right|thumb|300px|Egy tipikus, farokkal rendelkező bakteriofág szerkezete
Bakteriofágnak (a 'bacteria' és a görög φᾰγεῖν phagein „enni” szavakból) nevezzük a baktériumokat fertőzni képes vírusokat. Gyakran röviden csak fágként említik őket.
A tipikus bakteriofág egy külső, fehérjéből álló kapszidburokból, és a benne lévő örökítőanyagból áll. A genomot alkothatja RNS és DNS is – különféle formákban. A bakteriofágok sokkal kisebbek a gazdaszervezet baktériumoknál.
Becslések szerint a fágok a legszéleskörűbben elterjedt, legváltozatosabb szervezetek a földi bioszférában.Chibani-Chennoufi, S. - Bruttin, A. - Dillmann, M. L. - Brussow, H.: Phage-host interaction: An ecological perspective. J. Bacteriol, 186. (2004): 3677–3686. old. Idézi: Mann, N. H.: The third age of Phage. PLOS Biology webzine, 2005. május 17. Hiv. beill. 2010. 09. 18.File, J. - Tétart, F. - Suttle, C. A. - Krisch, H. M.: Marine T4-type bacteriophages, a ubiquitous component of the dark matter of the biosphere (ford. „A tenger T4-típusú bakteriofágjai: a bioszféra »sötét anyagának« egyik, mindenütt jelenlévő komponense”). PNAS (az USA Tud. Akadémiájának folyóirata), 2005 aug. 30. (102. évf. 35. sz.). 12471.-12476. old. Hiv. beill. 2010. 09. 18. A mindenütt jelen lévő fágok megtalálhatók a bakteriális gazdaszervezetek által benépesített minden élőhelyen; a talajban, az állatok bélrendszerében stb. Igen nagy sűrűségben fordulnak elő a tengerben, ahol akár 9·108 virion található a felszíni baktériumszőnyeg minden milliliterében, és a tengeri baktériumok akár 70%-a is fágokkal fertőzött lehet.Prescott, L. (1993). Microbiology, Wm. C. Brown Publishers,
Bár 1915-ös felfedezésük után még sokáig (1939-ig) láthatatlanok és rejtélyesek maradtak, gyógyászati felhasználásuk ötlete már a tízes évek végétől kezdve jelen volt. Több mint 60 éven keresztül használták őket az antibiotikumokkal történő gyógyítás alternatívájaként a Szovjetunióban és Kelet-Európában.BBC Horizon (1997): The Virus that Cures – Documentary about the history of phage medicine in Russia and the West. Full film here A fágterápia a baktériumok multirezisztens törzseivel szemben, mely utóbbi egyre komolyabb problémát jelent a sztenderd gyógyászatban és hosszú távon többek közt világméretű, tömegpusztító járványok kiújulásával fenyeget, hatásos és számba veendő terápiás eszköznek bizonyulhat.Ville Friman: Soviet Era Treatment Could Be New Weapon in the War Against Antibiotic Resistance. IFLscience (tud. blog). Hiv. beill.: 2016-04-23.
Osztályozásuk
A farokkal és kettős szálú DNS-sel rendelkező fágok (Caudovirales) adják az irodalomban megjelenő fágok mintegy 95%-át, és valószínűleg a bolygó fágainak többségét ezek adják. A bioszférában azonban másfajta fágok is bőségesen előfordulnak, különböző virionokkal, genommal, életmóddal. A genomot alkothatja akár ssRNS, dsRNS, ssDNS vagy dsDNS is (az 'ss-' és 'ds-' prefixumok az egy- (single-), illetve kétszálúságra (double) utalnak), körkörös vagy lineáris elrendezésben. A fágok rendszerezésével az International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) foglalkozik; a rendszerezés alapja a morfológia és a nukleinsav típusa.
