Un virus és un agent infecciós extremament petit que es reprodueix a l'interior de les cèl·lules d'hostes vivents. Les cèl·lules infectades es veuen obligades a fabricar milers de còpies del virus a un ritme molt alt. A diferència de la majoria dels éssers vius, els virus no tenen cèl·lules, així que depenen de les que infecten per replicar-se. Al mateix temps, es distingeixen d'agents infecciosos més simples, com ara els prions, pel fet de tenir gens, que els permeten mutar i evolucionar. Es calcula que hi ha milions d'espècies de virus, de les quals s'han descrit més de 4.800.
Els virus són presents en qualsevol ecosistema. Per exemple, representen el 95% de la biomassa marina: en una gota d'aigua de mar n'hi ha uns 10 milions. La majoria no provoquen malalties als animals grossos sinó que són fags que ataquen bacteris. Resulten essencials per l'ecosistema marí.
Un virus es compon de dues o tres parts: tots els virus tenen gens fets o bé d'ADN o bé d'ARN, molècules llargues portadores d'informació genètica; tots tenen una capa proteica que protegeix aquests gens i alguns tenen un embolcall de greix que els envolta quan no es troben dins d'una cèl·lula. Els virus varien en forma, des d'una forma helicoidal o icosaèdrica fins a estructures més complexes. Els virus són unes cent vegades més petits que els bacteris, i caldria posar-ne entre 30.000 i 750.000 (depenent de la mida) un al costat de l'altre per tal de cobrir un centímetre.
Els virus s'escampen de moltes maneres diferents. Els virus que afecten les plantes són sovint escampats per insectes i altres organismes, coneguts com a vectors. Alguns virus són escampats per insectes xucladors de sang. Cada tipus de virus té un mètode diferent. Mentre que virus com ara la grip s'escampen per l'aire a través dels esternuts i les tossos, d'altres com ara els norovirus són transmesos per via fecal-oral, o mans, aliments i aigua contaminats. Els rotavirus s'escampen sovint per contacte directe amb nens infectats. El VIH és un de diversos virus importants que es transmeten durant l'acte sexual. L'origen dels virus encara és incert; alguns podrien haver evolucionat a partir de plasmidis (fragments d'ADN que es mouen entre cèl·lules), mentre que d'altres podrien haver evolucionat de bacteris.
Les infeccions víriques causen sovint malalties en els humans i els animals; solen ser completament eliminats pel sistema immunitari, cosa que confereix immunitat davant aquest virus a l'hoste. Els antibiòtics no tenen efecte sobre els virus, però s'han desenvolupat medicaments antivírics per combatre infeccions potencialment letals. Les vacunes que ofereixen una immunitat permanent poden prevenir algunes infeccions víriques.
Orígens Els virus es troben en qualsevol lloc on hi hagi vida, i probablement han existit des de l'aparició de les primeres cèl·lules. L'origen dels virus és incert car no formen fòssils, de manera que les tècniques moleculars han estat el mitjà més útil per investigar els seus orígens. Tanmateix, aquestes tècniques necessiten que hi hagi disponible ADN o ARN víric antic però, malauradament, la majoria de virus preservats i emmagatzemats als laboratoris tenen menys de noranta anys.Shors. pàg. 16Collier, Balows i Sussman pàg. 18–19 Els mètodes moleculars només han tingut èxit a l'hora d'esbrinar l'ascendència de virus que evolucionaren al .Liu, Y., Nickle, D.C., Shriner, D., Jensen, M.A., Learn, G.H. Jr, Mittler, J.E., Mullins, J.I. (2004). "Molecular clock-like evolution of human immunodeficiency virus type 1".Virology. 10;329(1):101-8,
Hi ha tres teories principals sobre l'origen dels virus:Shors pàg. 14–16Collier, Balows i Sussman pàg. 11–21
Teoria de la regressió: És possible que els virus haguessin estat petites cèl·lules que parasitaven cèl·lules més grans. Al llarg del temps, els gens que no necessitaven pel seu parasitisme desaparegueren. Els bacteris Rickettsia i Chlamydia són cèl·lules vivents que, com els virus, només poden reproduir-se dins de cèl·lules hostes. L'exemple d'aquests bacteris sembla donar suport a aquesta teoria, car és probable que la seva dependència del parasitisme hagi causat la pèrdua dels gens que els permetien sobreviure fora d'una cèl·lula.Collier, Balows i Sussman pàg. 11
Teoria de l'origen cel·lular: Alguns virus podrien haver evolucionat de fragments d'ADN o ARN que "s'escaparen" dels gens d'un organisme més gran. L'ADN fugitiu podria haver provingut de plasmidis (fragments d'ADN que poden moure's entre cèl·lules), mentre que altres podrien haver provingut de bacteris.Collier, Balows i Sussman pàg. 11-12
Teoria de la coevolució: Els virus podrien haver evolucionat de molècules complexes de proteïnes i ADN al mateix temps en què les cèl·lules aparegueren a la Terra, i haurien estat dependents de la vida cel·lular durant molts milions d'anys.
