Virus

Virus, infectious agent of small size and simple composition that can multiply only in living cells of animals, plants, or bacteria. The name is from a Latin word meaning „slimy liquid” or „poison.”

Najwcześniejsze wskazówki dotyczące biologicznej natury wirusów pochodzą z badań przeprowadzonych w 1892 r. przez rosyjskiego naukowca Dmitrija I. Iwanowskiego i w 1898 r. przez holenderskiego naukowca Martinusa W. Beijerincka. Beijerinck pierwszy domyślił się, że badany wirus jest nowym rodzajem czynnika zakaźnego, który nazwał contagium vivum fluidum, co oznacza, że jest to żywy, rozmnażający się organizm, który różni się od innych organizmów. Obaj ci badacze odkryli, że choroba roślin tytoniu może być przenoszona przez czynnik, nazwany później wirusem mozaiki tytoniu, przechodzący przez miniaturowy filtr, który nie przepuszczał bakterii. Wirus ten i inne wyizolowane później nie rosły na sztucznym podłożu i nie były widoczne pod mikroskopem świetlnym. W niezależnych badaniach przeprowadzonych w 1915 r. przez brytyjskiego badacza Fredericka W. Tworta i w 1917 r. przez francusko-kanadyjskiego naukowca Félixa H. d’Hérelle’a odkryto zmiany w hodowlach bakterii i przypisano je czynnikowi zwanemu bakteriofagiem („zjadacz bakterii”), obecnie znanemu jako wirusy, które specyficznie zakażają bakterie.

Unikalna natura tych czynników oznaczała, że trzeba było opracować nowe metody i alternatywne modele do ich badania i klasyfikacji. Badanie wirusów ograniczonych wyłącznie lub w znacznym stopniu do ludzi stwarzało jednak trudny do rozwiązania problem znalezienia podatnego zwierzęcego gospodarza. W 1933 roku brytyjscy badacze Wilson Smith, Christopher H. Andrewes i Patrick P. Laidlaw zdołali przenieść grypę na fretki, a wirus grypy został następnie zaadaptowany na myszy. W 1941 roku amerykański naukowiec George K. Hirst odkrył, że wirus grypy wyhodowany w tkankach zarodka kurzego można wykryć dzięki jego zdolności do aglutynacji (zlepiania) czerwonych krwinek.

Wielki postęp dokonali amerykańscy naukowcy John Enders, Thomas Weller i Frederick Robbins, którzy w 1949 roku opracowali technikę hodowli komórek na szklanych powierzchniach; komórki można było następnie zakażać wirusami wywołującymi polio (poliovirus) i inne choroby. (Do tego czasu poliwirusy można było hodować tylko w mózgach szympansów lub w rdzeniu kręgowym małp). Hodowla komórek na szklanych powierzchniach otworzyła drogę do rozpoznania chorób wywoływanych przez wirusy na podstawie ich wpływu na komórki (efekt cytopatogenny) oraz obecności przeciwciał przeciwko nim we krwi. Hodowla komórkowa doprowadziła następnie do opracowania i produkcji szczepionek (preparatów stosowanych w celu wywołania odporności przeciwko chorobie), takich jak szczepionka przeciwko poliovirusowi.

Naukowcy byli wkrótce w stanie wykryć liczbę wirusów bakteryjnych w naczyniu hodowlanym poprzez pomiar ich zdolności do rozbijania (lizy) sąsiadujących bakterii w obszarze bakterii (trawnik) pokrytym obojętną galaretowatą substancją zwaną agarem – działanie wirusowe, które doprowadziło do polana lub „płytki”. Amerykański naukowiec Renato Dulbecco w 1952 roku zastosował tę technikę do pomiaru liczby wirusów zwierzęcych, które potrafiły wytworzyć płytki w warstwach przylegających do siebie komórek zwierzęcych pokrytych agarem. W latach 40. rozwój mikroskopu elektronowego pozwolił po raz pierwszy zobaczyć pojedyncze cząstki wirusa, co doprowadziło do klasyfikacji wirusów i dało wgląd w ich strukturę.

Postępy, jakie dokonały się w chemii, fizyce i biologii molekularnej od lat 60. zrewolucjonizowały badania nad wirusami. Na przykład elektroforeza na podłożach żelowych umożliwiła głębsze zrozumienie składu białek i kwasów nukleinowych wirusów. Bardziej wyrafinowane procedury immunologiczne, w tym użycie przeciwciał monoklonalnych skierowanych na specyficzne miejsca antygenowe na białkach, dały lepszy wgląd w strukturę i funkcję białek wirusowych. Postęp w fizyce kryształów, które mogą być badane metodą dyfrakcji rentgenowskiej, zapewnił wysoką rozdzielczość wymaganą do odkrycia podstawowej struktury wirusów minutowych. Zastosowanie nowej wiedzy z zakresu biologii komórki i biochemii pozwoliło określić, w jaki sposób wirusy wykorzystują komórki gospodarza do syntezy wirusowych kwasów nukleinowych i białek.tlenu

Rewolucja, która dokonała się w dziedzinie biologii molekularnej pozwoliła na zbadanie informacji genetycznej zakodowanej w kwasach nukleinowych wirusów – która umożliwia wirusom rozmnażanie się, syntezę unikalnych białek i zmianę funkcji komórkowych. W istocie, chemiczna i fizyczna prostota wirusów sprawiła, że stały się one wnikliwym narzędziem eksperymentalnym do badania zdarzeń molekularnych zachodzących w niektórych procesach życiowych. Ich potencjalne znaczenie ekologiczne zostało uświadomione na początku XXI wieku, po odkryciu olbrzymich wirusów w środowiskach wodnych w różnych częściach świata.

W niniejszym artykule omówiono podstawową naturę wirusów: czym są, jak wywołują infekcje i jak mogą ostatecznie wywołać chorobę lub doprowadzić do śmierci komórek gospodarza. Bardziej szczegółowe omówienie konkretnych chorób wirusowych znajduje się w dziale zakażenia.