Слово «вирус» в переводе с латинского означает «яд», «отрава». До открытия мира микробов любой болезнетворный агент называли вирусом. В настоящее время этим термином называют лишь специфическую группу инфекционных агентов. Вирусы представляют собой мельчайшие живыеагенты, состоящие из дискретных частиц.
В 1886 г. немецкий ученый Адольф Майер установил, что мозаичность у растений табака можно вызвать путем инъекции в жилки их листьев сока пораженных растений. Он сделал заключение, что возбудителем мозаики является бактерия.
В 1892 году русский ученый Д.И. Ивановский установил, что возбудитель мозаики может проходить через биологические фильтры, задерживающие бактерии. Он открыл тем самым новое болезнетворное начало, состоящее из дискретных частиц.
В 1896 году голландец Мартин Бейеринк повторил опыт Ивановского и обнаружил, что ВТМ осаждается спиртом и не утрачивает своей инфекционности. Бейеринк высказал мысль о том, что обнаруженное инфекционное начало является не бактерией, а представляет собой качественно новое инфекционное живое начало.
Строение вирусов
Полностью сформированная инфекционная частица называется вирионом.Сердцевину вируса (вириона) составляет фрагмент генетического материала – одиночная или двойная нить нуклеиновой кислоты (ДНК, либо РНК). Нуклеиновая кислота представляет собой полинуклеотид, очень крупную молекулу, состоящую из мононуклеотидов, в состав которых входят четыре азотистых основания, остаток фосфорной кислоты и сахар. Нуклеиновая кислота ответственна за инфекционные свойства вирусов. При попадании в живой организм нуклеиновая кислота заставляет его полностью перестроиться и подчинить свой обмен веществ захватившему ее вирусу. Сердцевину окружает защитная белковая оболочка называемаякапсидом,что в переводе с греческого Сapsa- ящик. Капсид защищает нуклеиновую кислоту вируса от внешних воздействий, придает вирусной частице соответствующую форму, способствует адсорбции и проникновению вируса в клетку.
Капсид состоит из структурных единиц - капсомеров,которые представляют собой видимые в электронный микроскоп мономеры. Некоторые капсиды обнажены, другие окружены второй внешней оболочкой –пеплосом,имеющей более сложное строение. Пеплос состоит из пепломеров.
Все вирусы условно разделяют на простые и сложные.
Простые вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки-капсида. Некоторые кристаллизуются. Форма простых вирусов бывает: палочковидная (ВТМ), нитевидная (вирусы растений и бактерий) и сферическая (вирусы животных и человека).
Сложные вирусы помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и неструктурные белки - ферменты. Они чаще бывают кубовидными и булавовидной формы. Кубовидная форма представлена параллелепипедами с закругленными краями (вирусы животных и человека). Булавовидная, характеризуется наличием головки и отростка (вирусы бактерий и актиномицетов).
В жизненном цикле вирусов чередуются две фазы – внеклеточная и внутриклеточная (репродуцирующая). Во время внеклеточной (покоящейся) фазы вирус существует в виде инертной инфекционной частицы – вириона. Во время внутриклеточной фазы вирус существует в виде реплицирующей молекулы нуклеиновой кислоты.
Вирусы могут размножаться только в живой клетке. Способ репликации (размножения) вирусов отличен от клеточных микроорганизмов. Так, для бактерий характерно размножение бинарным делением взрослых клеток. При этом их клетки сохраняют целостность на всех стадиях размножения. Вирусы же, как только попадают в клетку растения-хозяина, распадаются на белок и нуклеиновую кислоту.
Процесс размножения вирусов условно разделяют на 5 стадий (Стейниер, Эдельберг, Ингрэм, 1979):
1. проникновение в клетку хозяина;
2. синтез ферментов;
3. синтез составных частей вируса;
4. сборка составных частей вируса с образованием зрелых вирионов;
5. выход зрелых вирионов из клетки хозяина.
Растительные вирусы могут передаваться от одного растения к другому только с клеточным соком. Источники инфекции и способы ее передачи могут быть различны: механическая передача соком от больного растения к здоровому; передача через почву или через семена и пыльцу; передача переносчиками: насекомыми, клещами, нематодами, грибами (Гиббс, Харрисон, 1978).
