных и человека); булавовидную, характеризующуюся наличием головки и отростка (вирусы бактерий и актиномицетов).

Внеклеточная форма сущест­вования вируса, вирион, состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочкой. Нуклеиновая кислота уложена в ви­де спирали и окружена белковой обо­лочкой, которая называется капсидом. По­следний образован большим числом субъединиц белка — капсомеров, ко­торые, в свою очередь, представлены одной или несколькими молекула­ми белка. Белковый капсид, объ­единенный с нуклеиновой кисло­той (ДНК или РНК), носит назва­ние нуклеокапсида. По способу укладки капсомеров выделяют капсиды, построенные по спиральному и кубическому типам симметрии. В первом случае капсид имеет ци­линдрическую форму, во втором — форму многогранника. К вирусам со спиральным типом симметрии относят вирус табачной мозаики.

Нуклеиновые кислоты представ­ляют собой необходимый элемент живой материи, главное назначение которого — сохранять и переносить наследствен­ную, или генетическую, информацию. Нуклеиновая кислота состоит из большого числа структурных единиц — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из трех основных частей: молекулы фосфорной кислоты, молекулы сахара и молеку­лы органического основания.

Для многих вирусов бактерий, или фагов, характерен так называе­мый сложный тип симметрии: головка фага имеет форму многогранника (кубическая симметрия), хвосто­вой отросток — форму цилиндра (спиральная симметрия).

Вирусы специфичны, они паразитируют только на определен­ных хозяевах — растениях, животных или микроорганизмах. Это обусловливает распределение вирусов на группы на основе типа хо­зяев. При классификации вирусов принимают во внимание их строение, чувствительность к внешним факторам и т. д. Выделяют группы вирусов, патогенных для растений, животных и для микроорганизмов. Вирусы бактерий и актиномицетов называют соответственно бактериофагамии актинофагами. Извест­ны субмикроскопические агенты — микофаги, поражающие грибы, и цианофаги, паразитирующие на цианобактериях.

Вирусы не размножаются в почве, но могут долго сохраняться в ней. Так сохраняются вирусы мозаичной болезни пшеницы, овса и табака, кольцевой пят­нистости картофеля и др. Некоторые вирусы человека и животных, попадая в почву, остаются инфекционными в течение нескольких месяцев.

Фаги — облигатные паразиты микроорганизмов — открыли независимо друг от друга в 1915 г. Ф. Туорт и в 1917 г. Ф. Д. Эррелъ. Состоят из головки фага и отростка. Призматическая головка фага покрыта оболочкой из упорядоченно расположенных капсомеров. Внутри головки находится одна или две нити ДНК.

Отросток представляет собой белковый стержень, покрытый сверху чехлом из спирально расположенных капсомеров, способных к сокращению. Обычно отросток оканчивается базальной пластин­кой с пятью-шестью выростами. От пластинки отходят тонкие нити — органы адсорбции. Через отросток из головки фага ДНК пе­реходит в клетку микроорганизма.

Механизм проникновения бактериофага: обычно фаг адсорбируется чувствительной к нему клет­кой бактерии. Затем содержимое головки (ДНК) переходит в бакте­рию, а оболочка остается снаружи. После нападения фага бактерия утрачивает способность к делению, перестает двигаться. Метабо­лизм бактериальной клетки перестраивается под влиянием ДНК фа­га, и клетка начинает производить продукты не собственного обме­на, а бактериофага, и в результате в ней происходит интенсивное образование частиц бактериофага. Затем клеточная стенка бактерии растворяется, и из нее выходят зрелые бактериофаги. Одна клетка бактерии становится источником нескольких сотен и даже тысяч бактериофагов.

Растворять (лизировать) данный вид бактерий способен толь­ко вирулентный к нему фаг. Нередко бактериальная клетка инфи­цируется фагом, который может в ней существовать, не вызывая ли­зиса. При размножении бактерии инфекционное начало переходит в дочерние клетки. Бактериофаги такого характера называют уме­ренными, а бактерий — передатчиков данных фагов — лизогенными. При определенных условиях лизогенные культуры бактерий могут быть лизированы находящимся в них фагом. Каждый фаг способен поражать бактерий одного вида или группы близких видов.

