velikol.ru
1

Проф. В. Л. Рыжков

ПРИРОДА ФИЛЬТРУЮЩИХСЯ ВИРУСОВ 1

Проблема инфекции — вот отправной пункт к тем изумительным собы­тиям, которые разыгрались на протяжении последних 4 лет и которые привлекли всеобщее внимание естествоиспытателей — не только биологов, Но и химиков, физиков и кристаллографов. Проблема инфекции не могла не волновать человечество с глубокой древности, и на каждом этапе чело­вечество давало посильный ответ на вопрос о происхождении инфекции. Халдейские надпили приписывают инфекции демонам, они различают осо­бых демонов, вызывающих чуму, лихорадку, болезни горла и т. д. Даже в половине XIX в. представление о природе инфекции1 было совершенно неопределенным, что очень хорошо выражено в прекрасных стихах Ф. И. Тютчева о малярии, свирепствовавшей в Италии: «Во всем разлитое таинственное зло»...

И вот, казалось бы, что знаменитые открытия Пастера и Коха окон­чательно дали ответ на вопрос о природе инфекции. Началась та замеча­тельная эпоха, которая была очень удачно охарактеризована одним попу­ляризатором, как эпоха охоты за микробами. Снимались сливки в этой новой области научного исследования, каждый день приносил открытия новых и новых микробов. Однако чем далее продвигалась эта работа, тем яснее и яснее становилось; что есть остаток, не поддающийся микробио­логическому анализу. И этот остаток оказался огромным, оказалось, что чуть ли не важнейшие болезни — оспа, бешенство, энцефалит, множество бо­лезней человека, животных и растений необъяснимы при помощи микро­биологического анализа. Так создалась новая область исследования, область изучения фильтрующихся вирусов, которые мы до последнего времени могли определять скорее отрицательно. Мы могли сказать, что вирус — это заразное начало, которое не задерживается бактериальными фильтрами (что впервые установил наш соотечественник Ивановский), что это начало невидимо, не культивируется в тех средах, в которых культивируются микробы. Вот, собственно, и все.

Но на самой заре исследований фильтрующихся вирусов Бейеринк сформулировал свой знаменитый парадокс. Когда при изучении мозаичной болезни табака он не обнаружил никаких микробов, но нашел очень свое­образные свойства у заразного начала, вызывающего эту болезнь, он заявил: «Die Infektion findet nicht durch Mikroben, sondern durch em Conta-grum vivum fluidum statt».

Так было формулировано парадоксальное утверждение, что инфекция в этом случае вызывается началом, принципиально отличным от микро­бов.

Все дальнейшее развитие изучения фильтрующихся вирусов связано с двумя точками зрения на этот предмет. Одна точка зрения та, что

Доклад на Общем Собрании Академии Наук СССР 28 февраля 1940 г.

Природа фильтрующихся вирусов 29

фильтрующийся вирус — какой-то мельчайший протопласт, мельчайший организм, другая, что фильтрующийся вирус принципиально отличен от протопласта и является агентом особой природы.

Что сулило нам первое представление, что фильтрующийся вирус есть мельчайший организм? Это представление обещало нам сведение неиз­вестного к известному. Что сулило нам другое представление, кажущееся странным и почти невероятным, что агент, вызывающий инфекцию при вирусных болезнях, принципиально отличается от микробов? Это пред­ставление, в случае если бы оно оправдалось, доставило бы нам открытие в совершенно новой области. Каковы были отправные пункты у сторон­ников первого представления? Первое представление казалось наиболее вероятным, потому что вирусные болезни по их эпидемиологии, по их распространению мало отличаются от болезней бактериальных. Какой отправной пункт был у сторонников второго представления? Второе пред­ставление казалось мало вероятным, однако своеобразие вирусных болез­ней вынуждало искать чего-то совсем нового.

Если мы посмотрим «а весь этот путь, пройденный наукой, сейчас, после открытия вирусных белков, то мы должны будем признать, что наиболее прогрессивным оказался тот путь, успех на котором казался наи­менее вероятным. Мир совершенно новых отношений, качественно свое­образных явлений удалось открыть на том пути, который был предсказан еще Бейер'имком в его несколько парадоксальной формулировке.

