Развитие вирусологии
2020 год подходит к концу. И самое употребляемое слово этого года — «коронавирус». Нет отрасли или сферы жизни, на которую не повлияла пандемия. Уже только ленивый не пытался выучить выложенные в интернет схемы лечения больных COVID-19 и меры профилактики заражения. Но, несмотря на это, этот вирус пока не собирается сдавать позиции и находит своих новых жертв, захватывая планету.
В сегодняшней статье мы затронем вопрос истории вирусологии. Кто же был первооткрывателем такой формы жизни как «вирус» на Земле? Как пополнялись знания о нем? Об этом и будет наш рассказ.
Возможно, многие помнят историю открытия Плутона, существование которого предсказали по косвенным признакам задолго до того, как увидели в телескопы? Точно такая же история произошла и с вирусом.
История открытия и изучения вирусных болезней началась с постигнувшей весь мир смертельной и при этом очень заразной болезни черная оспа. Первые упоминания о ней были обнаружены при расшифровке папирусов, написанных в Египте за 3000 лет до нашей эры. В 18 веке был разработан метод вакцинации, как защита от тяжелых форм инфекции, хотя сам возбудитель инфекции еще не был идентифицирован. Первая вакцина для предупреждения оспы была предложена английским врачом Э. Дженнером в 1796 г., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина — антирабическая (против бешенства), была предложена ученым, открывшим бактерии, основателем микробиологии Л. Пастером в 1885 г. — за семь лет до открытия вирусов.
После работ Пастера в середине 19 века, показавших, что заразные болезни вызываются мельчайшими живыми организмами, или микробами, предполагалось, что возникновение всех инфекционных болезней теперь будет объяснено их присутствием. Но очень скоро ученые убедились, что это не так. Ни один из вновь открытых методов бактериологических исследований не позволял найти микроба, с присутствием которого можно было бы связать возникновение таких болезней, как вышеупомянутая оспа, бешенство, корь или свинка. Однако до определенного времени никому даже не приходила в голову мысль о возможности существования возбудителя, кардинально отличающегося по своей природе от микробов.
Открытие этой особенной формы жизни сделано нашим соотечественником биологом Д.Ивановским, который в течение длительного времени изучал причины мозаичной болезни табака, которая поразила российские плантации в Крыму. В содержимом пораженного листа он не обнаружил бактерий, однако сок больного растения вызывал поражения здоровых листьев. Ученый профильтровал сок больного растения через специальный керамический фильтр, поры которого задерживали мельчайшие бактерии. Но оказалось, что возбудитель проходит даже через такие поры и продолжает вызывать заболевание листьев табака. Попытка вырастить его на искусственных питательных средах также ни к чему не привела. После этого Д. Ивановский констатировал, что этот возбудитель имеет необычную природу: он фильтруется через бактериальные фильтры и не способен расти на искусственных питательных средах, но при этом он назвал новый тип возбудителя все-таки «фильтрующиеся бактерии».
вирус табачной мозаики*
Спустя 6 лет в 1898 г. после этого открытия голландский ученый М. Бейеринк подтвердил данные, полученные русским ученым, но описал возбудителя табачной мозаики как жидкость — «жидкий живой контагий», с чем был категорически не согласен Ивановский. В последующем в своих исследованиях ученые Ф.Леффлер и П. Фрош в 1897 г. установили этиологию ящура, и показали, что возбудитель ящура также проходит через бактериальные фильтры. Ивановский, анализируя эти данные, пришел к выводу, что агенты ящура и табачной мозаики принципиально сходны. Свои опыты Д.И. Ивановский положил в основу своей диссертации «О двух болезнях табака», представленной в 1888 г., а впоследствии описал в книге с тем же названием, вышедшей в 1892 г. Этот год и стал считаться годом открытия вирусов.
Дальнейшее развитие науки вирусологии можно проследить в соответствии с техническим прогрессом в 20 веке. И.И. Мечников, Н.Ф. Гамалея создали первую бактериологическую станцию в России. Их научные исследования были посвящены изучению инфекции и иммунитета, профилактике актуальным в то время сыпного тифа, оспы, чумы и других болезней.
