Wirus jest czynnik zakaźny wymaga gospodarza , często komórki , których składniki i metabolizm wyzwalania replikacji . Nazwa wirusa została zapożyczona z XVI -tego wieku przez Ambroise Paré w Łacińskiej wirusa, I, n. ( „ Jad , trucizna , właściwy sok roślinny ” ). Nauką o wirusach jest wirusologia , a jej ekspertami są wirusolodzy lub wirusolodzy .
Wirusy są coraz częściej postrzegane jako część akariontów . Zmieniają kształt podczas swojego cyklu, przechodząc przez dwa etapy:
W postaci wewnątrzkomórkowej (wewnątrz komórki gospodarza) wirusy są elementami genetycznymi, które mogą być zintegrowane z chromosomem genomu gospodarza (nazywa się to prowirusem lub profagiem ) lub nie (np . fabryki. do wirionów ).
W przypadku ludzi, z około 5000 opisanych gatunków , tylko 129 uznano za patogenne w 2018 roku.
Debata na temat natury wirusów ( żyjących lub nie ) opiera się na złożonych pojęciach i do dziś pozostaje otwarta. Według wielu definicji istot żywych (istoty materialnej pełniącej funkcje związku, odżywiania, rozmnażania), wirusy nie są istotami żywymi. Jednak rozszerzając definicję życia na istotę, która obniża poziom entropii i rozmnaża się przez popełnianie błędów, wirusy można uznać za żywe.
Choroby wirusowe, takie jak wścieklizna , żółta febra i ospa, dotykają ludzi od tysięcy lat. Od hieroglifów odsłonić polio w starożytnym Egipcie ; pisma z starożytności grecko - rzymskiej iz Dalekiego Wschodu opisują niektóre choroby wirusowe.
Pod koniec XIX th wieku , stanowią czynniki zakaźne, które nie były ani bakterii , ani grzybów , ani pasożytów , i nie mógł wykryć mikroskop optyczny, wciąż trudno sobie wyobrazić. Lekarz prowadzący testy Jean Hameau dokonał pierwszej prezentacji na temat wirusów w 1837 r. przed Królewskim Towarzystwem Medycznym w Bordeaux, Reflections on Viruses , a następnie przed Narodową Akademią Medyczną w 1843 r. Jego pamiętnik na temat wirusów został przedstawiony na sesji Akademii Medycznej na14 kwietnia 1850 r.
W naukowcy izolowane same środki tak zakaźnych przez filtry porcelanowe wykorzystywane do zbierania bakterii. W latach 1887 i 1892 , rosyjski botanik Dimitri Ivanovski , studiując mozaiki tytoniu , pokazuje, że sok z porażonych roślin zawierała czynnika zakaźnego nie zatrzymywane przez filtry Chamberland (zaprojektowanych przez biologa o tej samej nazwie ). Iwanowski pomyślał o toksynie lub bardzo małej bakterii. To holenderski chemik Martinus Willem Beijerinck pogłębił tę pracę iw 1898 r. odrzucił zarówno hipotezę bakteryjną, jak i toksyczną: rozcieńczając sokiem zakażonych roślin, zaszczepił nim rośliny, które rozwinęły chorobę; powtarzając manipulację, był w stanie wielokrotnie przenosić chorobę, pokazując w ten sposób, że sok ostatniej zainfekowanej rośliny był równie zjadliwy jak pierwszy, czego nie byłaby w stanie wywołać toksyna po tylu rozcieńczeniach. Beijerinck nazwał środek Contagium vivum fluidum („rozpuszczalny żywy zarodek”).
W tym samym czasie, pierwszym zidentyfikowanym wirusem był wirus pryszczycy , autorstwa Friedricha Löfflera i Paula Froscha . Pierwszym zidentyfikowanym ludzkim wirusem chorobotwórczym był wirus żółtej febry między 1900 a 1902 rokiem . Louis Pasteur nazwał je „infrabacteria”, inni nazwali je „wirusami filtrującymi” lub „wirusami ultrafiltrującymi”.
To właśnie podczas I wojny światowej brytyjski Frederick Twort i francusko-kanadyjski mikrobiolog Félix d'Hérelle wykazali zjawisko „przenośnej lizy” obserwowanej przez lizę bakterii hodowanych na stałym podłożu. Zjawisko to jest spowodowane wirusem bakterii, który Félix d'Hérelle nazwał bakteriofagiem . Wirusy roślin, zwierząt, ludzi i bakterii odkryto i ich listy i nigdy nie przestała rosnąć podczas XX -go wieku.
Około 1925 r. wirus został zdefiniowany jako „czynnik odpowiedzialny za zakaźną, pasożytniczą chorobę o charakterze cząstek i wielkości od 0,01 do 0,3 mikrometra ”.
