Большое открытие маленького царства
Невидимые хищники
В современном мире было открыто около 100 миллионов разнообразных вирусов. Они поселились на этой планете задолго до человека, а за свою жизнь каждый из нас встречается с десятками из них лично – от сезонного гриппа и ОРВИ до аденовирусов и ветрянки. Некоторые из этих микроврагов поселяются в организме навсегда, дожидаясь своего часа, как, например, вирус герпеса, а примерно раз в 10 лет человечество узнает о новом вирусе-убийце – ВИЧ, лихорадка Эбола, коронавирус. Испокон веков вирусы ведут свою невидимую войну против крупных форм жизни, но вплоть до конца XIX века люди даже и не подозревали об их существовании.
В 1892 году уроженец деревни Низы, что в Петербургской губернии Российской империи, ботаник-физиолог и микробиолог Дмитрий Иосифович Ивановский опубликовал статью “Uber die Mosaikkrankheit der Tabakpflanze” («О мозаичной болезни табака») в «Бюллетене Императорской Санкт-Петербургской академии наук». Этот день стал днем начала всемирной вирусологии – науки, позволившей нам познать новейшее царство живых организмов в глобальной биологии.
Дела табачные
В отличие от бактерий, которых еще в 1676 году описал основатель научной микроскопии Антони ван Левенгук, вирусы в световой микроскоп видны не были, электронный создали лишь спустя 40 лет после их открытия. Возникает закономерный вопрос: как же их вообще удалось заметить?
Все случилось благодаря табаку, точнее, его болезни, которая была страшной проблемой для фермеров конца позапрошлого века. Некротические пятна на листьях резко снижали урожай, а главное, из них не получалось сделать сигары.
Производители табачной продукции, одни из богатейших людей того времени, с подобным положением дел мириться не могли и спонсировали исследования патологии. В 1886 году немецкий агроном Адольф Майер доказал, что «мозаичное заболевание табака», как он окрестил эту напасть, легко передается с соком растения, а значит, тут замешан инфекционный агент. Поскольку прогревание при 80 ºС (уже изобретенная тогда пастеризация) обеззараживало исходный биоматериал, Майер решил, что возбудитель болезни - бактерия.
Спустя шесть лет в своей знаменитой статье Дмитрий Ивановский оспорил выводы Майера, доказав, что тот ошибся в диагностике табачной болезни.
На основании результатов своих экспериментов, которые было трудно оспорить, Ивановский показал, что Майер принял два различных заболевания – «рябуху» и «табачную мозаику» — за две последовательные стадии одного и того же. Первая болезнь по Ивановскому имела бактериальную природу, причину второй пока объяснить было затруднительно.
Ультрамикро
Болезнь табачных растений, которая по-русски довольно метко называлась «рябухой» (листья становились сморщенными и рябыми и при известной фантазии напоминающими лица больных натуральной оспой), по-немецки именовалась и вовсе пророчески — Pockenkrankheit, то есть «оспенная болезнь».
Первая в истории человечества вакцина — от оспы, которой к тому времени исполнилось уже сто лет, была против вирусной инфекции. Она была создана в Институте Пастера в 1885 году, когда в микробиологии царила догма бактериальной природы всех инфекций. И в том же году сотрудником Пастера, Шарлем Шамберланом, был создан фильтр из фарфора, гарантированно не пропускающий ни одну бактерию в водном растворе. Этот фильтр позволил получить в чистом виде токсины дифтерийной бактерии и бациллы столбняка для их дальнейшего изучения.
Отобрав образцы листьев табака на южных плантациях Крыма, Ивановский решил поставить эксперимент, который уже проводили в научной группе Луи Пастера. Ученый использовал фильтр Шамберлена. Через фильтр Ивановский пропускал сок из листьев табака, зараженного болезнью. Задумка была в том, что на фильтре с очень мелкими порами должны были задерживаться бактерии — возбудители болезни. Затем бактерии с фильтра можно было извлечь и изучить с помощью микроскопа.
Но, к удивлению Ивановского, после многочисленных экспериментов с соком табачных листьев на фильтрах никаких бактерий не оказалось. Более того, профильтрованный сок сохранял заразность.