Исследовано большое число фагов, поражающих различных микроорганизмов. Известны фаги, лизирующие бактерии родов Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Streptococcus, Staphylococcus; актиномицеты рода Streptomyces; микобактерии рода Mycobacterium и др. Фа­ги встречаются в воде, почве и других природных объектах. Некото­рых фагов используют в медицине для профилактики заболеваний.

Список литературы

1.Емцев В.Т. Микробиология / В.Т. Емцев, Е.Н. Мишустин . – 5-е изд., перераб. И доп. – М.: Дрофа, 2005. – 445, (3) с.: ил.

2.Прозоркина Н.В., Рубашкина Л.А. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии. Ростов-назДону:Феникс.2002. – 416 с.

3.Мишустин Е.Н. Микробиология: учебник для вузов / Е.Н. Мишустин, В.Т. Емцев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1978. – 351 с.

4.Сухова К.С. Общая вирусология: учебное пособие / К.С. Сухова. – М.: Высшая школа. 1965. – 299 с.

5. Смородинцев А. Беседы о вирусах. – М.: Молодая гвардия. 1979.

6.Эндрюс К. Естественная история вирусов. – М.: Мир. 1969.

лет до н. э.). О натуральной оспе было известно в Китае за тысячу лет до нашей эры. Давнюю историю имеет также желтая лихорадка, на протяжении столетий косившая белых первопроходцев в тропической Африке и моряков. Первые описания вирусных болезней у растений относятся к живописной пестролепестности тюльпанов, которые уже около 500 лет выращивают голландские цветоводы.

Началом становления вирусологии как науки можно считать конец XIX века. В 80-х годах XIX века, работая над созданием вакцины против бешенства, Луи Пастер (1822-1895) впервые применил термин вирус (от лат.virus, яд) для обозначения инфекционного агента. Пастер был первым, кто начал использовать лабораторных животных в работах по изучению вируса. Он проводил исследования по инокуляции материала, полученного от больных бешенством, в мозг кролика. Однако Пастер не делал различия между вирусами как таковыми и другими инфекционными агентами.

В 1898 году Мартин Бейеринк (1851-1931) подтвердил и расширил исследования Ивановского над ВТМ и сформулировал первую полноценную теорию о вирусах как о новом классе микроорганизмов и возбудителей. Несмотря на то, что многие зарубежные ученые приписывали ему честь открывателя вирусов, Бейеринк признал приоритет Ивановского.

Фильтруя через бактериологические свечи патологический материал, взятый от больных людей и животных, в котором с помощью светового микроскопа не удавалось обнаружить каких-либо патогенных бактерий и грибов, микробиологи и врачи в считанные годы установили вирусную этиологию многих антропонозных и зоонозных болезней. Так, уже в 1898 году Ф.Лефлер и П.Фрош установили фильтруемость возбудителями ящура коров. Таким образом, они были первыми, кто показал, что вирусы могут поражать не только растения, но и животных. Это первое открытие вирусной природы широко распространенной и очень опасной зоонозной болезни парнокопытных позволило признать, что описанные в 1892-1906 гг. автономные элементарные тельца Э. Пашена и цитоплазматические включения Г.Гуарниери в эпителиальных клетках содержимого везикул и пустул (пузырьков) при натуральной оспе человека тоже вирусы – вне- и внутриклеточно располагающиеся, обособленные и сгруппированные в колонии. Такие же включения-колонии вирусов обнаружили в 1898-1903 гг. В.Бабеш и А.Негри в цитоплазме нейронов мозга погибших от бешенства животных.

Серия открытий новых вирусов пришлась на первое десятилетие XX века. Началась она с исследований Уолтера Рида (1851-1902), установившего в 1901 г. вирусную природу тропической желтой лихорадки. Рид руководил исследованиями, проводимыми Военной комиссии США по жёлтой лихорадке. В ходе них было установлено, что вирус жёлтой лихорадки присутствует в крови больного в течение первых трёх дней лихорадки и что вирус может передаваться при укусе комара; таким образом, впервые было показано, что вирусы может передаваться насекомыми. Кроме того, было выявлено, что прежде чем комар приобретает способность передавать инфекцию, должно пройти определённое время. Так появилось представление о внешнем инкубационном периоде.

В 1915 г. Фредериком Туортом (1877-1950) были открыты вирусы бактерий. В 1917 г. независимо от него вирусы бактерий были открыты Феликсом Д’Эрелем (1873-1949), он же ввёл термин ‘бактериофаг.