В самом конце 1935 г. доктор Стенли совершенно неожиданным обра­зом, даже для тех, которые всегда считали вирус не организмом, не про­топластом, выделил из табака больного мозаичной болезнью белковое ве­щество, получив его в количестве 10 граммов. Это вещество обладало всеми признаками вируса табачной мозаики и, по мнению Стенли, являлось самым заразным началом.

Чрезвычайно быстро это открытие Стенли было подтверждено в целом ряде стран, в частности мы в своей лаборатории методом более простым, чем метод Стенли, получили также вирус табачной мозаики в виде белко­вого вещества, дающего паракристаллы. Очень скоро были получены также другие растительные вирусы либо аморфные, либо в форме кристалличе­ских белков.

Таким образом, была создана новая область, область изучения вирус­ных белков. Надо сказать, что чем замечательнее научное открытие, чем больше оно ломает наши самые основные представления, тем мы подой­дем к нему пристрастнее, тем больше будем требовать от него доказа­тельств. Действительно ли те белковые вещества, которые мы рассматри­ваем как вирусы, являются таковыми или, может быть, они только несут на себе ускользающее от нашего внимания заразное начало.

Я очень сжато и кратко приведу те доказательства, которыми мы в этом направлении сейчас располагаем. Прежде всего, в наших препаратах действительно сконцентрирована вирулентность. Если сок табака больного мозаикой дает заражение при определенном разведении, то препарат ви­русного белка, выделенный из этого сока, в 500 раз более инфекционен и, примерно, Vsoo часть сока состоит из этого белка. Никаким способом отделить эту инфекционность от белкового препарата не удается. Белок был перекристаллизован 15 раз, после этого его вирулентность осталась в прежней силе. При распаде этого белка утрачивается его активность. Этот белок обладает антигенными свойствами вируса. Наконец, замеча­тельно, что какое бы растение ни заболело табачной мозаикой, хотя бы относящееся к совершенно другому виду (табачную мозаику можно полу­чить у шпината, который далеко стоит от табака в систематическом отно­шении), там накапливается тот же вирусный белок, и этот вирусный

30 Проф. В. Л. Рыжков

белок не обладает никаким сродством к белку хозяина, которое можно было бы вскрыть современными методами. Надо сказать, что скептики и сейчас еще думают, что вирусные белки могут адсорбировать на своей поверхности в ничтожном количестве протопласты мельчайших микробов. По одному тому, что наш вирусный препарат представляет собой веще­ство, которое в огромном разведении вызывает инфекцию, такое представ­ление очень мало вероятно.

Вирусные препараты были подвергнуты химическому анализу. В них нельзя найти ни липоидов, ни других составных частей протоплазмы, кроме определенного белкового вещества. Это белковое вещество — ну-клеопротеид.

В настоящее время, благодаря электронному микроскопу, мы обладаем и прямым доказательством в этом отношении. При рассматривании ви­руса табачной мозаики в электронный микроскоп не удалось обнаружить никаких протопластов. Только те же самые молекулы, примерно того же размера и той же формы, которые были вычислены при помощи косвен­ных физических данных, мы обнаруживаем и с помощью электронного микроскопа.