Ивановский предположил, что он имеет дело с «ультрамикробом», то есть с бактериями, у которых очень маленький размер. Это было абсолютно новое слово в науке того времени.
С докладом о происхождении болезней табака и открытии новых «ультрамикробов», которые позже назовут вирусами, Ивановский выступил в Академии наук в Санкт-Петербурге в 1892 году. Но, судя по всему, особого признания среди ученых работа не получила. Тогда никто не мог и предположить, что под «ультрамикробами» скрывалась совершенно уникальная, отдельная и многочисленная группа неклеточных организмов — вирусы. К сожалению, сам Ивановский тогда тоже не придал должного значения своим опытам. Из-за скептического принятия работы в научных кругах и сомнений в себе Ивановский отложил дальнейшую работу по теме и продолжил заниматься ботаникой. Но главное было сделано – заявление на международном уровне, которое породило цепную реакцию исследований.
Заразительное величие
В 1898 году знаменитый голландский микробиолог Мартин Бейеринк, ничего не зная о работах Ивановского, повторил опыты русского ученого с соком табачных листьев и аналогично предположил, что болезнь вызывает неклеточная форма жизни, которой он дал название фильтрующийся «яд», по-латыни virus. Отсюда и пошло слово «вирусы». Потом слово «фильтрующийся» пропало и осталось только «вирус».
Нужно отдать должное Бейеринку. Когда голландец готовился публиковать результаты своих опытов, он изучил научную базу тех лет по теме, нашел статью Ивановского и процитировал ее. Таким образом Ивановский получил звание первооткрывателя вирусов.
С середины 1890-х в мире появляется все больше публикаций об инфекционных агентах, похожих на «ультрамикробы» Ивановского. То есть стремительно развивается вирусология. В 1897 году Фридрих Лёффер описал похожую природу ящура — заразной болезни коров. В 1901 году американский хирург Уолтер Рид установил вирусную природу желтой лихорадки — болезни, унесшей много жизней, особенно в Африке и в Южной Америке, например в Аргентине. В 1911 году Френсис Раус установил вирусное происхождение саркомы Рауса.
Увидеть вирус и получить его фото ученые смогли только в 1939 году, когда появился первый электронный микроскоп. Поразительно, но первым вирусом, электронные фотографии которого удалось получить, был вирус табачной мозаики — именно его открыл Ивановский.
Довел до логического конца работу Ивановского о мозаичной болезни табака доктор Уэнделл Мередит Стэнли из Рокфеллеровского института медицинских исследований, который в 1935 году впервые очистил и выделил в кристаллическом виде вирус табачной мозаики, за что был удостоен Нобелевской премии по химии 1946 года «за получение в чистом виде вирусных белков». Много позже профессор Стэнли скажет:
«Вирусы были открыты в 1892 году, когда Ивановский обнаружил, что возбудитель мозаичной болезни табака проходит через фильтр, задерживающий бактерии. Я считаю, что по отношению к вирусам его должно рассматривать в том же свете, в каком мы смотрим на Пастера и Коха, когда речь идет о бактериях».
В конце 1930-х годов вирус табачной мозаики разобрали на белковую и РНК-составляющие. Правда, тогда об РНК еще не знали, но после открытия ДНК Уотсоном и Криком развитие вирусологии приняло взрывной характер. Она окончательно вышла на передовую линию всей современной науки. Вирусологи на Западе быстро осознали свою важность и начали отмечать юбилеи своей науки, начиная отсчет с 1892 года.
На страже будущего
Сегодня представить мир без целенаправленного изучения вирусов не только сложно, но и страшно. Год за годом природа создает или пробуждает от многовекового сна в древних ледниках все новых и новых агентов нашего уничтожения. В 2020 году русские вирусологи вернули себе пальму мирового первенства, раньше всех создав вакцину от поразившего пандемией весь мир COVID-19, да еще и такую, которая была и остается одной из самых эффективных среди аналогов из-за рубежа.
Каждый день пока неизвестные никому, кроме друзей и коллег, молодые русские микробиологи продолжают защищать нашу страну и весь мир от невидимых врагов, которые могут положить конец существованию человечества. День за днем они неустанно трудятся в лабораториях, становясь преградой между нашим будущим и внезапным забвением вирусного апокалипсиса.
