Я познаю мир. Вирусы и болезни

Чирков С. Н.

Частицы ВТМ – это круглые прямые палочки длиной 300 и толщиной 18 нанометров. Они представляют собой агрегат из 2100 молекул белка оболочки, которые уложены в спираль вокруг заполненного водой канала, проходящего вдоль длинной оси вириона. Генетический материал вируса – однонитевая молекула РНК – уложена внутри спирали из белковых молекул на расстоянии 4 нанометров от центральной оси.

Конечно, сейчас вирусу табачной мозаики далеко до "популярности" вируса гриппа или вируса иммунодефицита человека – истинных антигероев нашего времени.

А между тем вирус табачной мозаики был первым вирусом, который был открыт, с которого вообще пошло понятие "вирус".

Мозаика

чередования темных и светлых участков на листе табака, зараженного вирусом табачной мозаики

Многое из того, что мы знаем о вирусах, впервые было обнаружено при изучении именно вируса табачной мозаики. Этот вирус был первым, который удалось не просто выделить из зараженного растения, но и очистить от всех примесей растительного происхождения. Вирус табачной мозаики был первым, который удалось наблюдать в недавно изобретенный электронный микроскоп. Произошло это в 1939 году. Вирус табачной мозаики был первым вирусом, который удалось разобрать на части – белок и нуклеиновую кислоту, и вновь собрать полноценную инфекционную вирусную частицу. При заражении растений РНК вируса табачной мозаики впервые было показано, что именно нуклеиновая кислота несет генетическую информацию и что именно она ответственна за инфекционность вируса. До сих пор, хотя в нем всего–то три гена, вирус табачной мозаики является излюбленным объектом изучения вирусологов во всем мире.

Возьмите сигарету или сигару, лучше низкосортную, и разотрите табак с небольшим количеством воды. Тем, что получилось, натрите листья томатов или петунии. Если в табаке есть вирус табачной мозаики, то через несколько дней на зараженных растениях образуются некротические или хлоротические пятна, а затем на всем растении может развиться мозаика. Поскольку многие курительные табаки содержат вирус табачной мозаики, в теплицах даже запрещается курение. Можно пойти на рынок, купить помидоры или огурцы (лучше всего тепличные!) и, растерев мякоть, проделать все то же самое, что и с табаком. Или, например, подорожник, который просто растет под ногами, – тоже годится для опыта, потому что он тоже заражается вирусом табачной мозаики. Правда, не стоит производить такие опыты на дачном участке, потому что вирус табачной мозаики исключительно заразен, а лучше примоститься где–нибудь в укромном уголке, на подоконнике, используя рассаду, которую не жалко, которая и заражается, кстати, легче, чем взрослые растения.

Как распространяются вирусы растений?

Мы сторонимся явно простуженного человека, справедливо полагая, что при кашле и чихании в нас летят мириады вирусных частиц, которыми можно заразиться. Растения не чихают и не кашляют, они не могут передвигаться, им никто не переливает зараженную кровь. Плотная наружная оболочка растительной клетки непроницаема для вирусов. Если просто опрыскать растение вирусом, заражения не произойдет. В то же время срок жизни отдельного растения ограничен, поэтому непременным условием выживания вируса является его своевременный переход от одного растения к другому.

Как же распространяются вирусы растений, как они попадают от зараженного растения к здоровому?

Естественным путем вирусы распространяются: переносчиками (насекомыми, клещами, нематодами, паразитическими грибами), семенами, пыльцой и контактным путем.

Поперечный разрез листа.  Сверху и снизу лист покрыт плотным слоем клеток эпидермиса (1). Именно при обламывании их выростов (2) вирус может проникнуть в лист. Основную массу листа составляют фотосинтезирующие клетки (3). Образующийся в них сахар оттекает из листа по сосудам флоэмы (4). Вода поступает в лист по сосудам ксилемы (5). Все клетки в листе соединены между собой плазмодесмами.

Главный путь естественного распространения вирусов связан с насекомыми–переносчиками. В точности так же, как многие вирусы животных и человека путешествуют, "оседлав" комара или клеща, большинство вирусов растений тоже распространяется насекомыми.

