Вирусология — это важнейший раздел микробиологии, появившийся исключительно благодаря открытию выдающегося русского ученого Дмитрия Иосифовича Ивановского. Многие серьезные заболевания, которые вызывают вирусы, такие, как оспа или полиомиелит, сегодня уже побеждены человеком, и ученые продолжают изобретать вакцины против всё большего числа патогенов. Этого бы не удалось достичь без знаний, которые подарил науке Дмитрий Иосифович Ивановский. Его открытие помогло ученым понять, что мир вокруг нас устроен гораздо сложнее, чем мы представляли. Труды талантливого микробиолога легли в основу совершенно новой области знаний — вирусологии, которая имеет неоценимое значение, как для биологии, так и для медицины. Дальнейшие исследования в этой сфере, основанные на работах Ивановского, спасли миллионы людей по всему свету. Его революционное открытие стало прорывом для науки и шансом для каждого человека на планете прожить долгую и здоровую жизнь.
В 1892 г. была опубликована статья Д.И. Ивановского «О двух болезнях табака», в которой излагались результаты изучения мозаичной болезни этого растения в Крыму. В то время научное сообщество считало, что причиной этой болезни являются бактерии. Однако Ивановский заметил несоответствие в этой теории — бактерии не проникали через специальный бактериальный фильтр, но табак все равно продолжал заражаться. Это наблюдение подтолкнуло молодого ученого к предположению о существовании других микроорганизмов.
Камеральные исследования проводились в Ботанической лаборатории Петербургской академии наук, основанной в 1890 г. А.С. Фаминцыным.
В статье была подтверждена заразность этого заболевания и опровергнуто ранее опубликованное утверждение немецкого учёного А. Майера о том, что возбудитель задерживается двумя слоями фильтровальной бумаги. Д.И. Ивановский показал, что экстракт больного растения, пропущенный через фарфоровый фильтр (свечу Шамберлана), который даже при значительном давлении задерживает споры грибов и бактерий, способен заражать здоровые растения и предположил, что фильтрат содержит производимые бактериями токсины. Однако вырастить культуру бактерии из больных растений ему не удалось ни на одной питательной среде.
Проделав ряд экспериментов, Ивановский выяснил, что мозаичная болезнь табака действительно вызывается микроорганизмами, которые значительно меньше бактерий, и увидеть их невозможно было при помощи обычных микроскопов. Он назвал их «вирусами». Открытие Ивановского шокировало научное сообщество. Он показал, что существуют инфекционные агенты, не принадлежащие к известным формам жизни на тот момент, и эти микроорганизмы обладают возможностью вызывать заболевания. Данное открытие проложило путь к пониманию и исследованию вирусов и, таким образом, стало основой для развития вирусологии как науки.
В 1898 г. голландский микробиолог М.В. Бейеринк выдвинул гипотезу, что возбудитель мозаичной болезни табака имеет не корпускулярную природу, а является contagium vivum fluidum — растворимым живым веществом, способным к размножению. Основой для такого предположения послужили его опыты с посевом экстракта из больных растений на агаре: как верхние, так и нижние его слои содержали инфекционный агент, а в толщу агара, как считал М.В. Бейеринк, могут диффундировать только растворимые вещества. Позже Д.И. Ивановский показал, что если использован агар, застывший хотя бы день назад, то частицы вещества проникают в него с лёгкостью, если же агар застыл перед самым опытом, то они в его толщу не проходят, а здоровые растения, зараженные экстрактом из больных, выдержанных на свежем агаре, не заболевают.
Агар — это затвердевающий агент, который обеспечивает стабильную поверхность для роста организма, что позволяет наблюдать за морфологией колоний и подсчетом микроорганизмов. Среда состоит из основных питательных веществ, которые необходимы для самых разных организмов, что делает ее универсальной средой, которую можно использовать для различных целей.
«Корпускулярная» природа возбудителя мозаичной болезни им была показана также и в опытах по фракционному фильтрованию экстракта через фарфоровый фильтр.
