Сотворение мира

После прикрепления хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локально растворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остается снаружи. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки: прекращается синтез бактериальной ДНК, РНК и белков. Такая блокада, скорее всего, происходит путем массированной атаки клетки фагами, выключающими своей массовостью все защитные механизмы клетки. ДНК бактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного фермента транскриптазы, который после попадания в бактериальную клетку активируется. Синтезируются сначала ранние, а затем поздние иРНК, которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостового отростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага. Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму и осуществляется с участием собственных ДНК-полимераз. После синтеза поздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительный процесс – созревание фаговых частиц или соединение фаговой ДНК с белком оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц. Продолжительность этого процесса может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Затем происходит лизис клетки и освобождаются новые зрелые бактериофаги. Если атака фагов была не массированная, то генный механизм клетки не выключается. Вместо репликации геном фага обратимо взаимодействует с генетической системой клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в клетке в виде плазмиды. Далее вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяина делением клетки. Подобное состояние фага называется профагом. В определенных условиях лизис клетки может возобновиться с выделением фагов, но теоретически возможно и генетическое закрепление генома фага в клетке хозяине, вызывающее генетические изменения в ее функциях и производимых ею белках.

Изложенное позволяет утверждать, что фаги, по сути, контролируют бактериальный мир и его поползновения на исключительную роль в биологическом мире. И редкие пандемии, происходящие в биологическом мире, говорят лишь о случайных сбоях в этой регуляторной цепи.

Несмотря на то, что мир бактерий – это мир одноклеточных организмов, тем не менее их отдельные популяции связаны общностью существования в пределах ограниченной среды обитания. Поэтому для такой популяции возможность обмена информацией между экземплярами бактерий часто является условием выживания всей колонии. Это обусловило то, что эволюционно сформировался механизм горизонтальной передачи информации между экземплярами бактерий в экстремальных ситуациях. Известна, по крайней мере, одна такая форма передачи информации – обмен плазмидами.

Плазмиды – небольшие молекулы ДНК, физически отделенные от геномных хромосом клетки. Такая автономность делает ДНК- аппарат более чувствительным к неблагоприятным условиям среды и обеспечивает производство динамичного спектра белков, среди которых могут оказаться и те, которые позволяют сохранить клетку. Вот это найденное решение передается другим клеткам колонии путем обмена плазмидами, резко поднимая шанс выживания колонии в условиях неблагоприятного воздействия среды. Но обмен плазмидами – процесс медленный, и вряд ли является единственным. Скорее всего, существуют и механизмы передачи информации посредством специфичных белков. Но для восприятия таких белков на поверхности защитной оболочки бактерии должна быть разветвленная система рецепторов, обеспечивающих транспортировку таких белков внутрь клетки. А это в свою очередь, снижает защищенность бактерии и их выживаемость. Поэтому, скорее всего, существует некая грань, зависимая от внешних условий, определяющая баланс этих способов передачи информации.

Еще один способ защиты популяции бактерий от посягательств других их видов, это выделение во внешнюю среду биологически активных веществ, нейтральных для данного вида бактерий, но губительных для других их видов. Это так называемые антибиотические вещества. Спектр их действия широк, но большей частью направлен либо на блокировку рецепторов других типов бактерий, либо (что чаще) на блокировку химико-биологических процессов, протекающих в них. В последнем случае действие антибиотиков более избирательное и совершенно не влияет на вирусы.

Отдельный домен живых организмов представляют археи.

«По форме и размерам клеток, общим принципам их организации и характеру деления археи сходны с бактериями, хотя только среди них обнаружены организмы кубической формы. Многие археи подвижны и имеют жгутики, похожие на бактериальные, но несколько отличающиеся деталями организации. Однако представители этого домена имеют существенные особенности». [23]