Многие вирусы, патогенные для человека и животных, хорошо культивируются в развивающемся курином эмбрионе. К ним относятся вирусы вакцины, бешенства, свинки, кори, герпеса и ряд других. Для инокуляции вируса чаще всего используется оболочка, желточный мешок и некоторые другие части эмбриона.
Инокуляции подвергаются оплодотворенные яйца, прошедшие инкубирование при 38° С в течение 3—13 дней. Подходящий возраст эмбриона определяется в зависимости от особенностей данного вируса, а также от того, какой орган избирается для инокуляции. Для нанесения вирусного материала на оболочку она обнажается путем удаления небольшого участка скорлупы и разрыва скорлуповой оболочки. Нужное для операции место определяется при просвечивании яйца. Вскрытый участок скорлупы после заражения закрывается покровным стеклом, края которого заливаются парафином.
После инокуляции яйца инкубируются при 36° С, и в них размножается вирус.
Для накопления вирусов широко применяются также культуры нормальных и опухолевых тканей. Наиболее распространен способ однослойной культуры тканей на стекле. Питательная среда содержит плазму или сыворотку крови, к которым в некоторых случаях прибавляют экстракт куриного эмбриона. Добавляется также сбалансированный солевой раствор.
|
|
Размножение фитопатогенных вирусов. Проникнув в результате инокуляции в клетки растения-хозяина, фитопатогенные вирусы размножаются, претерпевая при этом цикл развития, включающий качественно различные стадии, или фазы. Весь цикл развития вирусов пока не исследован. Наиболее изучен в этом отношении вирус табачной мозаики.
В развитии этого вируса отчетливо выделяются две фазы, хотя в действительности их, возможно, больше: вегетативная фаза и фаза покоя.
Вегетативная фаза, во время которой вирус размножается, наступает через 1—2 ч после заражения восприимчивого хозяина в условиях оптимальной температуры (Сухов и Капица, 1956). Размножаясь вначале в отдельных клетках, вегетативный вирус по плазмодесмам проникает в смежные клетки, где также размножается. Попав в ту или иную клетку, вегетативный вирус размножается в ней не беспредельно, а ограниченное время, длящееся приблизительно 9—10 ч. Только после этого в данной клетке вирус переходит из фазы размножения в фазу покоя.
Переход в фазу покоя обусловлен исчерпыванием субстратов, необходимых для размножения вируса, или же накоплением продуктов обмена, тормозящих его дальнейшее размножение.
Вегетативный вирус по ряду свойств отличается от покоящегося. Характерным отличием является его неспособность заражать новые растения при использовании обычных методов инокуляции. Вегетативный вирус прак-тически лишен контагиозности, что объясняется быстрой его инактивацией при разрушении тканей в момент приготовления инокулюма.
|
|
Установлено, что при выдерживании листьев с накопленным в них вегетативным вирусом в течение 2—3 ч при 28° С в них появляется значительное количество инфекционного вируса.
Течение инфекционного процесса в клетке сопровождается определенными изменениями в ее органоидах. По данным Виттштейна и Цеха (1962), первая фаза репродукции ВТМ характеризуется усилением синтеза нуклеиновых кислот в ядре и увеличением размеров последнего. Эти изменения становятся заметными уже через 30 мин после заражения и прогрессируют в течение следующих 2—3 ч.
Ядро при этом пронизывается системой цитоплазматических каналов, окаймленных ядерной мембраной. В каналах находятся митохондрии, мембраны Гольджи или эндоплазматического ретикулума. Через 3—7 ч после заражения в цитоплазме, окаймляющей ядро, появляется материал, абсорбирующий ультрафиолетовые лучи в области волн, поглощаемых нуклеиновыми кислотами. К концу этого периода содержание нуклеиновых кислот в ядре падает и абсорбирующий материал из области, окружающей ядро, рассеивается в цитоплазме. Масса цитоплазмы при этом увеличивается. В ней интенсивно накапливаются митохондрии, элементы Гольджи, эндоплазматический ретикулум и другие цитоплазматические органоиды.
Начиная с 9-го ч после заражения, в цитоплазме накапливается вирусный белок, участвующий в образовании спирализованных вирионов ВТМ, и к 25-му ч формируются новые кристаллические включения вируса.
Размножение бактериофагов. Процесс заражения бактерио-фагом бактериальной клетки начинается с адсорбции вирионов бактериофага на ее оболочке.
Бактериофаги на бактериальных клетках адсорбируются при всех градациях температуры от 0 до 37° С. Однако бактериофаг при низкой температуре исторгает генеративный материал не в клетку, а в окружающую среду и заражения бактерии не происходит.
Инъекция ДНК бактериофага в бактериальную клетку происходит замедленно при 37° С и сильно ускоряется при 44° С, что связано с уменьшением вязкости нуклеиновой системы.
При гидролизе участка бактериальной оболочки, вызываемом ферментом прикрепившегося бактериофага, появляются вещества со свободными аминогруппами. Предполагается, что эти вещества вызывают исторжение ДНК (Гарен и Козлов, 1959).
Бактериофаги, имеющие спермиеобразную форму, адсорбируются на бактериальной оболочке концом хвостовидного придатка. В результате действия ферментной системы, заключенной в хвостовидном отростке, целостность оболочки нарушается, образуется отверстие, через которое в цитоплазму клетки исторгается внутреннее содержимое корпускулы, состоящее у бактериофага из ДНК, белка и аргининсодержащего вещества. Основную массу генеративной системы составляет нуклеиновая кислота.
После внедрения генеративного материала в цитоплазму бактерии наступает латентный период инфекции, в течение которого бактериофаг находится в состоянии размножения. Разные формы бактериофага имеют различную продолжительность латентного периода.