Таким образом, мне кажется, в настоящее время вопрос этот вполне и окончательно решен, вирусные препараты не содержат протопластов, они сами являются носителями инфекционных свойств. Совсем другой вопрос, возможно ли в дальнейшем этот вирусный препарат фракциони­ровать в чисто химическом смысле слова. Этот путь изучения вирусных нуклеопротеидов для науки не закрыт, но в настоящее время мы такого фракционирования провести не можем. Нет нужды усложнять и без того сложную проблему. В настоящее время мы вправе вое вирусные свойства связывать с нуклеопротеидами, которые получены из больных растений. А надо сказать, что свойства этих нуклеопротеидов чрезвычайно своеоб­разны, вполне особенны. Часто спор между одним направлением исследо­вания, которое искало в вирусах простейших микробов, и другим направ­лением, которое считало вирусы чем-то качественно своеобразным, рас­сматривали, как спор между сторонниками живой и неживой природы ви­русов. Это не совсем так. Сторонники так называемой неживой природы вирусов никогда не сомневались в том, что если они получат вирусное ве­щество, то это вещество будет обладать совершенно своеобразными свой­ствами, не присущими ни одному другому веществу. В самом деле, что мы можем сказать о вирусных белках? Мы прежде всего должны сказать, что вирусные белки, попав в организм, становятся способными к саморе­продукции. Вирус табачной мозаики, попав в организм растения, накап­ливается там в огромном количестве, причем в течение 4 дней количество его увеличивается в миллион раз. К этому свойству надо прибавить дру­гое замечательное свойство. Вирусный белок способен к изменчивости, причем приобретенные изменения передаются при саморепродукции. Эту способность вирусного белка увеличиваться в количестве, попав в орга­низм, таким образом нельзя свести к простому автокатализу, так как мы не знаем такого автокатализатора, который мог бы приобретать измене­ния, которые в дальнейшем поддерживались бы в процессе автокатализа. Наконец, эпидемиология вирусных болезней говорит о совершенном свое­образии вирусных белков. Это своеобразие состоит в том, что они обла­дают приспособлениями настоящего инфекционного начала. Вирусный бе­лок табачной мозаики может годами храниться в гниющих жидкостях, не изменяясь при этом. В нашей лаборатории М. И. Гольдиным было пока­зано, что вирус табачной мозаики весьма устойчив к микробам. Целый ряд гнилостных микробов, даже будучи лишены других источников угле­рода или азота, не используют вирусный белок.

Природа фильтрующихся вирусов 31

Еще более изумительна связь вируса с насекомыми. Многие вирусные болезни переносятся только насекомыми и не могут быть переданы путем заражения при помощи иглы. Существует целый ряд затруднений для распространения учения о белковой природе вирусов на вирусные болез­ни, передающиеся только при помощи насекомых. В самом деле, если зна­чение насекомого более или менее освещено (деликатность укола, укол именно в проводящую систему растения, в которой вирус локализуется, и т. д.), то совершенно непонятно, почему вирусные белки должны про­делывать в насекомом инкубацию и как они попадают в слюнные железы насекомых. До сих пор не существовало никакой возможности распро­странить учение о вирусных белках на вирусные заболевания типа жел­тух, при которых насекомое-переносчик играет описанную выше роль. Работами наших сотрудников, Сухова и Вовка, однако этот вопрос теперь несколько освещен, и открылась перспектива распространения учения о вирусных белках и на желтухи.

Сухову И Вовку было поручено выяснить этиологию закукливавия овса, болезни, которая свирепствует в Азиатской части нашего Союза и при известных обстоятельствах может в той или другой местности пол­ностью погубить урожай овса. Заболевание это известно уже несколько десятилетий, но причины его оставались вполне неизвестными. Суховым и Вовкам было доказано, что закукливание— вирусная болезнь, пере­носчиком которой является темная цикада. Закукливание овса по всем своим признакам ближе всего стоит к желтухам, подобно другим желту­хам, оно распространяется при помощи насекомого, и биохимические изме­нения при этой болезни: характерны для желтухи (Рыжков, Громыко и Воробьева), однако это первая желтуха, при которой в клетках больного растения были обнаружены белковые кристаллы, подобные тем, которые давно уже известны при целом ряде мозаичных заболеваний. Работами Сухова было показано, что вирофорные цикады накопляют в своем ки­шечнике белковые кристаллические образования. Постепенно эти образо­вания исчезают из кишечника, и в то же время в клетках слюнных же­лез вирофорной цикады появляются аморфные образования, красящиеся теми же гистологическими красками, которыми окрашиваются характер­ные для закукливавия кристаллические включения. Мы считаем весьма вероятным, что описываемые здесь кристаллы являются самим вирусом закукливавия. Мы высказали предположение, что вирусный) белок попа­дает в клетки цикады благодаря механическому повреждению кишечника его кристаллами. Таким образом, благодаря исследованиям Сухова мы можем сейчас проследить, выражаясь словами акад. Е. Н. Павловского, циркуляцию вируса закукливавия в природе, но это циркуляция не микробов, а циркуляция вирусного белка. Прошло только 5 лет со вре­мени открытия вирусных белков, но за этот период накопилась огромная литература. Несколько неожиданным является то обстоятельство, что роль биолога в этой литературе как бы отступила на задний план, и она посвящена почти исключительно исследованию химических и физических свойств вирусных белков. Я остановлюсь здесь вкратце на наиболее важ­ных результатах этих исследований.