Pojawienie się mikroskopii elektronowej w latach 30. XX wieku umożliwiło obserwowanie wirusów, ale w tamtym czasie nadal nie było wiadomo, czym one naprawdę są. Biochemik amerykański Wendell Stanley krystalizuje wirusa mozaiki tytoniowej w postaci białka kryształu w 1935 roku . W następnym roku dalsze badania wykazały, że ten kryształ zawierał również RNA . Kolejne badania wykazały, że w zależności od badanych wirusów składały się one albo z białek i RNA, albo z białek i DNA. To było w 1957 roku , że André Lwoff zaproponowała jasne i nowoczesne definicji wirusów. W 1959 r. mikrobiolodzy Lwoff, Anderson i Jacob zaproponowali termin wirion na określenie zakaźnej cząstki wirusa.
Od lat 60. postępy w hodowlach komórkowych , mikroskopii elektronowej i biologii molekularnej umożliwiły postęp w zrozumieniu mechanizmów replikacji wirusa, w stawianiu wiarygodnych diagnoz i opracowywaniu szczepionek .
Wiemy, że od końca XX -tego wieku , że świat oceanu jest ogromny rezerwuar wirusa z powierzchni do hydrotermalnych Poprzez arktycznych i osadów żeglarzy.
W wodzie morskiej, stężenia cząstek wirusowych 10 6 do 10 8 cząstek na mililitr. Na brzegu powierzchni, w pobliżu stężenia wirusa zazwyczaj spotykane są rzędu 10 7 wirusów na ml (czyli dziesięć tysięcy wirusów na milimetr sześcienny (jedna tysięczna mililitr)); koncentracja maleje wraz z głębokością i odległością od brzegu. Wyższe stężenia (10 8 do 10 9 / cm 3 ) znajdują się w osadach morskich w pobliżu powierzchni.
Wirusy te odgrywają główną rolę w oceanie w kontrolowaniu zakwitów glonów , a także w cyklach biogeochemicznych , w szczególności w oceanicznym cyklu węgla (codziennie około 20% organizmów stanowiących całkowitą biomasę drobnoustrojów oceanicznych jest zabijanych przez wirusy). te ostatnie masowo atakują fitoplankton i zooplankton , ale także bakterie i cyjanophyceae).
Dzięki postępowi w cytometrii przepływowej i analizie genetycznej ( w szczególności metagenomiki ) w ciągu kilkudziesięciu lat naukowcy zinwentaryzowali prawie 200 000 typów populacji wirusów na morzu (w 2019 r. było ich dokładnie 195 728, co stanowi dwunastokrotnie wyższą wartość niż w ocenie). wykonane w 2016 roku ); 90% wirusów zidentyfikowanych na morzu w latach 2016-2019 było wcześniej nieznanych nauce. Uwaga: nie mówimy tu o gatunkach, ale o populacjach , w których w grupie występuje większy przepływ genów niż między grupami wirusów (jeśli zsekwencjonowane wirusy mają co najmniej 95% ich DNA, to są klasyfikowane w tej samej populacji różnią się od innych).
W 2007 roku oszacowano, że w oceanie może znajdować się około 10 30 wirusów ; rozciągnięte i ułożone od końca do końca, utworzyłyby linię rozciągającą się poza 60 najbliższych galaktyk . A co sekundę w oceanie pojawiałoby się około 10 23 infekcji wirusowych, które odgrywają ważną rolę w ewolucji i utrzymaniu bioróżnorodności morskiej. Obfitość wirusów wydaje się być powiązana z liczebnością i produktywnością prokariontów , ale ta zależność różni się w zależności od środowiska morskiego, zwłaszcza w zależności od temperatury.
Virome jest wirusowy składnik mikrobiomu . Tak więc ludzki wirom (w) jest zbiorem społeczności wirusowych mikrobioty ludzkiego organizmu . Aktualne badania szacują, że w ludzkim ciele jest 100 razy więcej wirusów (10 15 ) niż w ludzkich komórkach (10 13 ). Każda zdrowa osoba nosi średnio ponad 10 rodzajów wirusów odpowiedzialnych za przewlekłe i bezobjawowe ogólnoustrojowe infekcje wirusowe.
Wirus charakteryzuje się niezdolnością do reprodukcji przez mitozę , rozszczepienie lub mejozę . Aby replikować swój kwas nukleinowy, zależy od komórki gospodarza, którą musi zainfekować, aby przekierować i wykorzystać swój metabolizm: wirus jest koniecznie pasożytem wewnątrzkomórkowym. Składa się z jednej lub więcej cząsteczek kwasu nukleinowego ( DNA lub RNA , jedno- lub dwuniciowych ), prawdopodobnie zawartych w otoczce białkowej zwanej kapsydem lub nawet otoczką lipidową (np. Ebolawirus jest wirusem otoczkowym). Czasami niektóre kapsydy zawierają kilka enzymów (np. odwrotną transkryptazę HIV), ale żaden nie może wytwarzać energii.