Вторая волна продолжающихся открытий вирусов антропонозных болезней приходится на 30-е гг. прошлого века. В 1933 году У.Смит, К.Эндрюс и П.Лейдлоу установили, что грипп вызывается не бактерией (Bacterium influenzae), а вирусом (ортомиксовирусом). К началу Второй мировой войны к вирусным болезням были причислены эпидемический паротит (К.Джонсон и Э.Гудпасчур, 1934), японский летне-осенний комариный энцефалит (М.Хаяши и А.С.Смородинцев, 1934-1938), дальневосточный клещевой весенне-летний энцефалит (Л.А.Зильбер, М.П.Чумаков, В. Д. Соловьев и др., 1937), краснуха (Дж. Хиро, С. Тасака, 1938). Предположение о вирусной этиологии гепатитов высказали в 1937 г. Г. Финдли и Ф. Мак-Каллум, подтвердили его в экспериментах на обезьянах и людях-добровольцах в 1943-1944 гг. Д. Камерон, Ф. Мак-Каллум и В. Хавенс.

Первый шаг в направлении описания молекулярной структуры вирусов был сделан в 1935 году, когда В.Стенли получил кристаллы вируса тобачной мозаики (Нобелевской премия, 1946). Детально изучить тонкую структуру вирусов стало возможно в 50-60 гг. после усовершенствования электронного микроскопа.

В 1938 г. М.Тэйлор (M. Theiler, 1899-1972) получил ослабленную живую вакцину против жёлтой лихорадки (Нобелевская премия, 1951). Разработанная вакцина оказалась такой надёжной и эффективной, что используется до сегодняшнего дня. Она спасла миллионы жизней и послужила моделью для разработки многих последующих вакцин. Кроме того, Тейлор усовершенствовал и ввёл в систему использование в качестве восприимчивых животных-хозяев мышей. Развитие его подхода в конечном итоге привело к получению других вирусов, причём кульминацией в этом цикле работ стало выделение Далдорфом и Сайклзом в 1948 г. группы вирусов эпидемической миалгии на мышах-сосунках. В начале тридцатых годов кроме мышей стали использовать также куриные эмбрионы, т.е. появился ещё один источник тканей, чувствительных к заражению вирусами и способных поддерживать их размножение, особенно подходящий для группы поксвирусов.

По мере того как появлялись и совершенствовались все эти экспериментальные системы, развивались количественные методы исследований. К ним относится тестирование на людях лимфы, содержащей вирус осповакцины, которое начали проводить с 1920 л., а также методы определения других вирусов, разработанные после появления работы Гарви и Актона с вирусом бешенства в 1923 г. однако первый точный и быстрый метод подсчёта эукариотических вирусов был разработан только в 1941 г., когда Хирст (G.Hirst) продемонстрировал, что вирус гриппа вызывает агглютинацию эритроцитов.

Развитие вирусологии очень сильно зависело от разработки метода культур клеток, которые сначала появились в конце 20-х годов, а затем в 40-х годах были применены для исследования вирусов энцефалитов. В 1949 г. в ключевом эксперименте Эндерса, Уеллера и Роббинса было показано, что культуры клеток способны поддерживать рост вируса полиомиелита (Нобелевская премия, 1954). Это открытие возвестило о приходе эры современной вирусологии и послужило толчком к ряду исследований, которые в конечном итоге привели к выделению многих вирусов, вызывающих серьёзные заболевания у человека. В 50-е и 60-е годы были выделены ряд энтеровирусов (Коксаки, ECHO) и респираторных (адено-, респираторно-синцитального) вирусов, что привело к тому, что были установлены причины большого числа болезней, вирусное происхождение которых до того момента лишь предполагали. Так, например, в 1953 году Блумберг открыл вирус гепатита B (Нобелевская премия, 1976) и создал против него первую вакцину. Параллельно с этими медицинскими исследованиями после 1952 г., когда Дульбекко применил к вирусам животных метод бляшек (Нобелевская премия, 1975), в количественную вирусологию вошли системы культур тканей. Метод бляшек был прямым продолжением исследований, проводившихся на бактериях и бактериофагах.