В 1935 году американский вирусолог У.Стенли из сока табака, пораженного мозаичной болезнью, выделил в кристаллическом виде вирус той самой табачной мозаики. За это в 1946 году ему была вручена Нобелевская премия.
В те годы основной экспериментальной моделью являются растения и лабораторные животные (белые мыши, крысы, кролики, хомяки, обезьяны и т. д.), основным изучаемым вирусом был вирус гриппа. Это было особенно важно для мира, пережившего эпидемию испанки в 20-е годы.
В 1937 году В России была организована первая экспедиция, возглавляемая Зильбером, благодаря которой был открыт вирус клещевого энцефалита, выявлены его переносчики — клещи, а так же разработаны методы лабораторной диагностики, профилактики и лечения этого заболевания. Это заболевание не перестает быть значимым и в наши дни.
В 40-50 гг. XX века ученые научились выращивать живые клетки в искусственных условиях, и изучение вирусов перешло на клеточный уровень. Это очень помогло изучению влияния вирусов на клетки. Появилась возможность получения вакцин, выращенных на этих культурах. Совместно с американскими вирусологами Дж. Солком и А. Сэбином, советскими вирусологами М.П. Чумаковым, А.А. Смородинцевым и др. была разработана технология производства, испытана и внедрена в практику убитая и живая вакцины против полиомиелита. В 1959 году была проведена массовая иммунизация детского населения в СССР (около 15 млн.) живой полиомиелитной вакциной, в результате которой резко снизилась заболеваемость полиомиелитом и практически исчезли тяжелые формы заболевания, приводящие к инвалидности.
Джонас Солк**
Другим важным достижением того времени явилось получение Дж. Эндерсом и А.Смородинцевым живой коревой вакцины, широкое применение которой привело к значительному снижению заболеваемости корью. Появились и другие культуральные вакцины — энцефалитная, ящурная, антирабическая и т. д. Трудно осознать, что чуть больше 60 лет назад человеку не на что было надеяться в борьбе с теми инфекциями, названия которых сейчас мы произносим без паники.
Молекулярный уровень изучения вирусов наступил в 50-60 гг. XX века. С этого времени ни одно открытие молекулярной биологии не обходится без вирусной модели, включая генетику. Стремительное развитие науки открывает возможности изучения первичной структуры нуклеиновых кислот и белков, из которых состоит все живое на нашей планете.
В 70-х возникает новый раздел молекулярной биологии — генная инженерия. Этот период характеризуется важными открытиями в области медицинской вирусологии. В фокусе изучения — грипп, гепатит, рак. Начиная со второй половины 80-х годов вирусологи активно включились в изучение неожиданно возникшей в мире проблемы ВИЧ-инфекции, которая без лечения всегда заканчивалась смертью от инфекционных осложнений. К настоящему времени при лечении по мировым протоколам смертность практически снизилась до уровня неинфицированного населения.
Научный процесс не останавливается ни на минуту. Особенно наглядно это можно наблюдать в настоящее время. Все страны, все мировое сообщество сплотилось в процессе борьбы с пандемией, вызванной коронавирусом COVID-19. В течение месяца после появления первых сообщений об этой инфекции уже был расшифрован вирусный геном. Не прошло и года, как уже получено много знаний о свойствах этого вируса, способах передачи и особенностях течениях заболевания у разных групп населения, в зависимости от возраста, пола, сопутствующих заболеваний. В настоящее время проводится очень большое количество исследований по разработке эффективного лечения заболевания, а также испытания множества вакцин для его профилактики.
Когда понимаешь, что с момента открытия вируса как формы жизни на Земле прошло лишь 128 лет, а с возможности выращивать и изучать вирус даже меньше 100 лет, то нельзя не впечатлиться скоростью развития достигнутого прогресса.
Иллюстрации:
*No machine-readable author provided. Chb assumed (based on copyright claims)., Public domain, via Wikimedia Commonshttps://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=655114
**http://cyclowiki.org/wiki/%D0%94%D0%B6%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D1%81_%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%BA