Путем изучения двойного лучепреломления, которое, находясь в пото­ке, обнаруживает жидкость, содержащую вирус табачной мозаики, и изу­чая вязкость растворов вируса и другими способами, было установлено, что частица вируса табачной мозаики имеет форму палочки длиной около 430 mm и шириной около 12 mm Подобные же палочки представляют частицы целого ряда других растительных вирусов, однако молекула не­которых из них, например вируса кольцевой пятнистости, шарообразна. Таким образом, уже здесь, в мире вирусных молекул, мы встречаемся с

32

Проф. В, Л. Рыжков

двумя основными формами, свойственными и простейшим протопластам бактерий, — формами бациллы и кокка.

Молекулярный вес вируса табачной мозаики был определен первона­чально в 17 000 000, исходя из константы его седиментации при ультра­центрифугировании, однако при этом не была учтена палочкообразная форма его молекулы. При учете этого обстоятельства молекулярный вес вируса будет определяться не менее чем в 40 000 000. Таким образом, вирусные белки имеют молекулярный вес самый высокий, какой только известен у белковых веществ. В применении к таким огромным частицам самое пользование понятием молекулы становится затруднительным, к тому же надо принять во внимание, что вирусные белки в высокой сте­пени обладают тенденцией к аггрегации. Очищенные растворы вируса табачной мозаики очень скоро распадаются на два слоя, причем нижний слой проявляет двойное лучепреломление, так как в нижнем слое возни­кают жидкие кристаллы. При рассматривании растворов вируса в темном поле мы почти не обнаруживаем броуновского движения, так как части­цы вируса соединяются в тончайшие нити. При изучении вируса табачной мозаики под электронным микроскопом снова были обнаружены тончай­шие нити, и только с трудом иногда можно было наблюдать отдельные частицы, являющиеся, повидимому, молекулами вируса (Кауше).

Эта тенденция вируса к аггрегации крайне затрудняет определение его молекулярного веса. Можно в настоящее время предполагать, что части­цы вируса, рассматриваемые нами как молекулы, могут быть еще раз­дроблены без утраты вирусом активности.

Аггрегаты, образуемые вирусом в растворах, это жидкие кристаллы или мезоморфные нити, т. е. такие структуры, которые в высокой степени присущи и живой протоплазме. Мы имеем работы Менке, Кюстера, Шмидта, Урлиха и других, которые показывают нам, что двойное луче­преломление обнаруживает протоплазма и ее органоиды, и хотя заявление Нидгема, что биология является по преимуществу учением о фибриллах, представляет собой преувеличение, тем не менее никто не станет оспари­вать значения мезоморфных структур в построении протоплазмы. Кроме мезоморфных структур, вирусы образуют и настоящие кристаллы. В кри­сталлическом виде вирус табачной мозаики откладывается в клетках по­раженных растений. Очищенный препарат этого вируса образует верете-новидные тельца, принятые первоначально Стенли за кристаллы, оказав­шиеся при более детальном исследовании паракристаллами, т. е. мезоморфными образованиями, отличающимися от настоящих кристаллов тем, что в них правильное распределение частиц наблюдается не в трех измерениях, как у настоящих кристаллов, а только в двух измерениях. Однако некоторые вирусы в очищенном виде дают настоящие кристаллы. Вирус кустистости верхушки у помидора кристаллизуется в виде додекаэд­ра, а вирус некроза табака в виде ромбических тонких пластинок.

Кристаллографическими исследованиями Берналя было показано, что сама молекула вируса кристаллическая. Эта молекула либо вовсе не со­держит воды, либо почти ее не содержит.