В вегетативной фазе развития бактериофаг не обладает приспособлениями, необходимыми для внедрения в новые бактериальные клетки, и поэтому неинфекционен. Если механически разрушить бактериальные клетки, несущие вегетативный бактериофаг, и внести этот материал в культуру восприимчивых бактерий, лизиса не наступает. неспособен заражать новые бактериальные клетки.
После проникновения генеративной системы бактериофага в клетку начавшийся инфекционный процесс проявляется прежде всего в разрушении нуклеоидов бактерии. В это же время начинается синтез ДНК бактериофага. В различных участках клетки образуются вакуоли, заполняющиеся тонким фибриллярным материалом, состоящим из рыхло расположенных нитей вирусной ДНК. Эти области имеют неправильные очертания, но они ограничены и фибриллы не смешиваются с рибосомами цитоплазмы.
|
|
В местах скопления фибрилл образуются плотные тельца, по величине близкие к головке бактериофага, но лишенные белковой оболочки. Их образование связано с конденсацией индивидуальных цепей ДНК. В это время в участках скопления указанных частиц сосредоточены значительные массы белковых субъединиц. В краткий период времени, длящийся около 1 мин, происходит формирование белковой оболочки, окружающей каждое нуклеиновое тельце. В следующие 5 мин завершается созревание частиц бактериофага, и они приобретают свой характерный вид.
Размножение зоопатогенных вирусов. Довольно хорошо изучен процесс репродукции малых, содержащих РНК энтеровирусов, к которым относятся вирусы полиомиелита, Коксаки и др.
Первый этап инфекции вируса полиомиелита связан с адсорбцией вирионов на поверхности восприимчивых клеток. Адсорбция специфична и происходит только на клетках тканей приматов и человека. На клетках других млекопитающих вирионы этого вируса не адсорбируются. Вызывающий адсорбцию рецептор в оболочках клеток приматов представлен специфическими липопротеидами. Специфичность адсорбции обусловлена свойствами белковой оболочки вириона. Инфекционная РНК вируса, выделенная из вирионов, лишена этой специфичности и может вызвать заражение клеток в культуре тканей млекопитающих, относящихся к разным отрядам. Однако после прохождения одного цикла развития вновь образовавшиеся вирионы неспособны возобновить инфекционный процесс в культурах тканей этих животных.
После адсорбции вирионов на плазматических мембранах клеток в культуре тканей происходит нарушение целостности капсиды с освобождением вирусной РНК. Этот материал проникает внутрь клетки посредством пиноцитоза, т. е. вовлечения частиц внутрь цитоплазмы в результате образования глубоких впячиваний мембраны, преобразующихся затем в мелкие вакуоли.
|
|
Латентный период инфекции вируса полиомиелита длится 2,5—3 ч. В это время в клетках протекают следующие процессы. РНК вируса связывается с рибосомами и при посредстве их аппарата индуцирует синтез специфической вирусной репликазы. Последняя, взаимодействуя с вирусной РНК, катализирует синтез новых цепей РНК. Несколько позже, используя рибосомы, вирусная РНК индуцирует синтез белков, необходимых для образования оболочки вирионов.
Процесс объединения цепей РНК и белковых субъединиц в структуру вирионов происходит в конце латентного периода и определяется, вероятно, физической комплементарностью этих компонентов.
Таким образом, рибосомы являются теми органоидами клетки, где вирусная РНК осуществляет паразитическую функцию и организует синтез вирусных белков.
Латентные вирусные инфекции. Латентное носительство вирусов, когда их присутствие в организме хозяина не проявляется никакими внешними симптомами, широко распространено в природе.
Например, у картофеля обнаружен вирус S, выявляемый серологически и при посредстве электронного микроскопа, но не вызывающий заметных симптомов. К латентным вирусам относится также «маскированный» штамм вируса табачной мозаики, выделенный Холмсом (1934) в опытах по температурной изменчивости вируса. Растения табака, зараженные этим штаммом, выглядят как здоровые, но в их тканях постепенно накапливается высокая концентрация вируса.
Среди вирусов, патогенных для животных, также известны латентные формы. Например, вирус подчелюстных желез морской свинки часто присутствует у внешне здоровых животных. В клетках желез он образует характерные внутриядерные включения. При подкожном заражении свинок материалом из инфицированных желез не возникает никаких внешних симптомов, но в ядрах подчелюстных желез вскоре появляются включения. Только при интрацеребральном введении такого материала молодым животным возникает тяжелое поражение, и через 5—7 дней они погибают.
Латентная инфекция наблюдается также при распространении простого герпеса. Вирус герпеса присутствует у очень большого числа людей, изредка проявляясь в виде «лихорадки» или мокнущих пузырьков в области губ и ротовой полости. Заражение вирусом происходит в раннем детстве, когда он вызывает незначительные симптомы афтического стоматита. После выздоровления вирус остается в организме неопределенно долгое время, находясь в латентном состоянии. При действии некоторых провоцирующих внешних факторов латентное состояние нарушается, и возникают герпетические поражения.
Явление латентной инфекции характеризуется наиболее уравновешенными отношениями между хозяином и паразитом и обеспечивает для последнего наилучшие условия для выживания и распространения в природе. Еще более совершенную форму взаимоотношений представляет симбиоз, когда организм хозяина получает какие-либо преимущества от поселившегося в нем симбионта. В случае фито- и зоопатогенных вирусов положительное значение для хозяина может иметь бессимптомное носительство непатогенных штаммов, обеспечивающее инфекционный иммунитет против высоковирулентных штаммов. Такое же значение имеет лизогенность бактерий, сопряженная с иммунитетом против лизирующего бактериофага.
ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ
ФАКТОРОВ НА МИКРОБНОЕ
СООБЩЕСТВО ПОЧВЫ