La poliomielitis, la ràbia, la verola, l'herpes, la síndrome d'immunodeficiència humana adquirida són conegudes per tothom mal alties que són causades per patògens molt específics. Organismes que es troben a la frontera entre els paràsits cel·lulars (obligatoris) vius i no vius: virus. La morfologia, la fisiologia i la seva mateixa existència al planeta plantegen moltes preguntes avui.
Virologia: primers passos
L'escena és el laboratori del Jardí Botànic Nikitsky de l'Acadèmia Russa de Ciències, on el biòleg Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) estudia la misteriosa mal altia del mosaic del tabac. L'agent causant d'una mal altia en una planta passa pels filtres bacterians més petits, no creix en medis nutritius i no dóna símptomes quan les plantes sanes s'infecten amb filtrats de les mal altes.
Va ser aleshores, l'any 1892, quan el científic va concloure que no es tractava de bacteris. I anomena virus patògens (del llatí virus,- I). Dmitry Ivanovsky va intentar veure virus tota la vida, però vam veure la morfologia dels virus als anys 30 del segle XX, quan es van inventar els microscopis electrònics.
Però aquesta mateixa data es considera l'inici de la ciència de la virologia i Dmitry Ivanovsky n'és el fundador.
Regne increïble
La morfologia i la fisiologia dels virus són tan sorprenents que aquests organismes estan aïllats en un regne independent de Vira. Aquesta forma de vida més senzilla té unes dimensions microscòpiques (de 25 a 250 nanòmetres) i és un àcid nucleic amb un conjunt de gens tancats en una closca. Són paràsits que només es poden reproduir a les cèl·lules d' altres organismes vius: plantes, fongs, animals, bacteris i fins i tot altres virus (virus satèl·lit).
Les característiques distintives dels virus són les següents:
- Conté només un tipus d'àcid nucleic (ARN o ADN).
- La morfologia dels virus manca de sistemes energètics i de síntesi de proteïnes.
- No tenen una estructura cel·lular.
- El parasitisme viral es realitza a nivell genètic.
- Passa a través dels filtres bacterians i no es cultiven en medis artificials.
Part del món orgànic del planeta
Els virus, com a paràsits obligats, tenen una clara connexió genètica amb representants tant de la flora com de la fauna de la Terra. A més, segons estudis recents, el 32% del genoma humà està format per elements d'un virusestructures.
A dia d'avui s'han descrit més de 6.000 virus, però es calcula que n'hi ha més d'un centenar de milions. Aquesta és la forma biològica més nombrosa del planeta i està representada en tots els ecosistemes (distribució ubiqua (omnipresent)).
La seva aparició avui al planeta no està clara. Una cosa se sap: quan van aparèixer les primeres formes de vida cel·lular, els virus ja existien.
Viu i no viu
Aquests organismes sorprenents tenen dues formes de la seva existència, que són molt diferents entre si.
Fora de la cèl·lula, la forma de la seva existència és el virió. Quan entra a una cèl·lula, les seves closques es dissolen i els àcids nucleics del virus s'incorporen al material genètic de l'hoste. És llavors quan parlem d'una infecció viral. El genoma del virus s'integra en els mecanismes naturals de replicació del genoma de la cèl·lula hoste i inicia una cadena de reaccions, duent a terme la seva existència parasitària.
Virion és essencialment una part inanimada de la vida. I el genoma d'un virus en una cèl·lula és el seu component viu, perquè és allà on es reprodueixen els virus.
Morfologia i ultraestructura dels virus
En aquest context, estem parlant d'un virió, una forma extracel·lular.
La mida dels virions es mesura en nanòmetres: 10-9 metres. Els virus de la grip són de mida mitjana: entre 80 i 120 nanòmetres, i el virus de la verola és un gegant amb unes dimensions de 400 nanòmetres.
L'estructura i la morfologia dels virus són semblants a les dels astronautes. Dins de la càpsida (coberta proteica, de vegadesque conté greixos i hidrats de carboni), com en un "vestiment espacial", és la part més valuosa: els àcids nucleics, el genoma del virus. A més, aquest "cosmonauta" també es presenta en una quantitat mínima: només material hereditari directament i un mínim d'enzims per a la seva replicació (còpia).
A l'exterior, el "vestit" pot tenir forma de vareta, esfèrica, en forma de bala, en forma d'icosaedre complex, o de forma gens regular. Depèn de la presència a la càpsida de proteïnes específiques responsables de la penetració del virus a la cèl·lula.
Com entra el patogen al cos hoste
Hi ha moltes maneres de penetrar, però la més habitual és l'aire. Miríades de partícules minúscules es llancen a l'espai no només quan tossiu o esternudem, sinó simplement quan respireu.