Все очищенные растительные вирусы, вопреки первоначальному мне­нию Стенли, оказались содержащими фосфор, который находится в них в виде нуклеиновой кислоты. Таким образом, очищенные вирусные пре­параты являются нуклеопротеидами. Продукты гидролиза (аминокислот­ный состав) и свойства нуклеиновой кислоты вируса табачной мозаики уже довольно детально изучены работами школы Стенли. Некоторые химики думали, что при очистке вируса к нему присоединяется нуклеино­вая кислота, находящаяся в клетке растения. Мы знаем теперь, что нуклеиновая кислота вируса своеобразна и специфична, хотя она подобна

Природа фильтрующихся вирусов 33

дрожжевой кислоте, но отличается от дрожжевой кислоты, встречающейся в здоровых растительных клетках. На ряду с вирусами, бедными фосфо­ром, как, например, вирус табачной мозаики, содержащий только 0,5% фосфора, в настоящее время известны также вирусы, очень богатые фос­фором, как, например, вирус кольцевой пятнистости табака, который имеет 3—4°/о этого элемента. Интересно, что частица этого последнего вируса наиболее маленькая, и можно оказать поэтому, что упрощение вирусной молекулы связано с концентрацией фосфора и нуклеиновой кислоты в ней.

В какой мере можно перебросить мостик от этих исследований в область вирусов, вызывающих заболевания человека и животных?

Одни исследователи рассматривают вирусы патогенные для человека и животных как микробов. Обоснование этого представления облегчается тем обстоятельством, что при вирусных болезнях животных и человека в пораженных клетках обнаружены так называемые элементарные тельца. Это — очень мелкие образования, имеющие вид кокков или коротеньких палочек, и по единодушному мнению всех микроскопистов, их изучав­ших, они должны рассматриваться как простейшие мельчайшие организ­мы. Однако другие исследователи, вооружившись методами, с таким успе­хом использованными при изучении растительных вирусов, трактуют эле­ментарные тельца как огромные молекулы нуклеопротеида. На вопрос, который мы здесь поднимаем, еще нет окончательного ответа, и едва ли этот ответ будет единообразным. Дело в том, что мир вирусов, повиди-мому, очень гетерогенен. Некоторые заболевания животных, относимые к вирусным, бесспорно вызываются простейшими микробами, как, напри­мер, пситажоз, болезнь — общая для попугая и человека, возбудитель которого уже достаточно детально изучен. С другой стороны, возбудители некоторых вирусных болезней животных, вероятно, совершенно подобны растительным вирусам. Сюда следует отнести желтуху шелковичных чер­вей, при которой в клетках гусеницы откладываются белковые кристаллы, относительно которых недавно было выяснено, что они действительно являются средоточием вируса. Совсем недавно появилось сенсационное сообщение, что будто бы при оспе удалось выделить инфекционное начало в виде белковых кристаллов, но оно еще нуждается в подтверж­дении. Мы привыкли отождествлять вирус оспы с теми элементарными тельцами, в которых он сосредоточен обычно.

Существует много оснований считать элементарное тельце сложнее молекулы вирусного нуклеопротеида. Обратим здесь внимание прежде всего на то, что препараты элементарных телец не являются чистыми нуклеопротеидами и постоянно содержат, например, липоиды. Согласно Мак-Ферлану, большая часть липоидов из элементарных телец вакцины может быть удалена эфиром без их инактивации,, однако при этом часть липоидов все же остается. Эти последние могут быть удалены только спиртом, причем вакцина теряет вирулентность. Остается открытым во­прос, утрата вирулентности в данном случае зависит ли от извлечения последних липоидов или от денатурации белков спиртом? Присутствие липоидов в элементарном тельце на ряду с нуклеопротеидами сближает состав элементарного тельца с составом протоплазмы, однако остается открытым вопрос, имеем ли мы в элементарном тельце биологические структуры или же чисто химическую связь типа липопротеида. Напомним здесь о том значении, которое Лепешкин придает липопротеидам в строе­нии протоплазмы, и о том, что Мориама считает вирусы липопротеидами.

Было бы очень важно доказать в элементарном тельце существование биологической структуры. Простейшей структурой такого рода, характе­ризующей протопласт, была бы полупроницаемая перепонка, которая со-

3 Вестник АН СССР, № 10

S4

Проф. В. Л. Рыжков

здавала бы внутренний мир элементарного тельца, делая его принципи­ально отличным от голой молекулы.

Ультрацентрифугированием элементарных телец в гипертонических растворах сахарозы и других веществ, отнимающих у элементарного тельца воду, было установлено, что плотность элементарных телец возра­стает в гипертонических растворах, и этот процесс обратим. Этот резуль­тат был истолкован как доказательство в пользу существования у элементарного тельца полупроницаемой перепонки, однако эти результаты можно толковать, как показал Мак-Ферлан, и иначе.