Descobriment miniatura|esquerranail|Micrografia al microscopi de rastreig de virus VIH-1, de color verd, sorgint d'un limfòcit. El 1884, el microbiòleg francès Charles Chamberland inventà un filtre (conegut actualment com a filtre Chamberland o filtre Chamberland-Pasteur) que té porus de mida inferior a la d'un bacteri. Així doncs, podia fer passar pel filtre una solució amb bacteris i eliminar-los completament de la solució.Shors pàg. 76–77 El biòleg rus Dimitri Ivanovski utilitzà aquest filtre per estudiar el que actualment es coneix com a virus del mosaic del tabac. Els seus experiments demostraren que els extractes de fulles moltes de plantes de tabac infectades encara eren infecciosos després de filtrar-los.
Al mateix temps, diversos altres científics demostraren que, tot i que aquests agents (posteriorment anomenats "virus") eren diferents dels bacteris, també podien causar malalties, i que eren unes cent vegades més petits que els bacteris. El terme "virus" fou utilitzat per primer cop pel microbiòleg neerlandès Martinus Beijerinck, que utilitzà els mots contagium vivum fluidum per dir "germen vivent soluble".Collier, Balows i Sussman pàg. 3 A principis del , el bacteriòleg anglès Frederick Twort descobrí virus que infecten bacteris,Shors pàg. 589 i el microbiòleg francocanadenc Félix d'Hérelle descrigué virus que, quan se'ls afegia a bacteris cultivats en agar, causaven la formació de zones senceres de bacteris morts. Comptant el nombre de zones mortes, D'Hérelle podia calcular el nombre de virus que hi havia en la suspensió.D'Herelle, F. Res. Microbiol. setembre de 2007, 158(7):553–4. Epub 28 de juliol de 2007. "On an invisible microbe antagonistic toward dysenteric bacilli": brief note by Mr. F. D'Herelle, presentada per Mr. Roux, 1917.
Amb la invenció del microscopi electrònic el 1931 pels enginyers alemanys Ernst Ruska i Max Knoll, s'obtingueren les primeres imatges de virus.De Nobel Lectures, Physics 1981-1990, (1993) Editor en cap: Tore Frängsmyr, Editor: Gösta Ekspång, World Scientific Publishing Co., Singapore El 1935, el bioquímic i viròleg estatunidenc Wendell Meredith Stanley examinà el virus del mosaic del tabac i descobrí que es componia principalment de proteïna.Stanley, W.M., Loring, H.S., (1936). "The isolation of crystalline tobacco mosaic virus protein from diseased tomato plants" Science, 83, pàg. 85 Poc temps després, el virus fou separat en una part d'ARN i una altra de proteïna.Stanley, W.M., Lauffer, M.A. (1939). "Disintegration of tobacco mosaic virus in urea solutions", Science 89, pàg. 345-347 Un problema pels primers científics que estudiaren els virus és que no sabien com cultivar-ne sense utilitzar animals vius. La solució fou trobada el 1931, quan el patòleg estatunidenc Ernest William Goodpasture aconseguí cultivar el virus de la grip i alguns altres virus en ous de gallina fertilitzats.Goodpasture, E.W., Woodruff, A.M., Buddingh, G.J. (1931) "The cultivation of vaccine and other viruses in the chorioallantoic membrane of chick embryos" Science 74, pàg. 371–372 Alguns virus no podien ser cultivats en ous de gallina, però aquest problema fou resolt el 1949 quan John Franklin Enders, Thomas Huckle Weller i Frederick Chapman Robbins aconseguiren cultivar poliovirus en cultius de cèl·lules animals vivents.Rosen, F.S. (2004). "Isolation of poliovirus—John Enders and the Nobel Prize", New England Journal of Medicine, 351, pàg. 1481–83 S'han descobert més de 2.000 espècies de virus.Shors pàg. 78
