Я познаю мир. Вирусы и болезни
Шрифт:
Нематоды – обитающие в почве круглые черви
Особенно часто передача вирусов с семенами наблюдается у бобовых растений – гороха, фасоли, люцерны, клевера. Чтобы передача через семена осуществилась, растения должны быть заражены еще до оплодотворения яйцеклетки. Для передачи вируса семенами даже необязательно, чтобы он попал непосредственно в зародыш. Вирус может остаться и снаружи, на оболочке семени и заразить молоденький росток при его прорастании.
Вирус попадает в семена и с зараженной пыльцой, но для этого обычно
Многие вирусы передаются грибами, обитающими в почве и паразитирующими на корнях растений. Обычно вирусы от одного растения к другому путешествуют на поверхности подвижных зооспор гриба. В пленках почвенной влаги зооспоры перемещаются от корня к корню, прикрепляются к его поверхности и образуют канал, который внедряется в стенку ближайшей корневой клетки. По этому каналу в растение проникает и вирус.
Это все естественные пути распространения вирусов растений. Но в немалой, а где–то и в решающей степени распространению вирусов способствует сам человек.
Как человек способствует распространению вирусов
Чаще всего это происходит при вегетативном размножении растений. В зараженном материнском растении все органы, служащие для вегетативного размножения (клубни, луковицы, побеги, черенки, привои), как правило, заражены вирусами. Они служат прекрасным .убежищем для сохранения вирусов в зимний период и отличным источником инфекции при последующем размножении.
Почти все вирусы распространяются при прививках, независимо от способа прививки и даже от ее успешности. Конечно, передача вирусов наиболее эффективна, когда привой и подвой успешно срастаются. Но даже если по какой–то причине сращивания привоя и подвоя не произойдет, вирус за время их контакта успеет проникнуть из зараженной части растения в здоровую. Прививка на протяжении столетий используется в садоводстве для размножения садовых культур. Все это время садоводы невольно, но очень эффективно распространяют вирусы.
Многие вирусы легко переносятся с соком зараженных растений, и при обрезке или срезке вирусы легко распространяются между растениями секатором, прививочным ножом, ножницами и прочим инвентарем, а то и просто руками, когда ими касаются поврежденных растений или луковиц. Часто заражение происходит при пересадке растений, прищипке, в процессе сбора урожая и других манипуляциях с растениями. Точно так же, как многие вирусы животных проникают в организм через неповрежденную, на первый взгляд, кожу, а на самом деле используя мельчайшие ранки и трещинки, вирусы растений попадают в лист или в стебель через обломанные волоски, всегда опушающие их поверхность. Таким образом легко передаются вирусы, которые накапливаются в зараженном растении в большом количестве. Вероятность контактного заражения зависит и от восприимчивости растения. Как правило, травянистые растения заражаются легче, чем древесные, молодые легче, чем старые, двудольные легче, чем однодольные. Некоторые растения заражаются особенно легко, причем они отличаются восприимчивостью ко многим вирусам. Например, многочисленные виды растений лебеды – сорного растения, в изобилии произрастающего повсюду, заражаются огромным количеством вирусов и, возможно, являются природными резервуарами для многих из них.
Но вообще эффективность контактного заражения не слишком высока и не все вирусы способны распространяться таким образом. Это неудивительно, потому что для того чтобы заразить растение механически, в него нужно ввести примерно сто тысяч частиц даже таких исключительно заразных вирусов, как вирус табачной мозаики, и почти миллиард вирусных частиц с разделенным геномом. Очень и очень немногие вирусы содержатся в инфекционном соке в таком количестве. Кроме того, в соке растений, особенно древесных, всегда содержится много веществ, нейтрализующих инфекционность вирусных частиц. И, наконец, есть вирусы, которые
Как вирусы передвигаются по растению
Но вот вирус тем или иным способом проник в растение и начал успешно размножаться в той клетке, в которую он попал. Вначале вирусная частица раздевается, то есть обнажает свою нуклеиновую кислоту, частично или полностью сбрасывая с нее белковую оболочку. При обычных условиях раздевание занимает около 3 часов. Все это время зрелый вирус оказывается невозможно обнаружить. Но инфекция развивается, происходит копирование вирусной нуклеиновой кислоты, рибосомы производят много нового вирусного белка, и вскоре из многочисленных копий нуклеиновой кислоты и белка оболочки начинают собираться дочерние вирусные частицы. Казалось бы, все идет замечательно, но вирус же не может вечно оставаться в той клетке, куда он проник. Ему надо проникнуть в соседние клетки, иначе теряется весь смысл инфекции.