Споры о природе животных вирусов и о природе элементарных телец еще будут продолжаться, но и сейчас уже среди многих неясностей и множества мнений и среди хаоса и нагромождения противоречивых фактов вырисовывается величественная картина, самая констатация которой является крупным достижением биологии.

Эта величественная картина — картина градаций в размерах простей­ших форм жизни, градаций, которые постепенно низводят нас в мир растительных вирусов и молекул.

На ряду с микробами, столь крупными, что под микроскопом можно изучать детали их строения, мы знаем много бактерий, едва обнаруживае­мых под микроскопом. Из сточных вод были выделены Лайдлоу и Эль-фордом сапрофитные организмы, которые могут проходить через бактериаль­ные фильтры подобно вирусам. Размер некоторых микробов близко стоит к размеру элементарных телец, а относительно последних, как мы видели, уже есть сомнения, являются ли они организмами. Наконец, простейшие вирусы имеют молекулу, размер которой близко стоит к размеру круп­нейших молекул белковых веществ, например гемициана.

Существует ли здесь генетическая связь, имеем ли мы здесь восходя­щий ряд от простейших форм жизни к более сложным? Или же это нисходящий ряд постепенного упрощения организации под влиянием па­разитического образа жизни? Являются ли вирусы простейшими формами жизни, голыми белковыми молекулами, уже обладающими некоторыми признаками жизни, или они только осколки живой клетки, еще сохранив­шие некоторые свойства жизни? Вот те вопросы, на которые мы сейчас еще не имеем ответа.

Очень поучительную параллель с этой картиной упрощения органи­зации составляет картина последовательной концентрации нуклеопротеидов в нисходящем ряду жизненных форм. Бактерии более богаты нуклеопро-теидами, чем клетки высших животных и растений (Белозерский), элемен­тарные тельца так богаты этими соединениями белка с нуклеиновой кис­лотой, что можно спорить, не является ли все остальное, находимое в элементарном тельце, только случайной примесью. Наконец, фитопатоген-ные вирусы представляют собой чистые кристаллические нуклеопротеиды,. причем вирусы с наиболее маленькой частицей особенно богаты нукле­иновой кислотой. Можно сказать так, что по мере упрощения формы жизни наблюдается концентрация нуклеопротеида и что молекула, сохра­няющая некоторые свойства жизни, является чистым нуклеопротеидом. Сейчас в результате исследования вируса мы знаем, что молекуле нуклео­протеида свойственна способность к саморепродукции и изменчивость.

Нам кажется, что это чрезвычайно беглое изложение важнейших итогов в изучении вирусов показывает, как велики успехи мировой науки, достигнутые в столь короткий срок. С другой стороны, из этого краткого очерка видно и направление этих работ; они посвящены, как было уже упомянуто выше, преимущественно изучению физических и химических свойств вирусов.

Когда наша лаборатория приступила к изучению растительных виру-

Природа фильтрующихся вирусов

35

сов, мы избрали несколько другое направление. Нам кажется, что как бы ни были важны исследования физических и химических свойств вирусов, все-таки основа для разгадки их природы лежит не в этом. Основным вопросом нам представляется вопрос о способах саморепродукции вируса. Эту способность к саморепродукции вирус осуществляет, только попав в клетку чувствительного организма, и поэтому ответ на основной вопрос о природе вируса скорее всего следует искать в изучении взаимоотношений между протоплазмой и вирусом. Мы с большим удовлетворением можем констатировать, что западноевропейские и американские исследователи, подводя' итоги успехам в области изучения вирусов, хотя и позднее нас, приходят к тому же выводу, что и мы. Недавно вышедшая книга Баудена «Вирусы и вирусные болезни растений» заканчивается следующей фразой: «Хотя, как мы видим, наши знания о природе вирусов и их свойствах in vitro очень возросли за последние годы, мы до сих пор вполне игно­рировали их активность in vivo. Пока мы не знаем об этой активности, мы не можем более определенно ответить на вопрос, который чаще всего задают биологи: живые вирусы или нет, как они размножаются, откуда они происходят».

