Глава X . Бактериофаг и бактериофагия

В 1915 г. Туорт заметил, что колонии стафилококка, растущие на агаре, становились прозрачными и исчезали. Перенос части такой разрушающейся колонии в нор­мальную приводил к ее исчезновению. В 1917 г. Д’Эррель сообщил, что фильтраты испражнений больных дизенте­рией обладают способностью просветлять бульонные культуры дизентерийных бактерий. При переносе фильт­ратов из одной культуры в другую они повышали свою активность. Д’Эррель объяснил наблюдавшееся им явле­ние наличием в кишечнике человека и животного особого фильтрующегося вируса, способного разрушать, лизиро- вать бактерии. Он назвал его бактериофагом — пожира­телем бактерий (от греч. phagein — пожираю), полагая, что бактериофаг «поедает» бактерии изнутри. Бактерио­фагией называют процесс лизиса микробных клеток под влиянием специфического агента—бактериофага. Струк­тура фага, процессы взаимодействия его с бактериальной клеткой, процесс размножения изучены в последние го­ды с помощью электронного микроскопа.

МОРФОЛОГИЯ И ОСНОВНЫЕ свойства бактериофагов

Фаги представляют собой мельчайшие частички, или корпускулы, состоящие из головки и хвоста (отростка), и по форме напоминают сперматозоид. У некоторых фагов отросток очень короткий или совсем отсутствует. Разме­ры фагов варьируют от 20 до 200 нм: диаметр головки

достигает обычно 60—95 нм, а отросток — 250 нм в дли­ну и 10—25 нм в ширину. Как и вирусы, фаги имеют на­ружную белковую оболочку и заключенную в головке ну­клеиновую кислоту. У большинства фагов это двухцепо­чечная ДНК. Однако обнаружены фаги, имеющие одно­цепочечную ДНК и даже РНК. Размеры молекулы ДНК во много раз превышают размеры самого фага. Она спи­рально уложена в его головке. В таком положении ДНК удерживает окружающий ее внутренний белок. Наиболее изучены фаги кишечной палочки с довольно сложным строением. Они состоят из головки, имеющей вид много­гранника, в котором капсомеры уложены по кубическому типу симметрии, и отростка — полой жесткой трубки, окруженной чехлом с капсомерами спирального типа ук­ладки. На конце отростка имеется базальная пластинка с отходящими от нее нитями (рис. 24). По химическому составу частицы бактериофага являются нуклеопротеи- дами и состоят из 50—60% белка и 40—50% ДНК. У не­которых фагов обнаружены РНК, немного липидов и уг­леводов.

Фаги обладают специфичностью, которая за­ключается в их способности размножаться только в бак­териях определенного вида или типа и вызывать лизис. Различают моновалентные фаги, которые лизируют куль­туру бактерий определенного вида; и типовые фаги, ли- зирующие отдельные штаммы или варианты внутри од­ного и того же вида. Существуют и полифаги, которые могут вызывать лизис клеток родственных видов бакте­рий. Свойства специфичности фагов используют при ла­бораторной диагностике инфекционных заболеваний.

Фаговые частицы, размножаясь в бактериальных клетках, засеянных сплошным газоном по поверхности плотных питательных сред, лизируют их и образуют «стерильные пятна». Такие пятна называют негативны­ми колониями фага. У разных фагов они имеют строго определенную форму на микробном газоне: правильно округлую, звездчатую (дизентерийный фаг). Негативные колонии фага могут быть полностью прозрачными или состоят из прозрачного центра и мутной периферической зоны. При добавлении фага к жидким питательным сре­дам, где культивируются чувствительные к нему бакте­рии, среда, бывшая до этого мутной, просветляется.

Устойчивость фага к внешним воздействиям до­статочно велика. Он устойчив к обычно используемым

Рис. 24. Электронная Микрофотография частицы фага ки­шечной палочки (Х391 500).

Рис. 25. Адсорбция фага на бактериальной клетке (элек­тронная микрофотография).

концентрациям дезинфицирующих веществ: 1—2% рас­твору фенола, 0,5% раствору сулемы, 1,5% раствору ли­зола. Отмечено даже привыкание фага к азотной и сер­ной кислотам. Он выдерживает нагревание до 70—75°С. Тем не менее образование фага задерживают цитраты и оксалаты, рентгеновы и ультрафиолетовые лучи. Угнета­юще действуют на фаг стрептомицин и полисахариды — гликоген, крахмал. В организме фаг сохраняется 10— 13 дней.

Происхождение и природа фага до сих пор остаются неясными. Живую природу фага доказы­вает его способность к размножению за счет бактерии- хозяина, приобретение устойчивости к воздействию вне­шних факторов, способность изменяться и давать продук­цию энзимов (ферментов). О происхождении фага име­ются два мнения: 1) фаг является экзогенным паразитом бактерий, существующим за счет перехода от одних бак­терий к другим (болезнь бактерий); 2) фаг имеет эндо­генное происхождение из бактерий и является одной из форм их развития. Предложена и компромиссная точка зрения: фаги произошли из фильтрующихся форм бакте­рий — эндогенно, но после обособления стали паразитами бактерий.