В результатах своего докторского диссертационного исследования, опубликованного в 1902 г., Д.И. Ивановский, среди прочего, уточнил срок инкубационного периода мозаичной болезни, заразность различных частей больного растения, локализацию болезни в жёлтых участках листа (а не в зелёных, как считалось ранее). Он детально описал гистологию жёлтых и зелёных участков листа, отличающихся строением палисадной и губчатой паренхимы, содержанием хлоропластов, крахмала и оксалата кальция. В живых клетках жёлтых участков листа он обнаружил необычные нерастворимые кристаллические отложения, имеющие вид тончайших бесцветных пластинок. А на препаратах таких же клеток, окрашенных метиленовым синим, нашёл пластинчатые включения, состоящие из едва заметных коротких палочек, образующих подобие зооглеи (слизистых выделений бактерий), и предположил, что они соответствуют кристаллическим пластинкам в живых заражённых клетках. Д.И. Ивановский пришел к единственно верному для науки того времени выводу, что мозаичную болезнь вызывает «какой-нибудь микроб», сохраняющийся в фильтрованном соке в виде мельчайших спор, о чем говорила живучесть возбудителя при нагревании, помещении в 70%-ный спирт, при нахождении в сухой почве и при длительном хранении сока.
Мир не сразу признал это важнейшее и поистине великое научное открытие конца XIX века. Только в 1935 г. знаменитый вирусолог, лауреат Нобелевской премии У.М.Стэнли выделил вирус мозаичной болезни листьев табака в кристаллическом виде и доказал свойство ряда вирусов образовывать настоящие кристаллы и существовать в кристаллическом виде, т.е. исследовал те самые кристаллические структуры в клетках табачного листа, которые наблюдал и описал Д. И. Ивановский. Термин «кристаллы Ивановского» прочно вошел в обиход вирусологии. В 1944 г. в журнале «Science» У.М. Стэнли писал: «Признание Ивановского возросло с годами, и <…>, я считаю, что его отношение к вирусам должно рассматриваться почти в том же свете, в каком мы видим отношение Пастера и Коха к бактериологии. Есть значительное основание считать Ивановского отцом новой науки вирусологии». А в 1946 г. в Нобелевской лекции У.М. Стенли напомнил миру о заслугах своего российского предшественника.
Ивановский положил начало вирусологии, выросшей в настоящее время в самостоятельную область науки. Открытие вирусов сыграло огромную роль в развитии ряда научных дисциплин: биологии, медицины, ветеринарии и фитопатологии. Оно позволило расшифровать этиологию таких заболеваний, как бешенство, оспа, энцефалиты и др. Одной из ключевых задач вирусологии является изучение структуры и функций вирусов. Вирусы — это неклеточные инфекционные агенты, которые могут воспроизводиться только внутри клеток. Они поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий и архей.
Вирусы состоят из генетического материала, обычно РНК или ДНК, и белковой оболочки. Изучение этих элементов позволяет понять, как вирусы взаимодействуют с клетками, как размножаются и как вызывают заболевания. Вирусы могут распространяться стремительно, особенно в современном мире. Но и раньше, вызванная вирусом пандемия гриппа 1918 года унесла жизни миллионов людей по всему миру. Другой важной областью вирусологии является изучение путей передачи вирусов. Они могут передаваться от человека к человеку воздушно-капельным путем, посредством контакта с зараженными поверхностями, через кровь или другие жидкости организма, в том числе, с грудным молоком матери. Понимание того, как происходит передача вирусов, позволяет разрабатывать меры предотвращения заражения, например, через вакцинацию или использование средств индивидуальной защиты. Вирусология также занимается изучением взаимодействия между вирусами и иммунной системой организма. Когда вирус заражает организм, иммунная система производит антитела. Начинают работать и другие защитные механизмы, чтобы организм мог противостоять инфекции. Изучение этих процессов позволяет разрабатывать эффективные методы лечения и профилактики заболеваний, вызываемых вирусами.