Выше было упомянуто, что вирус табачной мозаики откладывается в клетках больных растений в виде гексагональных кристаллов. Мы не знаем, кристаллизуется ли так чистый вирус или какое-то его соединение, но во всяком случае М. И. Гольдин проделал чрезвычайно трудоемкую работу по выделению при помощи микроманипулятора гексагональных кристаллов и показал, что в них действительно сконцентрирован вирус табачной мозаики. М. И. Гольдин вот уже в течение ряда лет в нашей лаборатории производит свои интересные наблюдения над вирусными кристаллами в живых клетках. Важнейшим результатом его исследований является установление необычайно высокой устойчивости этих образова­ний. Раз отложившись в клетке, они обычно не разрушаются, если только клетка не подвергается повреждению. Напротив того, при повреждении клетки быстро происходит их растворение. Мы не знаем еще, является ли отложение вируса в кристаллах способом защиты клетки от слишком больших его количеств. Во всяком случае вирус находится не только в кристаллах. В прошлом году нам совместно с В. А. Смирновой удалось показать, что вирус табачной мозаики находится также в хлорофилловых зернах. Из больного помидора в неповрежденном виде, пользуясь гипер­тоническими растворами сахарозы, выделялись пластиды, затем они под­вергались путем диализа их взвеси деплазмолизу, разрушались, и опре­делялся титр вируса в них, который оказался высоким. Мы могли также показать, что вирус попадает в пластиды не в момент их выделения, потому что здоровые пластиды, будучи взвешены! в жидкости, содержа­щей вирус, его не адсорбируют.

Взаимоотношение протоплазмы и вируса, было бы отчасти выяснено, если бы мы знали, что происходит с белками плазмы при накоплении вирусного белка. Этим вопросом занимались Стенли, Рыжков и Громыко и Мартин и Бальс. Стенли получал вирус путем химической очистки или ультрацентрифугированием в разные сроки после заражения табака. Он нашел, что по мере накопления вируса в растении уменьшается в его соке количество нормально присущих этому растению белков. Рыжков: и Громыко выделили из помидора фракцию белка, сворачивающуюся при 70° С, тогда как вирусный белок денатурируется в соке только при более высоких температурах. Они не могли констатировать уменьшения в боль­ных растениях этого заведомо «здорового» белка, сворачивающегося при 70° С. Наконец, Мартин и Бальс воспользовались для фракционирования белков тем обстоятельством, что большая часть белков, нормально при-

3*

36 Проф. В. Л. Рыжков

сущих листу табака, переваривается трипсином, тогда как вирус табачной мозаики устойчив к этому ферменту. Эти авторы показали, что при заражении табака мозаичной болезнью содержание нормальных белков сначала падает, а затем может достигнуть нормы. Вопрос осложняется тем, что если мы посмотрим, например, таблицы, приводимые Стенли, то мы обнаружим, что при мозаичной болезни табака содержание белка возрастает не только в соке, в который вирус полностью переходит, но и в твердых остатках. Не сопровождается ли накопление вирусного белка также образованием какого-то инертного белка?

Разрешить интересующий нас вопрос путем биохимических сравнений больного и здорового растения едва ли возможно вследствие того, что очень многие биохимические изменения неизбежно будут носить вторичный характер, зависящий от нарушения ассимиляции, нарушения роста и других болезненных расстройств. Эти вторичные изменения помешают нам уловить те биохимические сдвиги, с которыми связан самый процесс накопления вируса и которые представляют исключительную ценность для понимания биологической активности вируса и механизма его репро­дукции.

Для того чтобы по возможности элиминировать все вторичные фак­торы, мы применили к изучению интересующих нас процессов широко апробированный в физиологии растений метод половинок, до сих пор вовсе не применявшийся при изучении вирусных болезней растений.

Известно, что болезненные симптомы наблюдаются только на молодых листьях, развившихся уже после заражения. Если заразить достаточно старый лист, то он будет накоплять вирусный белок, не обнаруживая при этом заметных симптомов болезни. Этот факт и был исходным для наших опытов.