Historycznie wirusy były najpierw uważane za cząstki organiczne, o których mówiono, że są niefiltrowalne, a następnie o niewielkich rozmiarach (mniejszych niż bakteria ), generalnie mniejszych niż 250 nanometrów , zawierających podwójny lub pojedynczy kwas nukleinowy zawsze tylko jednego typu (DNA lub RNA) . W giruses pierwszy zakłócić tę definicję w chwili ich odkrycia. Te ostatnie należą jednak do królestwa wirusów, a ich wiriony zawierają zarówno cząsteczki DNA, jak i RNA, podważając ten historyczny pogląd. Konieczne było przemyślenie definicji wirusów i stworzenie klas takich jak „ wirusy olbrzymie ” takie jak mimivirus o wielkości 400 nm czy „ girus ” czy NCLDV , czy nawet pandorawirusy o wielkości do 1000 nm i ich „ kapsyd ”, który tak naprawdę nie jest. Odkrycie wirusofagów i wirusów satelitarnych zmieniło również sposób, w jaki postrzegamy wirusy, obalając pogląd, że wirusoza komórkowa jest nieredukowalną formą pasożytnictwa.
Dziś naukowcy zgadzają się co do kwestionowania paradygmatu kapsydocentrycznego, biorąc pod uwagę odkrycia gatunków wirusów, które pokazują, że niektóre mogą mieć kilka form, w tym akapsydy , ale za każdym razem zakaźne bez pomocy wirusa pomocniczego . Poza tym paradygmatem wydaje się, że pochodzenie wirusów jest wielorakie. W ten sposób pewne wirusy wyewoluowały z domniemanych przodków komórkowych, uprościwszy się. W tym samym czasie inne wirusy wyewoluowały z autonomicznych replikonów genetycznych, takich jak transpozony, plazmidy i pokrewne, ostatecznie nabywając najpierw własną zakaźność, a następnie ewentualny kapsyd.
Niezależnie od tego, czy włącza się je do biologii i badań nad chorobami, wirusy są przedmiotem debaty od czasu ich pierwszego odkrycia i następnych.
Wirus żyje czy nieDebata na temat żywej lub obojętnej natury wirusów jest nadal otwarta. Odpowiedź na to pytanie wymaga najpierw odpowiedzi na drugie: czym jest życie? Według Ali Saïba „pojęcie żywych istot jest pojęciem dynamicznym, ewoluującym zgodnie z naszą wiedzą. W rezultacie granica między materią obojętną a organizmami żywymi jest równie niestabilna ” . Istnienie lub brak metabolizmu, to znaczy spójnego zestawu procesów chemicznych ( homeostazy, a nie reprodukcji), stanowi możliwy wyróżnik, w każdym razie wygodny, ale który wydaje się redukcyjny.
Podobnie jak żywe komórki , wirusy zawierają kwas nukleinowy ( DNA lub RNA ) i białka . Jednak zgodnie z definicją biochemika Wendella Stanleya wirusy nie są żywymi istotami, ale „prostymi” skojarzeniami cząsteczek biologicznych, wynikającymi z samoorganizacji cząsteczek organicznych. François Jacob podkreśla również tę cechę wirusów: „Umieszczone w zawiesinie w pożywce hodowlanej nie mogą metabolizować , wytwarzać ani wykorzystywać energii, ani rosnąć, ani rozmnażać się, wszystkich funkcji wspólnych dla żywych istot. Wirusy nie mają własnej maszynerii enzymatycznej, mogą się rozmnażać jedynie przy użyciu maszynerii komórki, którą infekują. Ponadto wirusy zawierają kwas nukleinowy, DNA lub RNA, ale nie oba jednocześnie, w przeciwieństwie do żywych komórek (z wyjątkiem mimiwirusów).
Zupełnie innej tezy bronią natomiast Gustavo Caetano-Anollés i Arshan Nasir (z laboratorium bioinformatyki ewolucyjnej na Uniwersytecie Illinois w Stanach Zjednoczonych). Twierdzą, że obok trzech głównych „gałęzi” żywych istot (klasycznie zgrupowanych pod nazwą domen ) archeonów , bakterii ( prokariontów ) i eukariontów , wirusy stanowią czwartą czwartą. Byłyby wynikiem komórek poprzedzających ostatniego uniwersalnego wspólnego przodka ( Last Universal Common Ancestor , akronim LUCA) pozostałych trzech obszarów. Aby rozwinąć swoją teorię, obaj naukowcy opierają się nie na sekwencjach genetycznych, ale na trójwymiarowych strukturach wytwarzanych przez siebie białek.
Od 1990 roku przeanalizowali 11 milionów białek wytwarzanych przez 3460 gatunków wirusów i 1620 gatunków komórek należących do trzech domen; twierdzą zatem, że są w stanie prześledzić ewolucyjną historię tych struktur; białka o podobnych strukturach pochodziłyby od tego samego hipotetycznego przodka.
Jeśli ta hipoteza jest nadal w mniejszości, Patrick Forterre , biolog specjalizujący się w ewolucji, uważa, że ma ona tę zaletę, że „sprzyja powrotowi wirusów na celownik ewolucjonistów, podczas gdy ich w dużej mierze nie było” .
Podmioty pośrednie MimiwirusW ostatnich latach odkryto byty pośredniczące: mimiwirus infekujący amebę ma w swoim genomie 1200 genów (więcej niż niektóre bakterie ). Uważa się, że niektóre z tych genów biorą udział w syntezie białek i mechanizmach naprawy DNA. W mimiwirusie występuje około trzydziestu genów, zwykle obecnych w organizmach komórkowych, ale nieobecnych w wirusach.