+ A fágok ICTV szerinti osztályozásaRend Család Morfológia Nukleinsav Példa Caudovirales Myoviridae Burok nélküli, összhúzékony farok Lineáris dsDNS T4 fág Siphoviridae Burok nélküli; hosszú, nem-összhúzékony farok Lineáris dsDNS λ fág Podoviridae Burok nélküli; rövid, nem-összhúzékony farok Lineáris dsDNS T7 fág Rendbe nem sorolt Tectiviridae Burok nélküli, izometrikus Lineáris dsDNS Corticoviridae Burok nélküli, izometrikus Körkörös dsDNS Lipothrixviridae Burokkal rendelkező, pálca alakú Lineáris dsDNS Plasmaviridae Burokkal rendelkező, pleomorf (változatos alakú) Körkörös dsDNS Rudiviridae Burok nélküli, pálca alakú Lineáris dsDNS Fuselloviridae Burok nélküli, citrom alakú Körkörös dsDNS Inoviridae Burok nélküli, fonalas Körkörös ssDNS Microviridae Burok nélküli, izometrikus Körkörös ssDNS Phi X 174 Leviviridae Burok nélküli, izometrikus Lineáris ssRNS Cystoviridae Burokkal rendelkező, gömb alakú Szegmentált dsRNS
A bakteriofágia kutatásának története A bakteriofágia felfedezése Előzmények
Már az ókorban feljegyezték egyes folyóvizekről, hogy fertőző betegségeket (pl. a leprát) gyógyítanak. 1896-ban E. H. Hankin úgy találta, hogy az indiai Gangesz és Jamuna folyók vizében olyan anyag van, ami antibakteriális hatást fejt ki a kolerával szemben, és átjut a finom porcelánszűrőn.Deák Veronika: A 16-3 bakteriofág és a Sinorhizobium meliloti 41 baktérium közötti felismerés molekuláris elemeinek azonosítása (doktori értekezés, PDF, Pécsi Tudományegyetem biol. doktori iskola; 2010). Ny. F. Gamaleja, az odesszai Bakteriológiai Intézet igazgatója 1898-ban felfedezte, hogy a lépfene kórokozója (az anthrax-bacilus) bizonyos esetekben rendellenes, részlegesen elhalt telepeket fejleszt, és az ilyen tenyészetekből származó anyagmintákkal a még egészséges tenyészetek is megfertőzhetőek. A rendellenességet okozó anyagot bacteriolysinnnek („baktérium-feloldó”) nevezte el,Raymond W. Beck: Chronology of Microbiology (in Historical Context). ASM Press, 2000. Google könyvekbeli elektronikus könyv, 128. old. Hiv. beill. 2010. 09. 07. de nem feltételezte, hogy egy baktériumokon élősködő kórokozó is lehet (ekkoriban a jelenséget inkább a sejtek önfeloldásának, autolízisnek gondolták).
Az 1910-es évek közepétől kezdve sorra írták le a laboratóriumokban dolgozó kutatók az olyan megfigyeléseket, miszerint baktériumtenyészetekben részben spontán (észlelhető külső behatás nélkül), részben bizonyos anyagokkal megfertőzve, a telepek részleges (vagy teljes) elpusztulása tapasztalható, és a hatás az ilyen telepekből készült szűrlettel egészséges telepekre is átvihető. A jelenség, a transzmisszibilis bakteriolízis („átvihető/átadatható baktériumfeloldás”) rendkívül változatos magyarázatai között a baktériumokon élősködő, mikroszkóppal nem látható (szubmikroszkopikus, más néven ultramikroszkopikus) kórokozók is felmerültek.
A Twort-jelenség
thumb|120px|right|F. Twort, az egyik és első felfedező
Frederick W. Twort brit bakteriológusnak, a londoni Brown Institution felügyelőjének, miután 1910 környékén sikerült olyan, addig tenyészthetetlennek hitt baktériumokat, mint a leprát vagy a paratuberkulózist okozókat, táptalajon való szaporodásra bírnia (ami mintegy előfeltétele egy baktérium komoly tanulmányozásának), és ezzel a számon tartott bakteriológusok közé került, figyelme az ekkoriban még csak kevéssé ismert kórokozók, a vírusok felé fordult: ezek táptalajon való szaporítását akarta elérni. Számtalan táptalajt és fertőző-anyagot kipróbált, de baktériumszűrőn áthatolni képes virális kórokozók szaporításának - mai tudásunk szerint lehetetlen - feladatát sikeresen végrehajtani természetesen nem tudta. Végül egy olcsón és egyszerűen előállítható oltóanyag, a himlőnyirok mégis új felfedezéshez juttatta. E glicerinnel konzervált tehén-nyirokból álló pép a himlővírusok közé tartozó, de általában csak ártalmatlan, enyhe betegséget okozó Vaccinia vírust tartalmazta, amelyet Twort szaporítani akart,Twort, F. W.: Further Investigation on the Natura of Ultra-Microscopic Viruses. J Hyg 36./2.; London, 1936 jún.; : 204.–235. old. Hiv. beill. 2010. 09. 12. és – minthogy az anyagot élő tehenekben tenyésztve állították elő – gyakran a Staphylococcus baktériumok különféle fajokba tartozó egyedei is előfordultak benne.Donna H. Duckworth: Who Discovered Bacteriophage?. Bacteriological Reviews; 1976 dec.; 793. – 802. old. (PDF).Ann Gayler Kuttner: Bacteriophage Phenomena. J. Bacteriol, 8./1. (1923 jan.); : 49.–101. old.
