Вирус

Вирус (од лат. virus - „токсин“ или „отров“) е подмикроскопска честичка која не е способна да расте и да се размножува надвор од клетката домаќин. Вирусите можат да ги инфицираат сите животни форми, од животни и растенија до микроорганизми, вклучувајќи ги бактериите и археите.

Од времето на објавувањето на научниот труд на Дмитриј Ивановски во 1892 година, во кој за првпат е опишан небактериски патоген кој го инфицира тутунот, и откривањето на вирусот на мозаичната болест на тутунот од Мартинус Бејеринк во 1898 година, околу 5.000 вирусни видови се детално опишани, иако постојат милиони типови. Вирусите се наоѓаат речиси во секој екосистем на Земјата и се најзастапениот биолошки ентитет. Науката за вируси е позната како вирологија и претставува супспецијалност на микробиологијата.

Додека не инфицираат одредена клетка, вирусите постојат во форма на независни честички. Овие вирални честички, познати и како вириони, се состојат од два или три дела:

генетски материјал составен од ДНК или РНК; заштитна белковинска обвивка наречена капсид, која го опкружува и заштитува генетскиот материјал; а во одредени случаи обвивка од липиди која го опкружува белковинскиот слој.

Формите на вирусните честички варираат од едноставни, спирални или икосаедрични форми, до мошне комплексни структури. Повеќето вирусни видови имаат вириони кои се премногу мали за да можат да се видат со оптички микроскоп. Просечната големина на еден вирион е околу стоти дел од големината на просечната бактерија.

Потеклото на вирусите во еволуционата историја на животот на Земјата се нејасни: некои вируси можеби еволуирале од плазмиди (ДНК сегменти кои можат да се разменуваат помеѓу клетки), додека други можеби еволуирале од бактерии, со упростување на нивната структура. Во еволуцијата, вирусите се значаен посредник во хоризонталниот пренос на гени, процес кој ја зголемува генетската разновидност кај организмите. Некои автори вирусите ги сметаат за форма на живот, бидејќи тие носат генетски материјал, се репродуцираат и еволуираат по пат на природна селекција. Други, пак, не ги сметаат за форма на живот, бидејќи кај нив недостасуваат клучни одлики, како што е клеточната структура, кои се сметаат за основни обележја на животот. Бидејќи тие поседуваат неколку, но не сите, квалитети на жива материја, вирусите се опишани како „организми на работ на животот“, и како репликатори.

Вирусите се шират на многу различни начини; растителните вируси се пренесуваат од една до друга единка преку инсекти кои се хранат со растителните сокови, како што се растителните вошки; животинските вируси може да се пренесуваат преку паразитски инсекти кои цицаат крв. Ваквите организми кои пренесуваат болести се познати како вектори. Вирусите на грипот (инфлуенца) се пренесуваат од човек на човек преку кашлање и кивање. Норовирус и ротавирус, чести причинители на вирусниот гастроентеритис, се пренесуваат преку фекално-оралниот пат од човек на човек со контакт, влегувајќи во телото преку храна или вода. ХИВ е еден од неколкуте вируси кои се пренесуваат преку сексуален контакт и со изложување на крв од заразен поединец. Опсегот на клетки домаќини кои вирусот може да ги зарази се нарекува „опсег на домаќини“. Тој може да биде тесен, што значи дека вирусот е способен да инфицира само неколку видови на клетки, или широк, што значи дека вирусот е способен да инфицира многу видови на клетки.

Вирусните инфекции доведуваат до тешки заболувања кај човекот, животните и растенијата, а може да предизвикаат сериозни оштетувања кај земјоделските култури. Вирусните инфекции кај домаќинот предизвикуваат активација на имунолошкиот одговор, чија функција е да го елиминира вирусот. Имунолошки реакции можат да индуцираат и вакцините, кои даваат вештачки стекнат имунитет кон специфична вирусна инфекција. Некои вирусни видови, вклучувајќи ги оние кои предизвикуваат СИДА и вирусен хепатит, се способни да ги избегнуваат имуните реакции на домаќинот, што резултира со хронични инфекции. Антибиотиците немаат никакво дејство врз вирусите, а развиени се неколку типови на антивирусни лекови. За некои посериозни вирусни заболувања се применува вакцинација, која може да обезбеди доживотна заштита.