Estructura miniatura|Diagrama simplificat de l'estructura d'un virus. Una partícula vírica, coneguda com a virió, consisteix en gens fets d'ADN o ARN que estan envoltats per una capa protectora de proteïna, denominada càpsida.Collier, Balows i Sussman pàg. 33–55 La càpsida es compon de moltes molècules proteiques idèntiques, més petites, anomenades capsòmers. La configuració dels capsòmers pot ser icosaèdric (amb vint costats), helicoidal, o més complexa. Existeix una carcassa interior que envolta l'ADN o ARN, anomenada nucleocàpsida, que es compon de proteïnes. Alguns virus estan envoltats per una bombolla de lípids (greix) que rep el nom d'embolcall.
Mida Els virus són dels agents infecciosos més petits, i la majoria d'ells només són visibles sota el microscopi electrònic. La majoria de virus no són visibles sota el microscopi òptic (en altres paraules, són submicroscòpics); la seva mida va de 200 a 300 nm. Són tan petits que caldria posar-ne entre 30.000 i 750.000 de costat per cobrir un centímetre.
Gens Els gens es componen d'ADN (àcid desoxiribonucleic) i, en molts virus, ARN (àcid ribonucleic). La informació biològica que conté un organisme està codificada en el seu ADN o ARN. La majoria d'organismes utilitzen l'ADN, però molts virus tenen l'ARN com a material genètic. L'ADN o ARN dels virus pot ser o bé monocatenari (cadena senzilla) o bé bicatenari (cadena doble).Shors pàg. 54–61
Els virus es reprodueixen ràpidament perquè tenen pocs gens, en comparació amb els humans, que en tenen 20.000-25.000.International Human Genome Sequencing Consortium (2004). "Finishing the euchromatic sequence of the human genome", Nature 431, pàg. 931–945 Per exemple, el virus de la grip només té vuit gens, i els rotavirus en tenen onze. Aquests gens codifiquen les proteïnes estructurals que formen la partícula vírica, o proteïnes no estructurals, que només es troben en cèl·lules infectades pel virus.Shors pàg. 73
Totes les cèl·lules, així com molts virus, produeixen proteïnes que són enzims anomenats ADN polimerasa i ARN polimerasa, i que produeixen noves còpies d'ADN i ARN. Els enzims de polimerasa d'un virus solen ser molt més eficaços a l'hora de produir ADN i ARN que els de la cèl·lula hoste.Shors pàg. 32–34 Tanmateix, els enzims d'ARN polimerasa sovint cometen errors, i aquesta és una de les raons per les quals els virus d'ARN muten sovint per formar noves soques.Shors pàg. 510
En algunes espècies de virus d'ARN, els gens no es troben en una molècula contínua d'ARN, sinó que estan separats. El virus de la grip, per exemple, té vuit gens diferents composts d'ARN. Quan dues soques diferents de virus de la grip infecten la mateixa cèl·lula, els seus gens es poden mesclar i formar noves soques del virus en un procés anomenat reassortment.Shors pàg. 327
Síntesi de proteïnes miniatura|Diagrama d'una cèl·lula eucariota típica, amb els components subcel·lulars. Orgànuls: (1) nuclèol (2) nucli (3) ribosoma (4) vesícula (5) reticle endoplasmàtic rugós (6) aparell de Golgi (7) citoesquelet (8) reticle endoplasmàtic llis (9) mitocondris (10) vacúol (11) citoplasma (12) lisosoma (13) centríols dins del centrosoma (14) partícula vírica a escala aproximada.