Часть третья. Вирусы и молекулы наследственности

Все области знания в равной мере необходимы, но некоторые из них важнее других. И биологию нам следовало бы поставить на первое место, так как ее цель – понять и объяснить сущность жизни.

Аристотель

Человек знакомится с вирусами

Я убедился, что сок листьев, пораженных мозаичной болезнью, сохраняет свои инфекционные свойства даже после фильтрации через свечу Шамберлана.

Д. И. Ивановский, 1892

Contagium vivum fluidum

Шел 1883 год, когда 19‑летний Дмитрий Иосифович Ивановский поступил в Петербургский университет. Это было время, богатое событиями в области микробиологии, постепенно становившейся самостоятельной наукой. Кох уже открыл возбудителя сибирской язвы и стоял на пороге открытия возбудителей туберкулеза и холеры. Мечников уже был известен своим учением о фагоцитозе.

В 1884 году ученик Пастера Ш. Э. Шамберлан изобрел бактериальный фильтр, при помощи которого можно было освобождать различные жидкости от бактерий. Его соотечественник Милларде годом позднее ввел в практику бордоскую жидкость, уничтожавшую фитопатогенные грибы и тем самым спасавшую огромную часть урожаев.

В Петербургском университете молодой Ивановский имел возможность слушать выдающихся ученых – химика Д. И. Менделеева, ботаников А. Н. Бекетова и А. К. Фаминцына, оказавших на него значительное влияние. Он занимался очень усердно. Биограф Ивановского приводит такие строчки из его студенческого дневника: «Не могу понять, как можно сидеть с приятелем целый вечер и ничего не делать, говорить глупости и находить в этом удовольствие… Я устаю от вечера, проведенного в праздных разговорах».

Еще будучи студентом, Ивановский интересовался болезнями табака и изучал на Украине и в Молдавии распространение «рябухи», уничтожавшей урожаи табака. Позднее, уже как сотрудника университета, его особенно заинтересовала мозаичная болезнь табака, названная так в 1886 году голландским агрономом А. Э. Майером из‑за мозаичного расположения темно‑ и светло‑зеленых пятен на листьях табака.

Ивановский повторил опыты Майера. Листья больных растений он растер в фарфоровой чашке, их сок процедил сквозь полотно и при помощи капиллярных трубочек впрыснул эту жидкость в жилки здоровых листьев табака. Через две недели 80 % инфицированных растений были поражены мозаикой. Дальнейшие результаты, полученные Ивановским, уже отличались от тех, что содержались в сообщении Майера. После пропускания сока через фильтр Шамберлана, задерживающий бактерии, инфекционные свойства сока сохранялись, хотя Майер утверждал, что после такой фильтрации они исчезают.

На заседании Императорской Санкт‑Петербургской Академии наук в 1892 году Д. И. Ивановский доложил о результатах своих опытов. В заключение доклада он высказал гипотезу, что мозаичная болезнь табака бактериального происхождения и что фильтрат, прошедший через свечи Шамберлана, содержал либо мельчайшие бактерии (способные проникнуть через этот фильтр), либо токсин, выделенный бактериями и способный вызвать мозаику у здоровых растений.

Предположение о токсине привлекало своей вероятностью: ведь за четыре года до этого французские бактериологи Э. Ру и А. Йерсен на примере дифтерии показали роль бактериальных токсинов при инфекционных заболеваниях. Все общие болезненные явления, вызываемые дифтерией, были воспроизведены у животных путем впрыскиваний одного дифтерийного токсина.

Независимо от Ивановского шесть лет спустя такие же результаты получил Бейеринк в Высшей политехнической школе в Делфте. Однако свое сообщение, датированное 1898 годом, он закончил выводом, отличавшимся от предложенного Ивановским. Бейеринк утверждал, что, во‑первых, мозаику табака вызывают не микробы, a «contagium vivum fluidum» (жидкое заразное начало), или, короче, фильтрующийся вирус (термин «вирус» употреблялся в то время в значении возбудителя, инфекционного начала любой болезни); во‑вторых, вирус размножается лишь в живых органах растений, и, в‑третьих, вирус можно уничтожить кипячением, но при высушивании его вирулентные (инфекционные) свойства сохраняются.

Еще через четыре года Ивановский в своей докторской диссертации несколько иронически упомянул о неосведомленности Бейеринка: ведь он (Ивановский) уже доказал, что сок из больных листьев сохраняет свою вирулентность после прохождения через фарфоровые свечи (фильтр Шамберлана). Отрицал он и положение Бейеринка о том, что возбудителем инфекции является жидкость, настаивая на своем утверждении, что речь идет о мельчайших инфекционных частицах. В статьях, опубликованных позже в Германии, Ивановский продолжал развивать теорию, отрицающую предположение о том, что возбудитель мозаичной болезни табака – жидкость (contagium fluidum), и доказывающую, что им должно быть твердое инфекционное начало (contagium fixum). Он также выражал надежду, что в течение ближайших 2–3 месяцев сможет опубликовать данные о возможностях искусственного культивирования возбудителя болезни. В следующей работе он применял, однако, более осторожную формулировку, говоря, что искусственное выращивание микроба мозаичной болезни является задачей дальнейших исследований.

Оба ученых были отчасти правы, но отчасти и ошибались. Возбудителем мозаики оказалась не бактерия, как утверждал Ивановский, но и не жидкое заразное начало, как предполагал Бейеринк. Этим возбудителем был, если говорить словами Ивановского, contagium fixum – твердое начало, но размножающееся лишь в живых органах растений, как и полагал Бейеринк. Сейчас, по прошествии многих лет, мы можем сказать, что в то время этот вопрос еще не созрел для окончательного решения… А термин «фильтрующийся вирус» надолго удержался и лишь значительно позднее стал применяться в сокращенной форме – просто «вирус».

Спустя годы были открыты и другие фильтрующиеся вирусы, вызывающие болезни растений. Немецкие «охотники за микробами» Ф. Леффлер и П. Фрош доказали, что различные формы ящура крупного рогатого скота – это болезни, вызываемые фильтрующимся вирусом. Вскоре стало известно, что и желтая лихорадка, сеющая смерть среди населения южных стран, – тоже вирусное заболевание.

Так среди «охотников за микробами» постепенно выделилась особая группа исследователей, ищущих этих новых «врагов жизни», которые представляли тем большую опасность, что их нельзя было обнаружить даже в самом совершенном световом микроскопе. Только в 30‑х годах, когда был сконструирован электронный микроскоп, группа ученых под руководством Фуска впервые увидела вирус табачной мозаики (1939). Но вирусы уже готовили для ученых ряд новых неожиданностей.