Wirus ATVATV wirusa archeonów ma również zadziwiającą charakterystykę: ten wirus w postaci cytryny charakteryzuje się tym, że jest modyfikowany poza kontekstem komórkowym przez aktywny mechanizm. Jest w stanie położyć się na każdym końcu w temperaturze 80 ° C , czyli temperaturze , w której jego gospodarz Acidianus żyje w pobliżu kominów hydrotermalnych . Niemniej jednak organy i cykliczne wymiany, a zatem metabolizm, pozostają nieobecne.
Wirusy i ewolucjaWirusy również odgrywają rolę w ewolucji. Patrick Forterre wysuwa nawet hipotezę, że wirusy są pierwszymi organizmami posiadającymi DNA. U źródeł życia dominował RNA ( hipoteza świata RNA ) i pełnił zarówno funkcje przechowywania i przekazywania informacji genetycznej, jak i katalizy reakcji chemicznych. Istniały tylko komórki, których genom był kodowany przez RNA i których metabolizm zapewniały enzymy RNA, które były stopniowo zastępowane przez enzymy białkowe. Te białka, już złożone, „wynalazły” DNA. Wybrano DNA ze względu na jego większą stabilność. Według Patricka Forterre, DNA daje wirusowi moc opierania się enzymom degradującym genomy RNA, prawdopodobnej broni obronnej dla protokomórek. Tę samą zasadę można znaleźć w obecnych wirusach, które zmieniają swoje DNA, aby oprzeć się enzymom wytwarzanym przez zakażone bakterie.
Wirusy i drobnoustrojeWirusy i mikroorganizmy (lub drobnoustroje) nie są zatem pojęciami o tej samej naturze. Sprzeciwiają się temu, że mikroby są żywymi organizmami , co jest kwestionowane dla wirusów. Jednak ich zakres jest inny, drobnoustroje ( bakterie , archeowce , drożdże , protistami , etc. ) są zgrupowane tylko dla ich mikroskopijnych rozmiarów, bez podejmowania sensie tego ugrupowania w zakresie klasyfikacji gatunkowej , podczas gdy wirusy mają wiele wspólnych filogenetycznym cechy , choć pojęcie gatunek pozostaje niejasny dla akariontów .
Każdy czynnik zakaźny należący do królestwa wirusów składa się z co najmniej jednego kwasu nukleinowego . Formy niezdolne do przeprowadzenia cyklu wirusowego bez pomocy są kwalifikowane jako cząstki subwirusowe (np. wirusoid , satelitarny DNA itp.). Formy zewnątrzkomórkowe zdolne do prowadzenia cyklu wirusowego bez pomocy nazywane są cząstkami wirusowymi , począwszy od formy uproszczonej do skrajnej i zawierającej tylko kwas nukleinowy - który, gdy koduje co najmniej jedno białko, nazywa się wirusem, a gdy nie. kodują każde białko nazywane jest wiroidem - lub formą niosącą od jednego do kilku kwasów nukleinowych w pojemniku białkowym zwanym wirionem.
Mówi się , że jest zapakowany , ponieważ kwas nukleinowy , zwykle stabilizowany przez podstawowe nukleoproteiny , jest zamknięty w ochronnej otoczce białkowej zwanej kapsydem . Kształt kapsydu jest podstawą różnych morfologii wirusów. Wirion ma zmienny kształt mikroskopowy: jeśli „zwykła” reprezentacja daje mu obraz HIV , różne gatunki mają kształty od kuli do konformacji o wyglądzie insektoidów.
Wielkość wirusów wynosi od 10 do 400 nanometrów . Te genomy wirusów zawiera tylko kilka genów z 1200 genów. Jeden z najmniejszych wirusów znanych jest Wirus delta , która sama pasożytuje na wirusa zapalenia wątroby typu B . Ma tylko jeden gen . Jednym z największych znanych wirusów jest mimiwirus o średnicy do 400 nanometrów i genomie zawierającym 1200 genów.
Kwasu nukleinowegoFilamentem kwasu nukleinowego może być DNA lub RNA . Reprezentuje genom wirusa. Może być okrągła lub liniowa, dwuniciowa (podwójna nitka) lub pojedyncza nitka (pojedyncza nitka). Genom w postaci DNA jest zwykle dwuniciowy. Genom w postaci RNA jest zwykle jednoniciowy i może mieć polaryzację dodatnią (w tym samym sensie co informacyjny RNA) lub ujemną (komplementarną do informacyjnego RNA). Centralna wiązka kwasu nukleinowego nazywa się nukleoidem .
KapsydKapsyd to otoczka, która otacza i chroni wirusowy kwas nukleinowy. Kapsyd składa się z zespołu podjednostek białkowych zwanych kapsomerami. Zestaw utworzony przez kapsyd i genom nazywa się nukleokapsydem . Struktura kapsydu może mieć kilka form. Zasadniczo istnieją dwie główne grupy wirusów: wirusy o symetrii sześciennej (lub kapsyd ikozaedryczny ) oraz wirusy o symetrii helikalnej .