Для проникновения в соседние клетки вирус не создает новых путей, а использует коммуникации, проложенные самим растением. Они предназначены для перемещения сахаров, производимых при фотосинтезе, в активно растущие ткани, в макушки побегов, и, конечно, в плоды – словом, туда, где они нужны больше всего. Самое время посмотреть, как эти пути устроены.
Основная масса, мякоть зеленого листа состоит из фотосинтезирующих клеток, то есть таких, которые из воды и углекислого газа на свету создают молекулы глюкозы. Сверху и снизу лист укрыт клетками эпидермиса – именно через поломанные волоски эпидермальных клеток обычно проникает вирус при механическом заражении растения. Каждый знает, что в листе есть еще жилки – это пучки, в которые собраны два вида сосудов – ксилемы и флоэмы. По ксилеме поднимается от корней и разносится по растению вода с растворенными в ней минеральными солями. По флоэме оттекают от листа растворенные в воде сахара, которые образовались в процессе фотосинтеза. Клетки в листе не изолированы одна от другой, а связаны тонкими цитоплазматическими мостиками, а правильней сказать, каналами или трубками. Эти трубки пронизывают во многих местах клеточную стенку, связывая клетку с соседями. Так связаны эпидермальные клетки с клетками мякоти, так связаны клетки мякоти между собой и с клетками, окружающими сосуды флоэмы. Эти трубки называются плазмодесмами. Именно их и использует вирус, чтобы проникнуть из одной клетки в другую.
Однако до плазмодесмы надо еще добраться. Вирус в зараженной клетке совсем не похож на щепку, брошенную в реку, которую течение уносит куда ему вздумается. Вирус не полагается на случайность и сам активно направляет свое движение по растению. Для этого вирус делает собственный белок, главной задачей которого является обеспечение передвижения вируса. Этот белок так и называется – транспортный белок. С его помощью вирусная нуклеиновая кислота легко находит путь к плазмодесмам. Достигнув входа в канал, ведущий в соседнюю клетку, вирус, однако, обнаруживает, что канал слишком узок и в него так просто не пролезть. Плазмодесмы достаточно широки для того, чтобы через них свободно проходила вода, растворенные в ней сахара и прочая мелочь, но вирус слишком велик и, даже вытянувшись в струнку, не в состоянии проникнуть через узкий канал. Тогда за дело вновь берется транспортный белок. Он расширяет канал до приемлемых размеров, и вирусная нуклеиновая кислота с трудом, затратив немало энергии (взятой у растения), но все же попадает в соседнюю клетку. Так и вирус из первично зараженных клеток расползается по растению.
Скорость межклеточного передвижения вирусов удалось измерить. Вирус табачной мозаики передвигается в листьях табака при температуре 25° со скоростью 14 микрометров в час. Вирус метельчатости верхушек картофеля в листьях табака передвигается при 22° со скоростью 38 микрометров в час, при 14° – 16 микрометров в час, а в клубнях картофеля со скоростью 10 микрометров в час. Так продолжается до тех пор, пока вирус, уже в виде полноценной вирусной частицы, не проникнет в сосуды флоэмы. По сравнению с узкими переулками плазмодесм сосуды – просто автобан, и скорость движения вируса стремительно возрастает. Вирус курчавости верхушки свеклы передвигется по сосудам со скоростью более 2 сантиметров в минуту. Вирус табачной мозаики и вирус X картофеля передвигаются по стеблю растений томатов со скоростью примерно 6 сантиметров в час.