Вирусология имеет огромное значение для общества, поскольку многие заболевания, вызываемые вирусами, являются опасными и могут привести к серьезным последствиям. Некоторые вирусы вызывают легкие простудные заболевания, такие как грипп или насморк, которые легко поддаются лечению, между тем вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) является причиной СПИДа. Эта страшная болезнь унесла миллионы жизней по всему миру. Вирусология помогает разрабатывать методы лечения и профилактики таких заболеваний, а также предупреждать эпидемии и пандемии.
Существуют различные способы борьбы с вирусами. Превентивные меры, такие как вакцинация, могут предотвратить заражение некоторыми видами вирусов. Лечение может включать применение антивирусных препаратов, которые подавляют распространение вирусов, и симптоматическое лечение, которое облегчает симптомы заболевания.
Ивановский занимался также изучением процесса спиртового брожения и влияния на него кислорода, хлорофилла и др. пигментов зеленых листьев, участвующих в процессе фотосинтеза. Известны его работы и по общей сельскохозяйственной микробиологии. Д.И. Ивановский является автором фундаментального двухтомного учебника «Физиология растений», более 180 научных публикаций в области анатомии и физиологии растений, почвенной микробиологии. Его перу принадлежат 30 статей в самой крупной русской энциклопедии – «Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона».
Открытие вирусов Дмитрием Ивановским было важным прорывом в науке и стало базой для дальнейших исследований в области вирусологии. В свете последних событий, связанных с пандемией COVID-19, значимость открытия Дмитрия Ивановского становится еще более очевидной. Без понимания вирусов и их взаимодействия с живыми организмами медицина была бы неспособна эффективно бороться с инфекционными заболеваниями.
В знак признания выдающихся заслуг Д.И. Ивановского перед вирусологической наукой Институту вирусологии АМН СССР в 1950 году было присвоено его имя, а в Академии медицинских наук учреждена премия имени Д. И. Ивановского, которая присуждается один раз в три года за лучшую научную работу по вирусологии.
Литература
– Гапон Д.А. 2015. «Конечно, будем знать». К 150-летию со дня рождения Дмитрия Иосифовича Ивановского. Природа, 2: 77—87.
– Гапон Д.А. 2015. «Фильтрующиеся вирусы». Открытие в гранях времени. Наука и жизнь, 6: 38—50, 7: 30—41.
– Ивановский Д.И. 1892. О двух болезнях табака. Табачная пепелица, мозаичная болезнь. Сельское хозяйство и лесоводство, 2: 104—121.
– Ивановский Д.И. 1902. Мозаичная болезнь табака. Варшавские университетские известия, 5: 1—48, 6: 49—73 + 3 табл. рис.
– Овчаров К.Е. 1952. Дмитрий Иосифович Ивановский. 1864—1920. Москва: Издательство – Академии наук СССР. 101 с.;103 с.
– Памяти Дмитрия Иосифовича Ивановского / Под ред. Максимова Н. А.- М.: Издательство Академии наук СССР,1952.95 с.
– Матухин Г. Р., Д. И. Ивановский. К столетию со дня рождения / Р.: Издательство Ростовского университета, 1964. 47 с.
Использованные сайты:
https://viferon.su/istoriya-virusov/ – (05.04.2024)
https://www.osnmedia.ru/1000/virusologiya/– (05.04.2024)
https://zelengarden.ru/41-foto/virus-spida-foto-pod-mikroskopom-kak-vyglyadit.html – (05.04.2024)
https://artembolnica2.ru/virusy/virus-cherez-gody-i-morya.html – (05.04.2024)
https://muzoktcrb.ru/ginekologiya/kak-vyglyadit-vich-kletki-pod-mikroskopom.html – (09.04.2024)
https://prints.sciencesource.com/featured/1-tobacco-mosaic-virus-omikron.html – (09.04.2024)
https://www.osnmedia.ru/1000/virusologiya/ – (19.04.2024)