KopertaWiele wirusów jest otoczonych otoczką (lub peplos ), która powstaje podczas przechodzenia przez błony komórkowe. Jego budowa jest złożona i zawiera mieszankę elementów komórkowych i elementów pochodzenia wirusowego. Zawiera białka , węglowodany i tłuszcze . Wirusy z otoczką to wirusy otoczkowe . Wirusy, które nie mają otoczki, są wirusami nagimi . Nagie wirusy są na ogół bardziej odporne
Wirusy dwudziestościenne | |
Kapsyd dwudziestościenny powoduje kulisty wygląd wirusa. Protomery są zorganizowane w kapsomery, ułożone w regularny i geometryczny sposób. Kapsomer składa się z pięciu lub sześciu protomerów, zwanych pentonami na wierzchołkach i heksonami na ścianach i krawędziach. Wśród wirusów ikozaedrycznych parwowirusy mają kapsyd utworzony z 12 kapsomerów, poliowirus 32 kapsomery, brodawczaki 72 kapsomery, podczas gdy kapsyd adenowirusów składa się z 252 kapsomerów. |
|
Wirusy helikalne | |
Wirusy te są długimi cylindrami (od 300 do 400 nm ), wydrążonymi, zbudowanymi z rodzaju protomeru zwiniętego w spiralę, tworzącą pierścienie zwane kapsomerami. Mogą być sztywne lub elastyczne. Wewnątrz probówki znajduje się materiał genetyczny. Wirus wirusa mozaiki tytoniu jest przykładem bardzo zbadanego wirusa helikalnego. | |
Wirusy otoczkowe | |
Oprócz kapsydu niektóre wirusy są w stanie otoczyć się strukturą błony zapożyczonej z komórki gospodarza. Ta otoczka błonowa składa się z podwójnej warstwy lipidowej, która może zawierać białka kodowane przez genom wirusa lub genom gospodarza. Ta otoczka daje wirionom pewne zalety w porównaniu z tymi, które składają się z samego kapsydu, takie jak ochrona przed enzymami lub związkami chemicznymi. Z drugiej strony wirusy otoczkowe są bardziej kruche w środowisku zewnętrznym, wrażliwe na detergenty i wysuszenie. Te glikoproteiny , tworząc drzazg, funkcję receptorów są do specyficznego wiązania się do komórek gospodarza. Wirus grypy (rodzina Orthomyxoviridae ), przy czym HIV (rodzina Retroviridae ) są przykładami wirusów otoczkowych. |
|
Złożone wirusy | |
Wirusy te mają symetryczny kapsyd, który nie jest ani spiralny, ani naprawdę dwudziestościenny. Na bakteriofagi , takie jak T4 faga z Escherichia coli, są złożone wirusa o dwudzieściennym głowy związany śrubowej ogona do którego są przyłączone i włókien włosków ogonowe. Ospy (ospa krowianki) jest przykładem kompleksu wirusa. Jest to jeden z największych wirusów zwierzęcych ( o długości od 250 do 350 nm i szerokości od 200 do 250 nm ). Niektóre wirusy występują w formie bakteryjnej. Tak jest w przypadku wirusa wścieklizny (rodzina Rhabdoviridae ) i wirusa Ebola . |
Istnieją dwa główne sposoby replikacji genomu wirusa:
Wirusy mogą replikować się tylko w żywych komórkach. To właśnie interakcja genomu wirusa i komórki gospodarza skutkuje produkcją nowych cząstek wirusa. Zakażenie komórki wirusem, a następnie namnażanie się wirusa, można podsumować na różnych etapach. Jednakże, po wniknięciu wirusa do komórki, etapy te mogą się różnić w zależności od natury danego wirusa, a w szczególności w zależności od tego, czy jest to wirus DNA, czy wirus RNA , czy nawet girus .
Niektóre wirusy indukują struktury, w których koncentruje się aktywność replikacyjna:
Kultura wirusówW celu lepszego zrozumienia biologii, namnażania i cyklu wirusów oraz ewentualnego przygotowania szczepionek konieczna jest hodowla wirusów. Mogą się one rozmnażać tylko w żywych komórkach. Wirusy infekujące komórki eukariotyczne hoduje się na hodowlach komórkowych uzyskanych z tkanek zwierzęcych lub roślinnych. Komórki hoduje się w szklanym lub plastikowym pojemniku, a następnie zaraża się badanym wirusem. Wirusy zwierzęce można również hodować na jajach z zarodkami, a czasami na zwierzętach, gdy hodowla in vitro nie jest możliwa. Wirusy bakteryjne można również hodować poprzez zaszczepienie wrażliwej kultury bakteryjnej. Wirusy roślinne można również hodować na monowarstwach tkanki roślinnej, zawiesinach komórek lub na całych roślinach.
