A poliomyelitis, a veszettség, a himlő, a herpesz, a szerzett humán immunhiányos szindróma mindenki számára ismert betegségek, amelyeket nagyon specifikus kórokozók okoznak. Élő és élettelen, obligát (kötelező) sejtparaziták - vírusok határán álló szervezetek. A morfológia, fiziológia és a bolygón való létezésük sok kérdést vet fel manapság.
Virológia: Kezdő lépések
A jelenet az Orosz Tudományos Akadémia Nyikitszkij Botanikus Kertjének laboratóriuma, ahol Dmitrij Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) biológus a dohány titokzatos mozaikbetegségét tanulmányozza. A növényben lévő betegség kórokozója átjut a legkisebb baktériumszűrőkön, nem növekszik a táptalajokon, és nem okoz tüneteket, ha az egészséges növényeket a beteg növények szűrletével fertőzik meg.
A tudós akkor, 1892-ben arra a következtetésre jutott, hogy nem baktériumokról van szó. A kórokozókat pedig vírusoknak nevezi (a latin vírusból,- I). Dmitrij Ivanovszkij egész életében próbált vírusokat látni, de láttuk a vírusok morfológiáját a XX. század 30-as éveiben, amikor az elektronmikroszkópokat feltalálták.
De éppen ezt a dátumot tekintik a virológia tudományának kezdetének, és Dmitrij Ivanovszkij az alapítója.
Csodálatos Királyság
A vírusok morfológiája és fiziológiája annyira elképesztő, hogy ezeket a szervezeteket a Vira független birodalmában izolálják. Ez a legegyszerűbb életforma mikroszkopikus méretű (25-250 nanométer), és egy nukleinsav, amely egy héjba zárt génkészlettel rendelkezik. Ezek olyan paraziták, amelyek csak más élő szervezetek – növények, gombák, állatok, baktériumok, sőt más vírusok (műholdvírusok) – sejtjeiben képesek szaporodni.
A vírusok megkülönböztető jellemzői a következők:
- Csak egyféle nukleinsavat tartalmaz (RNS vagy DNS).
- A vírusok morfológiájából hiányoznak a fehérjeszintetizáló és energiarendszerek.
- Nem rendelkezik cellás szerkezettel.
- A vírusparazitizmus genetikai szinten valósul meg.
- Átmennek bakteriális szűrőkön, és nem tenyésztik mesterséges táptalajon.
A bolygó szerves világának része
A vírusok, mint kötelező paraziták, egyértelmű genetikai kapcsolatban állnak a Föld növény- és állatvilágának képviselőivel. Ráadásul a legújabb tanulmányok szerint az emberi genom 32%-a vírusszerű elemekből állszerkezetek.
A mai napig több mint 6000 vírust írtak le, de a becslések szerint több mint százmillió. Ez a legtöbb biológiai forma a bolygón, és minden ökoszisztémában megtalálható (mindenütt jelenlévő (ubiquitous) eloszlás).
A bolygón való mai megjelenésük nem világos. Egy dolog ismert – amikor az első sejtes életformák megjelentek, a vírusok már léteztek.
Élve és nem élve
Ezek a csodálatos organizmusok létezésének két formája van, amelyek jelentősen különböznek egymástól.
A sejten kívül létezésük formája a virion. Amikor belép a sejtbe, a héja feloldódik, és a vírus nukleinsavai beépülnek a gazdaszervezet genetikai anyagába. Ilyenkor vírusfertőzésről beszélünk. A vírusgenom beépül a gazdasejt genomjának természetes replikációs mechanizmusaiba, és reakcióláncot indít el, végrehajtva parazita létét.
A Virion lényegében az élet élettelen része. És a vírus genomja a sejtben az élő komponense, mert ott szaporodnak a vírusok.
A vírusok morfológiája és ultrastruktúrája
Ebben az összefüggésben egy virionról beszélünk – egy extracelluláris formáról.
A virionok méretét nanométerben mérik - 10-9 méter. Az influenzavírusok közepes méretűek - 80-120 nanométer, a himlővírus pedig egy óriás, mérete 400 nanométer.
A vírusok szerkezete és morfológiája hasonló az űrhajósokéhoz. A kapszid belsejében (néha fehérje bevonatzsírokat és szénhidrátokat tartalmazó), mint egy "űrruhában", a legértékesebb része - a nukleinsavak, a vírus genomja. Sőt, ez a „kozmonauta” is minimális mennyiségben jelenik meg – csak közvetlenül örökletes anyag és minimális enzim szükséges a replikációjához (másolásához).
Külsőleg az „öltöny” lehet rúd alakú, gömb alakú, golyó alakú, összetett ikozaéder formájú, vagy egyáltalán nem szabályos. Ez attól függ, hogy a kapszidban vannak-e olyan specifikus fehérjék, amelyek felelősek a vírusnak a sejtbe való behatolásáért.
Hogyan kerül be a kórokozó a gazdaszervezetbe
Számos módja van a behatolásnak, de a leggyakoribb a levegőben. Apró részecskék számtalan mennyisége kerül az űrbe nem csak köhögés vagy tüsszögéskor, hanem egyszerűen légzéskor.