Какую–то

роль играют насекомые–опылители, какую–то – листогрызущие насекомые. Но самые главные переносчики вирусов – это тли, а также цикадки, трипсы, белокрылки и червецы, – словом, те, что имеют колюще–сосущий ротовой аппарат. Чтобы добраться до сока, которым оно питается, насекомое прокалывает стилетом покровные ткани растения и вонзает его в глубь листа или стебля. Стилет часто проникает прямо в сосуды, по которым течет сладкий, богатый сахарами сок. Сырой сок не всегда съедобен, поэтому насекомое впрыскивает в растение слюну и содержащиеся в ней ферменты, которые осуществляют внекишечное переваривание пищи. Затем, как шприцем, оно всасывает частично переваренный сок. Если растение заражено, насекомое попутно захватывает и вирус, который прилипает к кутикуле внутри стилета. Какое–то время, не больше нескольких часов, вирус может там сохраняться. Когда насекомое начинает питаться на другом растении, оно со слюной передает ему и вирус. Некоторые вирусы, например, вирус желтухи свеклы, попадают в глотку насекомого, где могут сохранять активность два – три дня, иногда неделю.

Эффективнее всего распространяет вирус, голодная тля, потому что, попав на растение, она обычно делает несколько коротких проб, во время которых и происходит передача вирусов.

Некоторые вирусы, попадая в кишечник насекомого, способны проходить через стенку кишки и попадать в гемолимфу, а через нее в слюнные железы. Далее все происходит по уже известному сценарию – со слюной вирусы попадают в другое растение. Так происходит, например, при питании тли на растении картофеля, зараженном вирусом скручивания листьев картофеля. Но есть способ еще лучше!

Переносчики вирусов: цикадка (1), тля (2), трипе (3) и белокрылка (4)

Некоторые вирусы растений способны размножаться не только в растении, но и в насекомом–переносчике. Наплодившись в большом количестве (это занимает несколько дней или даже недель), они попадают в гемолимфу насекомого, из нее в слюнные железы, и вновь со слюной попадают в здоровое растение. Интересно, что, хотя эти вирусы и размножаются в переносчике всю оставшуюся жизнь, никакого видимого вреда они ему не причиняют. Часто такие вирусы попадают не только в слюнные железы, но и в яйцеклетки. Вылупившиеся из зараженных яиц личинки, а затем и взрослые насекомые уже исходно оказываются носителями вируса и при любом удобном случае заражают здоровое растение.

Около 190 видов тлей являются переносчиками более чем трехсот вирусов. Эти насекомые идеально приспособлены для такой работы. Наличие тонкого стилета обеспечивает проникновение вируса без повреждения клеток хозяина; существование крылатых особей позволяет вирусу перемещаться на большое расстояние – за один день летающие тли могут относиться ветром на десятки и сотни километров; способность питаться на разных видах растений расширяет круг хозяев вируса. Абсолютным чемпионом является персиковая тля: она может переносить несколько десятков различных вирусов, а кроме того она самая непоседливая. Вирус скручивания листьев картофеля переносится тремя видами тлей, а вирус желтой карликовости ячменя – пятью видами.

По существу, таким же образом разносят вирус и нематоды – круглые прозрачные черви размером от одного до нескольких миллиметров, обитающие в почве и питающиеся соком, который они высасывают из корней. Особенно опасны вирусы, переносимые нематодами, для ягодных культур: малины, земляники, смородины, крыжовника и особенно для винограда. Вирус сохраняется в переносчике несколько недель, а то и после года пребывания нематоды в почве, даже свободной от растений. В передаче вирусов участвуют как взрослые особи, так и личинки. К счастью, нематоды не способны переносить вирусы на большое расстояние, поскольку они изрядные домоседы. Нематоды, если и перемещаются, то всего на полметра в год. Но если заложить виноградник или ягодную плантацию в почве, в которой обитают нематоды–носители вируса, то такой ягодник или виноградник будет обречен на заражение и постепенное, но неуклонное вырождение. Кроме того, вирусы, переносимые нематодами, устроены так, что имеют свойство проникать в семена и передаваться семенами, а этот путь обеспечивает быстрое, эффективное и плохо поддающееся контролю распространение вирусной инфекции.