Wirusy można następnie określać ilościowo na różne sposoby. Można je policzyć bezpośrednio za pomocą mikroskopii elektronowej. W przypadku wirusów bakteryjnych technika łysinek (lub łysinek ) wirusów jest szeroko stosowana do oceny liczby wirusów w zawiesinie. Do zawiesiny bakteryjnej dodaje się rozcieńczoną zawiesinę wirusa, a następnie całość rozprowadza się na szalkach Petriego . Po hodowli, czyste obszary (blaszki) na powierzchni agaru są konsekwencją zniszczenia bakterii i sąsiadujących bakterii przez wirion.
Wirusy można oczyszczać różnymi metodami biochemicznymi ( wirowanie różnicowe, precypitacja, denaturacja, trawienie enzymatyczne).
Każda żywa istota może zostać zarażona wirusem. Istnieją wirusy bakteryjne ( bakteriofagi ), wirusy archeonów, wirusy alg ( Phycodnaviridae ), wirusy roślinne, wirusy grzybowe, wirusy zwierzęce, wśród których występuje wiele patogenów, a nawet wirusy wirusowe.
Istnieje kilka hipotez dotyczących pochodzenia i ewolucji wirusów. Jest prawdopodobne, że nie wszystkie wirusy pochodzą od wspólnego przodka, a różne wirusy mogą mieć różne pochodzenie.
Badania w 2013 r. różnych żyrusów skłaniają się ku hipotezie uproszczenia. Sugerowałoby to, że wirusy mogą być gałęzią filogenetyczną, tak jak inne królestwa ( eukarionty , bakterie , archeony ) żywych istot .
Możliwe, że wirusy są bardzo stare, być może starsze niż starsze bakterie.
Na początku XXI wieku w amebach z rodzaju Acanthamoeba naukowcy odkryli gigantycznego wirusa ( Megaviridae ): Mimivirus . Tak duża i złożona jak niektóre bakterie, zmieniła postrzeganie przez wirusologów górnych granic rozmiaru (jego całkowita długość przekracza 0,7 mikrona) i liczby genów w świecie wirusów (ma ponad 1000 genów).
Dziesięć lat później francuscy badacze opublikowali (2013) opis dwóch wirusów jeszcze większych, których genom jest około dwa razy większy (pod względem liczby genów) niż odkryte poprzednie gigantyczne wirusy. Te dwa gigantyczne nowe wirusy zostały umieszczone w kategorii stworzonej dla nich ( Pandoraviruses ), ponieważ nie są spokrewnione ze znanymi wirusami, a nawet wykazują pewne nieoczekiwane cechy:
Pierwszy ( pandoravirus salinus ) stwierdzono w osadach morskich zbieranych od Chile i drugi ( pandoravirus dulcis ) w puli z wody słodkiej niedaleko Melbourne (Australia).
Chociaż prezentują podstawowe cechy wirusa (bez rybosomu , bez podziału lub wytwarzania energii), wydają się być zupełnie nowego typu. Ich genom przekracza rozmiarami niektórych małych pasożytów eukariotycznych (komórek jądra).
Pandorawirus więc bezpośrednio przy użyciu kodu genetycznego gospodarza. Jednak te organizmy nie są ani eukariotami , eubakterią, ani archabakterią . To odkrycie stawia pod znakiem zapytania dogmat ustanowiony przez wirusologię w latach 50. XX wieku, że nie ma ciągłości między wirusami a bakteriami. Życie komórkowe mogło zatem wyłonić się z przedkomórkowych form życia bardziej zróżnicowanych, niż sądziliśmy.
Z drugiej strony wirusy odgrywają ważną rolę jako naturalny wektor w tzw. horyzontalnych transferach genów (w przeciwieństwie do tzw. transferów wertykalnych od rodzica do potomstwa) między różnymi osobnikami, a nawet różnymi gatunkami, pozwalając na zwiększenie różnorodności genetycznej , oraz rozpowszechnianie innowacji genetycznych poza potomków osób noszących daną mutację genetyczną. W szczególności transdukcja i endogenizacja są typowymi ewolucjami genetycznymi, które mogą mieć miejsce tylko przy pomocy wirusów.
W przypadku abiotyków (przesłań istnienia organizmów żywych) jedna z hipotez głosi, że wirusy odgrywałyby kluczową rolę na bardzo wczesnym etapie ewolucji organizmów żywych, prawdopodobnie przed rozbieżnością między bakteriami , archeonami i eukariontami , w czasie ostatniego wspólnego przodek uniwersalny . Pozostają jednym z największych niezbadanych rezerwuarów różnorodności genetycznej na naszej planecie.
Wirusy odgrywają również ważną rolę w ludzkim ciele. Według badacza Clémenta Gilberta „organizm zdrowego dorosłego mężczyzny zawiera ponad trzy biliony wirusów, większość z nich to bakteriofagi infekujące bakterie obecne w przewodzie pokarmowym i na błonach śluzowych. Wpływ tych wirusów nie jest jeszcze w pełni poznany, ale już teraz możemy się założyć, że odgrywają one ważną rolę w regulowaniu składu zbiorowisk bakteryjnych żyjących w symbiozie z ludźmi ” . Wskazuje też, że „ponad 8% ludzkiego genomu pochodzi z retrowirusów ” , co oznacza, że „jesteśmy w pewien sposób spokrewnieni z wirusami” .