A virionok szervezetbe jutásának másik módja a fertőző (közvetlen fizikai érintkezés). Ez a módszer a kórokozók meglehetősen kis csoportjában rejlik, így terjed a herpesz, a nemi fertőzések, az AIDS.
A vektoron keresztüli fertőzés módszere, amely különböző szervezetcsoportokból állhat, meglehetősen bonyolult. Az a vektor, amely egy kórokozót a fertőzés tárolójából szerzett, a vírusok szaporodásának vagy fejlődési szakaszokon való előrehaladásának helyszínévé válik. A veszettség vírusa egy ilyen kórokozó.
Mi történik a fogadó szervezetben
A kapszid külső fehérjéinek segítségével a vírus a sejtmembránhoz tapad, és az endocitózison keresztül behatol. Őkbejutnak a lizoszómákba, ahol az enzimek hatására megszabadulnak az „űrruhától”. A kórokozó nukleinsavai pedig bejutnak a sejtmagba, vagy a citoplazmában maradnak.
A kórokozó nukleinsavai beépülnek a gazdaszervezet nukleinsavláncaiba, és beindul az örökletes információ replikációs (másolási) reakciója. Amikor elegendő számú vírusrészecske halmozódik fel a sejtben, a virionok a gazdaszervezet energia- és plasztikus mechanizmusait és erőforrásait használják fel.
Az utolsó szakasz a virionok felszabadulása a sejtből. Egyes vírusok a sejtek teljes pusztulásához vezetnek, és bejutnak az intercelluláris térbe, mások pedig exocitózissal vagy bimbózással.
Kórokozó stratégiák
A vírus és a gazdasejt közötti kölcsönhatás többféle forgatókönyv szerint alakulhat ki. Ennek fő jellemzője a parazita autonómiájának foka.
Szerkezet A vírusok morfológiája a kórokozó teljes függéséhez vezet a sejt energia- és fehérjeszintetizáló potenciáljától, egyetlen feltétele, hogy nukleinsavait saját ütemezése szerint replikálja. Az ilyen interakciót produktívnak nevezik (a vírus esetében ez természetes, de a sejtnél nem). Miután kimerítette a sejtkészletet, a vírus a halálához vezet.
Az interakció másik típusa a konszenzusos. Ebben az esetben a vírusgenom a gazda genomjába integrálódva kovalensen replikálódik a sejt saját nukleinsavaival. És akkor a forgatókönyv kidolgozása két irányba haladhat. A vírus csendesen viselkedik, és nem nyilvánul meg. A fiatal virionok távoznakcsak bizonyos feltételek mellett. Vagy a kórokozó gének folyamatosan dolgoznak, nagyszámú fiatal generációt hoznak létre, de a sejt nem pusztul el, hanem exocitózissal távozik.
Taxonómiai nehézségek
A vírusok osztályozása és morfológiája különböző forrásokban eltérő. Ugyanakkor a következő jellemzőket használják az osztályozásukra:
- A nukleinsav típusa (RNS-tartalmú és DNS-tartalmú) és replikációjának módja. A vírusok leggyakoribb osztályozása, amelyet David B altimore amerikai virológus javasolt 1971-ben.
- A vírus morfológiája és szerkezete (egyszálú, kétszálú, lineáris, kör alakú, töredezett, nem töredezett).
- Méretek, szimmetria típusa, kapszomerek száma.
- Szuperkapszid jelenléte (külső héj).
- Antigén tulajdonságok.
- Genetikai kölcsönhatás típusa.
- Lehetséges házigazdák köre.
- Lokalizáció a gazdasejtben - a sejtmagban vagy a citoplazmában.
A fő kritérium megválasztása és a vírusok morfológiája határozza meg a vírusok mikrobiológiai osztályozásának különféle megközelítéseit. Nem egészen könnyű. A nehézség abban rejlik, hogy csak akkor kezdjük el tanulmányozni a vírus morfológiáját és szerkezetét, ha azok kóros folyamatokhoz vezetnek.
Válogató és nem túl jó
A gazdaválasztás szerint ezek a kórokozók rendkívül változatosak preferenciáikat tekintve. Vannak, akik csak egy biológiai fajt támadnak meg – nagyon szigorú „regisztrációjuk” van. Például ennimacskák, sirályok, sertések influenza vírusai, amelyek teljesen biztonságosak más állatok számára. A specializáció néha meglepő – a P-17 bakteriofág vírus csak az E. coli egy fajtájának hímjeit fertőzi meg.
Más vírusok egészen másképp viselkednek. Például a golyó alakú vírusok, amelyek morfológiája hasonló a golyóhoz, egészen más betegségeket okoznak, ugyanakkor gazdakörük rendkívül széles. Ilyen vírusok közé tartozik a veszettségvírus, amely minden emlőst megfertőz, vagy a szarvasmarhák hólyagos szájgyulladásának vírusa (melyet egyébként rovarok is terjesztenek).
Vannak más árnyalatok is. A farkú vírusok (virionok) többnyire baktériumsejteket támadnak meg, a fonalas vagy spirális vírusok a növények parazitái, állati sejtekben pedig nagyobb valószínűséggel parazitálnak összetett kapsziddal és sokrétű virionformájú vírusok.
