Погоня за мельчайшими организмами: как мир узнал о вирусах

Впрочем, это мало удивительно. Вирусные частицы настолько малы, что увидеть их напрямую можно только через электронный микроскоп. Даже роль ДНК в то время оставалась плохо понятной. Однако тогда Луи Пастер и его последователи уже обосновали и развили теорию микробиологической природы инфекционных заболеваний. Вовсю развернулась работа по поиску бактерий, ответственных за появление различных болезней.

Роберт Кох, обнаруживший бактерии туберкулеза, сибирской язвы и холеры, описал ее в трех «постулатах». Чтобы мы могли назвать микроорганизм возбудителем какой-то инфекции, он (1) должен постоянно встречаться в организме больных ею, (2) должен быть изолирован и выращен в чистой культуре, при заражении которой (3) здоровый человек заболеет. Так действовали и будущие первооткрыватели вирусов, исследуя некоторые тогда еще плохо понятные инфекции.

В 1879 году немецкий агроном Адольф Майер получил заказ на исследование мозаичной болезни табака, и стал действовать по хорошо зарекомендовавшей себя схеме. Для начала ученый показал, что это действительно инфекция, и жидкий экстракт из больного растения заражает здоровое. Однако на втором шаге работа дала сбой: отделить клетки от жидкости обычным способом – пропустив ее через бумажный фильтр, – не удалось. Никаких бактерий или грибков не было видно и при рассматривании экстракта через микроскоп.

Эти результаты были опубликованы в 1886 году и весьма заинтересовали российского ботаника Дмитрия Ивановского, который также занимался болезнями табака. Он воспроизвел работы Майера, используя самые совершенные на тот день керамические фильтры – «свечи Шамберлана», которые были изобретены одним из самых заметных учеников Пастера.

Жидкость в них пропускалась сквозь каолиновую глину, размеры пор в которой (0,1 – 1 мкм) меньше, чем клетки бактерий, поэтому они оседают на фильтре, как макароны, откинутые на дуршлаг. Однако и свечи Шамберлана с задачей не справились. Прошедшая через них жидкость выглядела стерильной и не портилась со временем, но оставалась опасной для растений. В докладе, представленном в 1892 году, Ивановский предположил, что таинственный носитель – это, скорее всего, токсин, который выделяют болезнетворные бактерии и который остается в растворе даже после самой аккуратной фильтрации.

Аналогичные опыты с мозаичной болезнью и свечами Шамберлана чуть позже провел микробиолог из Нидерландов Мартин Бейеринк. Насколько известно, о работах Ивановского он не знал – тем более что и вывод сделал совершенно другой. Бейеринк предположил, что в отфильтрованном растворе сохраняются непосредственно носители инфекции, слишком крошечные для того, чтобы задерживаться глиной. Впрочем, его представления о природе этих инфекционных агентов были еще очень далеки от современных.

Бейеринк считал их некими полужидкими сущностями и описывал как «живую заразную жидкость» (contagium vivum fluidum), а позднее – просто как «яд» (virus). Тем не менее, концептуальный шаг был сделан, и благодаря Бейеринку ученые осознали особую природу вирусов, как неклеточных возбудителей. Поэтому именно с его работ, представленных в 1892 г., закончилась предыстория вирусологии и началась ее история.

Юбилейная статья, вышедшая в 1992 г. в Journal of Virology, воздает должное и российскому, и нидерландскому ученым, основавшим новую науку. Однако второй и, пожалуй, не менее важный шаг к ней был сделан еще несколько лет спустя, когда немецкие бактериологи Фридрих Лёффлер и Пол Фрош с помощью того же фильтра показали вирусную природу ящура – опасной болезни сельскохозяйственных животных, иногда поражающей и человека.

Во-первых, это было первое доказательство того, что вирусы способны поражать и животных. Уже вскоре – в 1900-1901 гг. – был обнаружен и первый вирус человека, которым стал возбудитель желтой лихорадки. А во-вторых, Лёффлер и Фрош пошли дальше Ивановского, дальше Бейеринка и предположили, что вирусы не являются жидкими, а представляют собой особые частицы невероятно крошечных размеров.

Уже тогда вирусология развивалась впечатляющими темпами – к середине 1930-х была установлена природа множества болезней, доказано участие вирусов в развитии некоторых форм рака, были открыты вирусы бактерий (бактериофаги), началось использование лабораторных животных для исследований. Было установлено, что вирусы содержат только нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК) и белки. Но только в 1939 г. гипотеза Лёффлера и Фроша получила окончательное и стопроцентное подтверждение.

Германские ученые Хельмут Руска, Густав Коше и Эдгар Пфанкух использовали новинку того времени – электронный микроскоп – и получили первые фотографии вируса. Им оказался возбудитель все той же табачной мозаики, с которой и началась вся эта история. Снимки были опубликованы в журнале с обычным непроизносимым названием Naturwissenschaften – «Естествознание». Вот одна из этих картинок – а для наглядности рядом мы приводим снимок с более сильным увеличением, сделанный уже в наши дни.