Состояние, при котором переносчик сохраняет инфекционность после того как покинет зараженное растение, называется персистентностью.Различают три основные типа персистентности: неперсистентность, полуперсистентность и персистентность.Неперсистентность означает, что переносчик сохраняет инфекционность в течение нескольких часов (до четырех);
Полуперсистентность наблюдается в том случае, когда переносчик сохраняет инфекционность в течение 10-100 часов:
Персистентность – когда переносчик сохраняет инфекционность более 100 часов, а иногда в течение всей жизни. Среди насекомых основная роль в качестве переносчиков вирусов принадлежит тлям.
В растительной вирусологии путь разработки классификаций условно делят на три периода (Гиббс, Харрисон, 1978). Самые первые схемы классификации создавались в период 1920-1940 гг., когда о вирусах было известно очень мало. Поэтому в классификации использовалось небольшое число наиболее простых признаков, основанных на характере симптомов и типах растений-хозяев и переносчиков. Так, в 1927 г. Д. Джонсон предложил именовать вирусы растений просто по названию растения-хозяина, в котором они впервые были обнаружены, присваивая им определенный номер. Первый вирус, выделенный из растений табака, стал называться табачным вирусом 1, второй – табачным вирусом 2 и т.д. В 1937 г. К. Смит предложил использовать латинское родовое название растения-хозяина (например, вирус 1 Nicotifna). В 1939 г. Холмс, а чуть позже в 1944 г. Мак-Кинни предложили использовать классификацию вирусов, основанную на типах природных переносчиков и характере вызываемых симптомов, используя при этом латинизированные бинарные названия по подобию Линнея (например,Marmortabaci).
криптограмма вируса табачной мозаики имеет следующий вид:
R/1: 2/5: Е/Е:S/О
В этой криптограмме первая пара символов означает: числитель – тип нуклеиновой кислоты, R– РНК, еслиD– ДНК; знаменатель – число цепей в молекуле, 1 – одноцепочечная; 2 – двухцепочечная.
Вторая пара: числитель – молекулярный вес нуклеиновой кислоты (в миллионах дальтон); знаменатель – содержание нуклеиновой кислоты в инфекционных частицах (в процентах).
Третья пара: числитель – форма вириона; знаменатель – форма нуклеокапсида. При этом символы обозначают:
S– близкая к сферической,
Е – удлиненная структура с параллельными сторонами, концы не закруглены,
U– удлиненная структура с параллельными сторонами, концы округлые,
Х – сложная структура или же частица не принадлежит ни к одному из перечисленных типов.
Четвертая пара символов: числитель – типы инфицируемого хозяина, знаменатель – тип переносчика.
Символы для обозначения типа хозяина:
А – водоросли; В – бактерии; Е – грибы; У – беспозвоночные; М – микоплазма; S– семенные растения и т.д.
Символы для обозначения типа переносчика:
Ас – клещи; Аl– белокрылки; Ар – тли и т.д. О – вирус распространяется без помощи переносчика.
Среди симптомов, вызываемых вирусами, следует назвать различного рода мозаики и крапчатости. Иногда они сопровождаются вздутием и деформацией зараженных листьев. В некоторых случаях листья бывают сплошь хлоротичными, как это характерно для так называемых желтух. Встречаются и такие симптомы, как утолщение зараженных листьев, карликовость, скручивание или курчавость листьев. На поверхности листа могут появляться выросты (энации). Иногда отмечается утолщение жилок, а также их побеление или посветление. Листья зараженных растений могут быть меньше нормальных (мелколистность; в других случаях подавляется развитие листовых пластинок ("папортниковидные", "нитевидные" листья). Существуют вирусные болезни растений, при которых симптомы обнаруживаются на цветках. Таким симптомом может быть нарушение нормальной окраски, в результате чего появляются пестрые цветки (иногда они очень высоко ценятся), или позеленение лепестков. Для многих вирусных болезней характерна карликовость цветков.