Глава четвертая. Драма, которая разыгрывается без репетиций

Теперь мы подошли к святая святых вирусов — к секретам их размножения. Вы узнаете, чем отличаются острые вирусные инфекции от хронических и как работает иммунитет — замечательная система защиты организма от разрушительной деятельности вирусов.

Острые вирусные инфекции

При острых инфекциях через некоторое время после контакта с вирусом начинается разрушение клеток: они сморщиваются, округляются и умирают. Постепенно не остается ни одной живой клетки, и на месте цветущей жизнеспособной культуры можно обнаружить лишь бесформенные останки погибших клеток. Этот процесс напоминает острую инфекционную болезнь со смертельным исходом. Ее могут вызвать бактериофаги, вирусы оспы, полиомиелита, ящура и др. Эти вирусы не успокаиваются до тех пор, пока не уничтожат все живые клетки, которые попадаются на их пути. Естественно, что такие вирусы легче поймать с поличным — слишком явные следы преступления оставляют они после себя. Именно они и послужили основным инструментом для изучения законов размножения вирусов.

Теперь мы подошли к святая святых вирусологии — необычным особенностям размножения вирусов. Сразу же нужно уточнить, что в отношении вирусов привычный термин «размножение» очень условный, так как не имеет ничего общего с размножением всех других организмов.

Строго говоря, на самом деле вирусы не размножаются, а репродуцируются (воспроизводятся) из заранее заготовленных деталей. Это напоминает фабрично-заводскую схему конвейерного производства.

Небольшое отступление. Предположим, что каждая из 10 клеток, зараженных вирусом, может произвести на свет около 200 новых частиц вируса, то есть «дать жизнь» соответственно 2 тыс. вирусных частиц, которые, в свою очередь, способны напасть на 2 тыс. здоровых клеток и произвести уже 400 тыс. новых вирусов, то есть полчище невидимых убийц!

Чтобы лучше понять, как такое возможно, представьте себе такой фантастический эксперимент: поставлена задача размножить какой-либо животный организм. Как это происходит на самом деле, мы хорошо знаем. Нам вряд ли придет в голову абсурдная мысль расчленить клетки растений или животных на составные части (белки, нуклеиновые кислоты, жиры, углеводы и т.д.), а затем смешать эти составные части, чтобы получить исходную клетку. Ведь, чтобы осуществить такое, пришлось бы заменить реально существующий процесс нереальной фабрично-заводской схемой: сначала надо осуществить массовую заготовку голов, туловищ, конечностей, внутренних органов, а затем все эти детали собирать и монтировать из них потомство. Ясно, что восстановить исходную клетку не удастся, как бы мы ни старались.

Естественно, что такой необычный способ размножения непригоден даже для самых просто устроенных организмов вроде амеб, дрожжевых клеток или бактерий. Тем не менее именно он лежит в основе воспроизводства вирусов и с научной точностью называется репродукцией. Это означает, что после проникновения вируса внутрь клетки начинается массовая заготовка его «деталей» (нуклеиновых кислот и белков), затем происходит «монтаж» дочерних вирионов. Именно такой разобщенный (по-научному — дизъюнктивный) характер синтеза основных компонентов и является главным секретом вирусов, отличающий их от размножения представителей остального животного мира. В этом стоит разобраться подробнее.

Образно говоря, репродукцию вирусов и клеток можно сравнить с драмой, которая включает шесть следующих друг за другом актов и разыгрывается без репетиций.

1. Пролог — адсорбция, или прикрепление вирусных частиц к поверхности клетки.
2. Проникновение (внедрение) вирусного генома (РНК или ДНК) внутрь клетки.
3. Раздевание — освобождение нуклеиновой кислоты.
4. Внутриклеточный синтез «кирпичиков» — основных компонентов вируса — нуклеиновых кислот и белков.
5. Сборка деталей из «кирпичиков» новых (дочерних) вирионов потомства.
6. Выход вирусного потомства в окружающую среду.

Между названными актами нет антрактов, и время от момента встречи с вирусом до выхода потомства занимает иногда всего лишь несколько минут.

Рис. 4.1. Стадии взаимодействия вируса с клеткой: адсорбция, проникновение, раздевание, синтез компонентов, сборка вирионов потомства (композиция), выход дочерних вирусных частиц

Небольшое отступление. Еще совсем недавно все превращения вирусов внутри зараженных клеток казались вирусологам непонятными и загадочными. Период от момента проникновения вирионов внутрь клеток до выхода нового вирусного потомства из зараженных клеток, то есть акты 2–5, вирусологи называли эклипсной фазой (англ. eclipse — отсутствие, исчезновение), или — по‐русски — темным, скрытым от глаз периодом. Во время этого периода родительский вирус как бы исчезал и не обнаруживался в клетке, а дочерние вирионы еще не образовались.

Здесь уместно процитировать остроумное высказывание лауреата Нобелевской премии Макса Дельбрюка (кстати, биофизика по образованию): «Если такой эксперимент показать некоему молодому физику-теоретику, мало знающему о биологии вообще и о вирусах в частности, то он найдет задачу очень простой и возьмется разрешить ее в несколько месяцев. Лет через восемь вам, вероятно, захотелось бы повидать этого весьма несерьезного молодого человека и спросить его, найден ли ответ на эту загадку жизни. Он будет очень смущен, так как в работе, за которую он взялся, ему не удалось продвинуться ни на один шаг».