Una altra manera de que els virions entrin al cos és contagiosa (contacte físic directe). Aquest mètode és inherent a un grup força reduït de patògens, així és com es transmet l'herpes, les infeccions venèries, la sida.
El mètode d'infecció mitjançant un vector, que pot ser diferents grups d'organismes, és força complicat. Un vector que ha adquirit un patogen d'un reservori d'infecció es converteix en un lloc on els virus es repliquin o progressin a través de les etapes de desenvolupament. El virus de la ràbia és només un patogen.
Què passa al cos de l'amfitrió
Amb l'ajuda de proteïnes externes de la càpsida, el virus s'adhereix a la membrana cel·lular i penetra a través de l'endocitosi. Ells sónentren als lisosomes, on, sota l'acció dels enzims, s'eliminen del "vestit espacial". I els àcids nucleics del patogen entren al nucli o romanen al citoplasma.
Els àcids nucleics del patogen s'incorporen a les cadenes d'àcids nucleics de l'hoste i s'inicia la reacció de replicació (còpia) de la informació hereditària. Quan s'acumulen un nombre suficient de partícules víriques a la cèl·lula, els virions utilitzen l'energia i els mecanismes plàstics i els recursos de l'hoste.
L'última etapa és l'alliberament de virions de la cèl·lula. Alguns virus condueixen a la destrucció completa de les cèl·lules i entren a l'espai intercel·lular, d' altres hi entren per exocitosi o brotació.
Estratègies de patògens
La interacció entre un virus i una cèl·lula hoste es pot desenvolupar segons diversos escenaris. La característica principal del qual és el grau d'autonomia del paràsit.
Estructura La morfologia dels virus comporta la completa dependència del patogen del potencial energètic i de síntesi de proteïnes de la cèl·lula, l'única condició és que repliqui els seus àcids nucleics segons el seu propi calendari. Aquesta interacció s'anomena productiva (és natural per a un virus, però no per a una cèl·lula). Després d'haver esgotat el subministrament de la cèl·lula, el virus porta a la seva mort.
Un altre tipus d'interacció és consensuat. En aquest cas, el genoma del virus, integrat en el genoma de l'hoste, es replica de manera covalent amb els àcids nucleics propis de la cèl·lula. I llavors el desenvolupament de l'escenari pot anar en dues direccions. El virus es comporta en silenci i no es manifesta. Els virions joves marxencèl·lula només en determinades condicions. O els gens patògens estan treballant constantment, produint un gran nombre de generacions joves, però la cèl·lula no mor, sinó que la deixen per exocitosi.
Dificultats en la taxonomia
La classificació i la morfologia dels virus és diferent en diverses fonts. Al mateix temps, s'utilitzen les funcions següents per classificar-los:
- Tipus d'àcid nucleic (que conté ARN i que conté ADN) i el mètode de la seva replicació. La classificació de virus més comuna proposada pel viròleg nord-americà David B altimore el 1971.
- Morfologia i estructura del virus (monocatenària, doble cadena, lineal, circular, fragmentat, no fragmentat).
- Dimensions, tipus de simetria, nombre de capsòmers.
- Presència d'una supercàpsida (capa exterior).
- Propietats antigèniques.
- Tipus d'interacció genètica.
- Cercle d'amfitrions potencials.
- Localització a la cèl·lula hoste: al nucli o al citoplasma.
És l'elecció del criteri principal i la morfologia dels virus el que determina diversos enfocaments de la classificació dels virus en microbiologia. No és gens fàcil. La dificultat rau en el fet que comencem a estudiar la morfologia i l'estructura del virus només quan condueixen a processos patològics.
Delicat i no tan bo
Per elecció de l'amfitrió, aquests patògens són extremadament diversos en les seves preferències. Alguns ataquen només una espècie biològica: tenen un "registre" molt estricte. Per exemple, menjarvirus de la grip de gats, gavines, porcs, que són completament segurs per a altres animals. De vegades, l'especialització és sorprenent: el virus del bacteriòfag P-17 només infecta mascles d'una varietat d'E. coli.
La resta de virus es comporten de manera molt diferent. Per exemple, els virus en forma de bala, la morfologia dels quals és similar a la d'una bala, causen mal alties completament diferents i, al mateix temps, el seu ventall d'hostes és extremadament ampli. Aquests virus inclouen el virus de la ràbia, que infecta tots els mamífers, o el virus de l'estomatitis vesicular bovina (transmès per insectes, per cert).
Hi ha altres matisos. Els virus amb cua (virions) ataquen majoritàriament les cèl·lules bacterianes, els filamentosos o espirals són paràsits de les plantes, i en les cèl·lules animals els virus amb una càpsida complexa i una forma de virió polifacètica són més propensos a parasitar.