Открытие бактериофагов было оценено лишь в конце 30-х годов, когда группа учёных занялась исследованием бактериофагов, используя их как удобную модель для изучения взаимодействия вирус-клетка в точных генетических и биохимических терминах. В 1939 Э. Эллис и М. Дельбрюк выдвинули концепцию 'одноэтапного цикла роста вируса’ ("one step virus growth cycle") (Нобелевская премия, 1969). Эта работа заложила основы для понимания характера репродукции вирусов – понимания того, что вирусные частицы не ‘растут’, а собираются из образованных до сборки компонентов. В 1945 г. С.Лурия и А. Херши продемонстрировали, что бактериофаги способны мутировать (Нобелевская премия, 1969). Так было доказано, что генетические механизмы генетических процессов одинаковы у клеточных организмов и у вирусов. Также эта работа заложила основу для понимания антигенной изменчивости вирусов.

В 1950 г. А.Львов с сотрудниками открыл в Bacillus megaterium лизогенный бактериофаг и ввёл термин профаг (Нобелевская премия, 1965), Таким образом выяснилось, что существуют умеренные и вирулентные фаги. Эта работа привела к исследованиям контроля экспрессии генов в прокариотических организмах, вылившихся в конце концов в концепцию оперона Жакоба и Моно. В 1952 г. А.Херши и М.Чейз показали, что генетический материал бактериофагов представлен ДНК.

Все эти исследования фагов находились в центре той революции в биологии, которая привела к возникновению молекулярной биологии. Если до сих пор в классических генетических работах биохимические приёмы не использовались, то именно применение бактериофагов в качестве генетического инструмента позволило объединить генетику и биохимию в молекулярную биологию. После открытия структуры ДНК в 50-х годах бактериофаги неоднократно играли ключевую роль в разработке новых представлений и методов для изучения организации генома, генетического кода, процессов транскрипции и трансляции. Так, в 1961 году Бренер, Жакоб и Мезельсон продемонстрировали, что бактериофаг T4 использует для синтеза вирусных белков рибосомы клетки-хозяина, что помогло расшифровать фундаментальный механизм процесса трансляции. В 1967 году Пташне (Ptashne) выделил и изучил белок-репрессор фага ?. Существование репрессорных белков было сначала постулировано Жакобом и Моно. Работы Пташне и Гилберта (открытие lacI репрессора E.coli) показали, что репрессорные белки являются ключевыми элементами в регуляции экспрессии генов. В 1975 году Мосс, Шаткин (Shatkin) работая с реовирусами и вирусом коровьей оспы показали, что мРНК содержит на 5? конце кэп. В последующем кэпы были обнаружены у мРНК эукариот.

Важные для молекулярной биологии открытия были сделаны также при использовании в качестве объектов исследований вирусов животных. Так в 1970 году Тёмин и Балтимор независимо друг от друга открыли у ретровирусов обратную транскриптазу (Нобелевская премия, 1975), способную осуществлять синтез ДНК на РНК-матрице, что послужило опровержением так называемой ‘центральной догмы’ молекулярной биологии. В 1976 году Бишоп и Вармус обнаружили, что онкоген src вируса саркомы Рауса присутствует также в геномах нормальных клеток животных, в том числе человека (Нобелевская премия, 1989). В 1977 году Робертс и Шарп независимо друг от друга показали прерывистую структуру генов аденовирусов (наличие интронов) и сплайсинг (Нобелевская премия, 1993). В последующем прерывистость структуры была продемонстрирована для клеточных генов.

Как уже упоминалось, в 50-60 гг. было открыто большое количество вирусов как эукариотических, так и прокариотических организмов. К концу 60-х уже было открыто порядка 500 вирусов человека и животных, более 300 вирусов растений, а также множество вирусов насекомых и бактериофагов.

В последующие годы список известных вирусов ещё немного пополнился: в 1981 году выделен вирус лейкемии Т-лимфоцитов человека – первый вирус, для которого была достоверно установлена способность вызывать рак у человека; в 1983 году Монтанье и Галло выделили вирус иммунодефицита человека, вызывающего СПИД; в 1989 году выделен вирус гепатита С; в 1994 году выделен герпесвирус человека 8 (HHV-8), вызывающий саркому Капоши. Тем временем природа чуть не лишилась одного из своих творений: в 1979 году было официально объявлено об искоренении вируса оспы; последний случай заболевания был зарегистрирован двумя годами ранее в Сомали. Первоначально предполагалось также полностью уничтожить и лабораторные штаммы вируса после завершения секвенирования его генома, однако затем решение было отложено.