Первая серия опытов была поставлена таким образом, что на табач­ных растениях поверхность отдельных листьев тщательно потиралась со­ком табака, содержащим вирус, после чего поверхность листьев обмыва­лась. Контролем служили листья того же возраста, но потертые соком здорового табака. Через пять дней листья снимались с табака. Заражен-кые листья к этому времени накопляли вирус, титр его был довольно высоким, в здоровых присутствия вируса нельзя было обнаружить. Внешне те и другие листья были очень сходными, причем зараженные обнаруживали в среднем несколько более желтоватую окраску, чем кон­трольные. Химический анализ показал, что зараженные листья несколько богаче белком, чем контрольные, и значительно беднее углеводами.

Для второго опыта были взяты изолированные от растений листья, причем половинки их были заражены, как описано выше, вирусом, а соответствующие контрольные половинки потерны соком здорового табака. И те, и другие половинки были выдержаны в течение 5 дней в темноте во влажных эксикаторах, после чего материал был подвергнут химиче­скому анализу. Оказалось, что потертые вирусом половинки содержали столько же белка, сколько и листья, оставленные на растении, т. е., несмотря на голодание, они не расходовали своих белков, тогда как контрольные половинки за это время израсходовали значительное количе­ство белка. Что же касается углеводов, то количество их в зараженных половинках было значительно ниже, чем в контроле. Следовательно, на­копление вируса было связано с расходованием углеводов, играющих, ве­роятно, роль энергетического материала. При голодании половинок листа вирусный белок вел себя, как настоящий паразит. Он продолжал строить­ся, исчерпывая энергетические запасы растения-хозяина.

К вопросу о взаимоотношениях протоплазмы в растении и вирусного белка можно подойти и иначе. Мы лишали больной мозаичной болезнью

Природа фильтрующихся вирусов 37

помидор азота. Таким образом, возникала конкуренция на азот между вирусом и белками протоплазмы. Определение титра вируса показало, что титр вируса в голодающих растениях не ниже, чем в растениях, питающихся нормально. Отсюда мы сделали вывод, что в условиях напряженной борьбы за пластические вещества между вирусом и протоплазмой вирус конкурентоспособен. В прошлом году эти опыты, по нашему указанию, В. А. Смирнова перенесла на фосфор. Оказалось, что и растения, лишенные фосфора, продолжают накоплять вирус табачной мозаики, обнаруживая титр не ниже, чем тот титр, (который свойственен нормально питающемуся растению. М. И. Гольдин, по нашей просьбе, ис­следовал клетки голодающих растений и нашел, что они также перепол­няются белковыми кристаллическими включениями, как и нормально пи­тающиеся больные растения.

На основе наших исследований взаимоотношений между протоплазмой растения и вирусом мы позволили себе охарактеризовать вирус как па­разитический белок.

Эти работы по изучению саморепродукции вируса и его биологиче­ской активности находятся, собственно, в самом начале, но мы совершен­но уверены, что дальнейшее развитие их и привлечение к ним того вни­мания, которого они действительно заслуживают, прольет свет не только на вопрос о природе вируса, но и на более общий вопрос о том, как из одной белковой молекулы становится в живой клетке две точно таких же молекулы, иными словами — на вопрос о специфическом синтезе в орга­низме.

Заканчивая этот краткий очерк достижений и проблематики в области изучения вирусных белков, мне хочется образно охарактеризовать поло­жение, в котором мы находимся сейчас. Мне кажется, что каждого иссле­дователя фильтрующихся вирусов в настоящее время должно охватить то чувство, которое испытывает путешественник, который ради изучения но­вой, еще неизведанной области проделал очень длинный путь, путь, свя­занный с риском и жертвами, и, наконец, стоит у пределов той страны, ради которой он предпринял весь этот труд. Дальше его, может быть, ждут новые огромные трудности и, может быть, даже большие, чем те, которые он встретил на пути, но его состояние уже качественно иное. До сих пор он только стремился к намеченной цели и не знал, достигнет ли он ее, а теперь он, наконец, вступает в область, которая была его целью. И вот, в таком положении находимся и мы. Проблема происхож­дения инфекции, которая волновала человечество, как показывают кли­нопись и египетские иероглифы, с глубочайшей древности, проблема ин­фекции, которая отняла столько жертв и которая была разрешена гения­ми Пастера и Коха только частично, в настоящее время, с открытием ви­русных нуклеопротеидов, решена полностью. И мы стоим у порога совер­шенно новых, совершенно своеобразных отношений.