§ 25. Строение, многообразие и классификация вирусов

В 1892 г. российский ученый Д. И. Ивановский впервые описал заразные свойства жидкости, полученной из растертых листьев табака, пораженного мозаичной болезнью (рис. 25.1). Эта жидкость сохраняла способность вызывать заболевание даже после того, как была пропущена через специальный фильтр, задерживающий бактериальные клетки. Это послужило первым указанием на то, что существуют возбудители болезней, имеющие меньшие размеры, чем у бактерий.

В 1898 г. причастность фильтрующихся агентов к развитию заболеваний не только растений, но и животных, была подтверждена другими учеными. Для названия таких не видимых в световые микроскопы возбудителей стали применять название «вирус», что в переводе с латинского означает «яд».

*В 1898 г. немецкие ученые Ф. Леффлер и П. Фрош доказали причастность фильтрующегося возбудителя к развитию ящура крупного рогатого скота.* В первой четверти XX в. подобные сведения были получены для таких заболеваний человека и животных, как бешенство, полиомиелит, грипп и др.

В 1915–1917 гг. *английский бактериолог Ф. Туорт и канадский микробиолог Ф. д’Эрелль независимо друг от друга* открыли вирусы, способные убивать бактерии. Такие вирусы были названы бактериофагами, *то есть «пожирателями бактерий». Это название не случайно:* если в пробирку с чувствительными к этому вирусу бактериями внести несколько сотен бактериофагов, через несколько часов почти все бактерии погибнут. Изучение такого действия вирусов привело к открытию характерного для них способа размножения.

*Сложности в изучении вирусов заключались не только в их крайне малых размерах. Выяснилось, что вирусы невозможно размножать на питательных средах, как другие микроорганизмы. Получить материал для исследования можно было исключительно из организмов, зараженных тем или иным вирусом. Поэтому для изучения вирусов человека пришлось разработать особые способы культивирования. Их размножают путем заражения эмбрионов из куриных яиц или культур клеток млекопитающих, поддерживаемых на питательных средах.*

Строение вирусов. Вирусы представляют собой частицы размером от 10 до 400 нм (рис. 25.2). Форму и структуру вирионов — вирусных частиц  удалось изучить только после изобретения электронного микроскопа. Вирионы некоторых вирусов напоминают палочки или нити. У других вирусов они имеют вид правильных многогранников либо близки по форме к шару (рис. 25.3).

Основными компонентами вируса являются нуклеиновая кислота и окружающая ее белковая оболочка — капсид (рис. 25.4). *В зависимости от вида вирусов капсиды могут состоять из одного или нескольких типов белковых молекул — капсомеров. Расположение этих молекул строго упорядочено, что определяет форму и тип симметрии капсида. Капсомеры многих вирусов находятся в тесном взаимодействии не только друг с другом, но и с находящимися внутри капсида молекулами нуклеиновой кислоты.* У одних вирусов внутри капсида находится ДНК, у других — РНК. Это генóм (генетический аппарат) вируса. В зависимости от типа нуклеиновой кислоты вирусы разделяют на ДНК-содержащие и РНК-содержащие. При этом молекулы ДНК (либо РНК) у разных видов вирусов могут быть одноцепочечными или двухцепочечными. Количество молекул нуклеиновых кислот в составе генома вирусов варьирует от одной до нескольких.

Вирионы, представленные только генетическим аппаратом и капсидом, называют простыми. У сложных вирионов поверх капсида имеется суперкапсид — оболочка, состоящая из липидов и белков (см. рис. 25.4).

Некоторые вирусы имеют вирионы, состоящие из головки в форме многогранника и стержневидного отростка. Такое строение характерно для некоторых вирусов бактерий — бактериофагов (рис. 25.5).

*Классификация вирусов. Признание вирусов неклеточными формами жизни повлекло за собой разработку их систематики. Вирусы классифицируют на основе принятых в биологии правил, используя систематические единицы — вид, род, семейство и др. По состоянию на 2018 г. были описаны и внесены в биологическую систему около 5000 видов вирусов.

Международный комитет по систематике вирусов ведет постоянную работу по совершенствованию их биологической классификации. Принадлежность уже известных науке вирусов к конкретной систематической группе пересматривается по мере появления новых данных об их строении и особенностях процессов размножения. Вновь открываемые вирусы сначала получают статус неклассифицированных видов, а затем вносятся в систему.

Основным методом идентификации вирусов в настоящее время является определение последовательностей нуклеотидов в составе их нуклеиновых кислот и сравнение полученных данных с уже имеющимися.

Как уже отмечалось, для каждого вида вирусов характерно наличие определенного типа нуклеиновой кислоты и постоянного количества молекул этой кислоты в составе вирионов. Исходя из особенностей генома, американский вирусолог Д. Балтимор в 1971 г. разделил на группы все вирусы, известные на то время. Так, например, вирусы, имеющие одноцепочечные молекулы ДНК, были отнесены к одной группе, содержащие двухцепочечные РНК — к другой и т. д. Эта классификация, основанная на структурной организации генетического аппарата, успешно соотносится с современной систематикой вирусов и широко используется при описании видов. Как правило, вирусы, принадлежащие к одному семейству, и по классификации Балтимора относятся к одной и той же группе.*

Вироиды. В последней четверти ХХ в. были открыты еще более просто устроенные возбудители заболеваний растений, чем вирусы. Они называются вироиды и представляют собой замкнутые в кольцо одноцепочечные молекулы РНК. *Количество нуклеотидов в молекуле различается в зависимости от вида вироида от 250 до 400.* Капсида у вироидов нет. *Они размножаются внутри клеток растений и распространяются по растению по проводящим тканям. От растения к растению перенос происходит при вегетативном размножении, а также через семена и пыльцу. Для некоторых вироидов показана передача тлями и при агротехническом уходе за сельскохозяйственными растениями, например при срезании ветвей или плодов. Описано около 30 видов вироидов. Они поражают ряд сельскохозяйственных растений, среди которых картофель, томат, баклажан, яблоня, груша, персик, виноград, авокадо, хризантема, кокосовая пальма.*