Twort az agaros táptalajt tartalmazó, (valószínűleg rosszul megszűrt, esetleg szándékosan szűretlen) himlőnyirokkal beoltott csészékben a várt Vaccinia-telepek helyett eleinte csak néhány elburjánzó, a Staphylococcusok közé tartozó mikrokokkusz-telepet talált. Hamarosan mégis csak szokatlan és ismeretlen eredetű jelenséget figyelhetett meg: üvegszerűen átlátszóvá váló területek jelentek meg a baktériumtelepek szélén, melyek sokszor az egész telepet „felfalták”. Kevés sikerrel tudta csak továbbtenyészteni az ilyen részekből vett mintákat: a telepek vagy ki sem fejlődtek, vagy hamarosan az az anyatelepekéhez hasonló üvegszerű elváltozás, majd elhalás jelent meg rajtuk. Twort rájött, hogy ezek az átlátszóvá vált részek csak halott baktériumokat tartalmazhatnak, és a mikroszkópos vizsgálatok – amelyek csak élettelennek tűnő szemcsés törmeléket találtak a baktériumok helyén – is ezt igazolták. A himlőnyirokban tehát olyan tényezőnek kell hatnia, ami a baktériumokat elpusztítja. Ugyanilyen meglepő felfedezése volt, hogy az „üvegszerű elváltozás” bizonyos feltételek mellett a fertőzött telepekről egészségesekre volt átvihető: az elváltozás transzmisszibilis volt, mintha csak fertőző lenne.Wilson, G.: The Brown Animal Sanatory Institution. J. Hyg., 82. sz.; Camb., 1979; 337. o. Hiv. beill.: 2010. 09. 16.
1915-ben – ez a bakteriofág-kutatás kezdetének hagyományosan „ünnepelt” kezdőéve – egy szaklapban közzétette tapasztalatait.Twort, F. W.: An investigation on the nature of ultra-microscopic viruses. Lancet, 186. köt. / 2. sz.; 1915. 1241.-1243. old. A cikkben legalább öt feltevést is megfogalmazott a sejtpusztulás okairól, s egyben a rejtélyes átlátszó anyag mibenlétéről, utóbbi lehet: a baktériumok életciklusának egy fázisa, amelyben a sejtek ultrafiltrálható formát vesznek fel, és más sejtekkel találkozva azokat is erre serkentik; a baktériumok által kibocsátott, valamilyen módon önállósult és szaporodóképes, amorf protoplazma ; a baktériumok által termelt enzim; amely képes a felhalmozódásra vagy sokszorozódásraEredetiben: „enzyme with the power of growth”; egy ultra-mikroszkopikus vírus, ami baktériumokban tenyészik; feltételezte továbbá, hogy maga az üvegszerű anyag a fertőző ágens, amelyet a mikrokokkuszok maguk termelnek, és felvetette: minthogy fertőzőképes és halálos hatású is lehet, megjelenése szinte már akut fertőzésés megbetegedésnek is tekinthető lenne.
A lehetőségek közül a fent utolsóként felsoroltat tartotta a legvalószínűbbnek - amelyben azonban nincs határozottan szó arról, hogy az anyag maga egy vírus lenne (bár betegségnek betegség) - de nagyon kidolgozatlan formában a vírusok hipotézise is megjelenik (mint írta, ez „nem zárható ki határozottan, minthogy nem ismerjük bizonyosan egy ilyen vírus természetét”). Nem jutott pénze behatóbb vizsgálatokra - amint ezt jelentéseiben sajnálkozva írta - de ideje sem, minthogy katonai kutatóorvosként részt vett az első világháborúban,Lise Wilkinson: Antony Twort, In focus, out of step: a biography of Frederick William Twort (könyv-recenzió); Med. Hist. 38./3.; 1994 júl.; 340.-341. old. Hiv. beill. 2010. 09. 15. és ennek során sokkal inkább kellett foglalkoznia az emberek, mintsem a baktériumok betegségeivel. Cikke nem keltett érdeklődést: a húszas évek elejéig, ha nem is észrevétlenül, de gyakorlatilag visszhangtalanul maradt.
A d'Hérelle-jelenség