Wirusy mają różne mechanizmy, które dają im różne strategiczne możliwości infekcji, której występowanie ostatecznie powoduje chorobę. Wirion penetruje mniej lub bardziej specyficzną komórkę gospodarza, gdzie ulega rozpadowi, uwalniając swoją zawartość, która po aktywacji ma pierwszeństwo przed normalnymi funkcjami komórkowymi. Na tym poziomie cytopatyczne działanie wirusów może prowadzić do różnych działań niepożądanych. Zdolność zainfekowanej komórki do syntezy białek może zostać przejęta lub zahamowana, podczas gdy chromatyna jest fragmentowana przez enzymy wirusowe. Cząstki wirusa gromadzą się w cytoplazmie przed złożeniem się w wiriony. Przeciążenie wirusem wewnątrzkomórkowym w końcu powoduje śmierć komórki gospodarza poprzez lizę, uwalniając wiriony, które następnie się rozprzestrzenią.
Kiedy wirus dostanie się do niepermisywnej komórki, nie może się rozmnażać. Jego genom może jednak istnieć w postaci wolnego episomu lub być zintegrowany z genomem komórkowym. Transformacja komórek wirusowych zachodzi, gdy genom wirusa wchodzi w interakcję z DNA genomu komórki. Wirusy te nazywane są wirusami onkogennymi . Wśród nich retrowirusy , integrując się z genomem komórkowym, mogą stać się rakotwórcze i prawdopodobnie prowadzić do raka .
Zdolność wirusa do wywoływania choroby opisana jest w kategoriach patogeniczności, natomiast intensywność wyrażona jest w kategoriach zjadliwości . Klasyfikację głównych grup wirusów i ich odpowiedniki w patologii można znaleźć w encyklopedii medycznej Vulgaris . Klasyfikacja ta opiera się w szczególności na rodzaju cząsteczek kwasu nukleinowego (RNA lub DNA), z których wykonany jest wirion.
W 2018 roku w chorobach człowieka zaangażowanych było 129 gatunków wirusów.
Przeziębienia , grypa , ospa wietrzna , odra , zakaźna mononukleoza przykłady stosunkowo często patologicznych ludzi pochodzenia wirusowego. Znamy inne, bardziej szkodliwe przykłady, takie jak AIDS , niektóre koronawirusy ( SARS , choroba koronawirusowa 2019 ), ptasia grypa , ospa czy wirus Ebola , gorączka krwotoczna wywołana wirusem Ebola .
Kilka przykładów wirusów chorobotwórczych dla Homo sapiens :
Niebezpieczeństwo wirusa: według profesora Arnauda Fontaneta, epidemiologa , który kieruje działem epidemiologii nowo pojawiających się chorób w Instytucie Pasteura w Paryżu , charakterystyka niebezpiecznego wirusa:
Ponieważ wirusy wykorzystują maszynerię komórkową gospodarza do rozmnażania się w samej komórce, trudno jest je wyeliminować bez zabijania komórki gospodarza. Przeciwwirusowe leki, jednak umożliwiają zakłócają replikację wirusa.
Innym podejściem jest szczepienie, które pomaga oprzeć się infekcji.
Objawy infekcji można leczyć różnymi lekami , ale nie można stosować antybiotyków , które nie działają na wirusy. Antybiotyki ingerują w składniki lub metabolizm bakterii i dlatego leczą tylko choroby pochodzenia bakteryjnego, a nie choroby pochodzenia wirusowego.
Różne metody dezynfekcji in vitro mogą inaktywować wirusy ( 1% podchloryn sodu , 70% etanol , 2% aldehyd glutarowy , formaldehyd , 2% nadtlenek wodoru, kwas nadoctowy ).
Wirusy mają zwykle uproszczony materiał genetyczny, są doskonałym narzędziem w badaniach biologii molekularnej i biologii komórki . Pozwalają manipulować funkcjami komórkowymi, co pozwala pogłębić nasze zrozumienie i wyjaśnić pewne molekularne mechanizmy genetyki, takie jak replikacja DNA , transkrypcja , modyfikacje potranskrypcyjne RNA , translacja , transport białek i immunologia .
Wirusy mogą być stosowane ( wiroterapia ) jako wektor genowy w komórkach docelowych. Narzędzie wykorzystywane m.in. w celu uzyskania przez komórkę zdolności do produkcji białka będącego przedmiotem zainteresowania lub badania wpływu wprowadzenia nowego genu do genomu .
Niektóre wirusy są wykorzystywane w terapii genowej w leczeniu różnych chorób genetycznych , na przykład w celu zastąpienia wadliwego genu powodującego zaburzenia funkcjonalne lub mechaniczne.
Wirusy są również wykorzystywane w walce z rakiem. Niektóre wirusy można w jakiś sposób zaprogramować tak, aby niszczyły komórki rakowe.
Wirusy są klasyfikowane zgodnie z ich strategią replikacji, to znaczy zgodnie z naturą kwasu nukleinowego ich genomu ( DNA lub RNA ), strukturą kwasu nukleinowego (jednoniciowy lub dwuniciowy) oraz postacią kwas (liniowy, kołowy, segmentowy lub nie): jest to klasyfikacja Baltimore. Można również wziąć pod uwagę dane morfologiczne (obecność lub brak otoczki, symetria kapsydu). Często serogrupowanie jest nadal używane w celu udoskonalenia definicji różnic między blisko spokrewnionymi wirusami.
Krok w kierunku klasyfikacji filogenetycznej został wykonany w październiku 2018 r. wraz z uznaniem przez ICTV ( Międzynarodowy Komitet Taksonomii Wirusów ) grupowania jednoniciowych wirusów RNA o ujemnej polaryzacji w jedną gałąź , dwie podgałęzie i sześć klas .
Istnieją dwie kategorie wirusów prokariotycznych w zależności od rodzaju żywiciela, którego pasożytują. Pierwsza kategoria obejmuje te, które infekują bakterie i nazywane są bakteriofagami . Druga kategoria obejmuje te, które zarażają archeony . Istnieją cztery główne grupy morfologiczne wirusów prokariotycznych.
Bakteriofagi odgrywają rolę w ekosystemach. Na przykład w ekosystemach wodnych uczestniczą w kontroli liczebności i różnorodności bakterii.
W zasadzie specyficzne dla gatunku lub grupy genetycznie spokrewnionych typów, wirusy mają tendencję do infekowania głównego lub wyłącznego typu komórki lub tkanki. Istnieje jednak wiele wirusów, takich jak wścieklizna , które są mniej specyficzne dla gospodarza w porównaniu z innymi wirusami, takimi jak nosówka , wirus niedoboru odporności kotów lub ospa. Wiriony rozprzestrzeniają się głównie przez bezpośredni kontakt między osobnikami, ale mogą również przenikać do powietrza w postaci aerozoli (kichanie), być przenoszone przez różne wydaliny (wymioty, mocz, stolec, łzy itp.), a nawet transportowane możliwe stawonogi pasożytnicze (komary, kleszcze, pchły itp.).
Wirusy stawonogówW arbowirusy są wirusami, których wektory bloodsucking stawonogów.
W bakulowirus są wirusy owadów bardzo badane. Zarażają głównie Lepidoptera . Larwa owadów zostaje zarażona poprzez spożycie pokarmu. Z przewodu pokarmowego infekcja może rozprzestrzenić się na inne tkanki. Wykorzystanie patogennych wirusów bezkręgowców w zwalczaniu szkodników owadzich upraw i lasów może być jednym ze sposobów ograniczenia lub zastąpienia chemicznych środków owadobójczych.
Bakulowirusy są również wykorzystywane w biologii molekularnej do ekspresji obcego genu (białka rekombinowanego) w hodowlach komórek owadzich.
Ponadto niektóre wirusy roślinne są przenoszone przez bezkręgowce, ale nie namnażają się w tych wektorach.
Wirusy roślinneStruktura wirusa pochodzącego z roślin lub wirusów roślinnych jest podobna do struktury wirusów bakteryjnych i zwierzęcych. Wiele wirusów roślinnych ma postać cienkich, długich helis. Większość ma genom składający się z RNA . Wirusy roślinne mogą być przenoszone przez wiatr lub przez wektory, takie jak owady i nicienie , czasami przez nasiona i pyłki . Wirusy mogą również zainfekować roślinę przez ranę lub przeszczep .
Na porażonej roślinie mogą pojawić się różnego rodzaju objawy. Wirusy mogą powodować plamy lub więdnięcie liści i kwiatów. Guzy mogą pojawić się na łodygach lub liściach.
Wirusa mozaiki tytoniu (TMV lub tobamovirus) jest dobrze zbadanym przykładem wirusa roślinnego.
Wirusy grzybiczeWirusy grzybów lub mykowirusy są wyjątkowe, ponieważ rozprzestrzeniają się podczas fuzji komórek. Nie ma wirionów pozakomórkowych. W drożdżach, takich jak Saccharomyces , wirusy są przenoszone podczas mieszania cytoplazmatycznego podczas fuzji komórek. Grzyby nitkowate, takie jak Penicillium lub pieczarka Agaricus bisporus, mogą być również zakażone wirusami, co może powodować problemy podczas produkcji. Wyobrażano sobie wykorzystanie tych wirusów w ramach biologicznej walki z grzybami chorobotwórczymi.
Odkryty w 2008 roku Sputnik jest szczególnym przypadkiem zdolnym do zainfekowania innego wirusa ( Mamavirus ) należącego do klasy wirusów olbrzymich (genom o wielkości ponad 300 000 pz i wielkości większej niż 0,2 μm ).
Wiadomo również inne virophages Mavirus towarzyszącym CroV (w), (A olbrzymich infekujących wirusów eukariotycznych Cafeteria roenbergensis , jednokomórkowe ciała ).