Етимологија Зборот вирус потекнува од латинскиот збор vīrus кој во превод значи отров, смрдеа, слуз. Зборот има индоевропски корен кој е ист за: санскритскиот израз viṣa – "отров", авестискиот израз vīša – "отров", и старогрчкиот израѕ ἰός – "отров". Зборот, со ова значење, за првпат бил употребен на англиски јазик во 1398 година во преводот на Џон Тревиза на делото De Proprietatibus Rerum од Бартоломеј Англински. Терминот вирулентен, потекнува од латинскиот збор virulentus (отровен) и датира од околу 1400-тата година. Со значењето на „агенс кој предизвикува инфективно заболување“ првпат се споменува во 1728 година, многу пред откривањето на вирусите од страна на рускиот ботаничар и еден од основачите на вирологијата, Дмитриј Ивановски, во 1892 година. Етимолошки се користат уште и изведените изрази: придавката вирални, која е во употреба од 1948 година и терминот virion (вирион) кој е во употреба од 1959 година и се користи да опише стабилна, инфективна вирална честичка која е ослободена од клетка и е способна да инфицира друга истородна клетка.

Историја мини|Димитриј Јосифович Ивановски, руски физиолог и микробиолог, основоположник на вирологијата.|249x249пкс Почетоците на вирологијата се тесно поврзани со откривањето на бактериските филтри. Луј Пастер, не можејќи да го најде предизвикувачот на беснило, шпекулирал дека патогениот агенс бил толку мал што не можел да се види со микроскоп. Во 1884 година, францускиот микробиолог Шарл Шамберлан ги пронашол филтрите од груб порцелан, денес познати како Шамберланови или Пастер-Шамберланови филтри. Порите на овие филтри биле толку мали што бактериите не можеле да поминат низ нив, така што филтерот целосно ги отстранувал бактериите кои се наоѓале во растворот. Овие филтри од порцелан и кременова земја (инфузориска или дијатомејска земја) значително помогнале во откривање на вирусите, дотогаш непознати причинители на неколку заразни болести. Во 1892 година, рускиот научник Димитриј Јосифович Ивановски го искористил овој филтер за да го проучи вирусот на мозаичната болест на тутунот. Неговите експерименти покажале дека екстрактите од инфицирани листови на тутун остануваат заразни и по филтрацијата, а во филтратот не можеле да се видат причинителите ни со тогашните најсовршени микроскопи. Резултатите на Ивановски ги потврдил холандскиот микробиолог Мартинус Бејеринк во 1898 година. Тој, инфективните агенси кои поминувале низ филтрите, а не можеле да се видат под микроскоп, но можеле да се размножуваат во клетки кои се делат, ги нарекол contagium vivum fluidum (растворлив жив микроб) и повторно го вовел зборот вирус. Бејеринк тврдел дека вирусите се со течна природа, а неговата теорија многу подоцна била побиена од Вендел Стенли, кој докажал дека вирусите се честички. Во 1898 година, германските бактериолози Фридрих Лефлер и Пол Фрош го откриле причинителот на шап и лигавка, без да го набљудуваат со микроскоп.

Во почетокот на 20 век, англискиот бактериолог Фредерик Творт открил група на вируси кои инфицираат бактерии, кои сега се нарекуваат бактериофаги (фаги). Во бактериофагите се гледал потенцијал во терапијата на тешките заболувања, како што се колера и тифус, но со развојот на пеницилинот овие очекувања пропаднале. Проучувањето на фагите бил вовед во полето на изучување на механизмите за внесување на страни гени во бактериски клетки.

До крајот на 19 век, вирусите биле дефинирани во однос на нивната инфективност, способност да се филтрираат и нивното преживување само во жив домаќин. Тие биле култивирани само во растенија и животни. Во 1906 година, американскиот биолог Рос Гранвил Харисон пронашол метода за култивирање на ткива во лимфа, а во 1913 година, Е. Штајнхарт, В. Израел и Р. А. Ламберт го искористиле овој метод за култивирање на вирусот вакцинија, во делови од епидермално ткиво на морско прасе. Во 1928 година, истиот вирус го култивирале Х. Б. Мајтленд и М. К. Мајтленд во суспензии од бубрежно ткиво на кокошки, но нивната метода не била широко прифатена сѐ до 1950-тите години, кога нашла примена во култивацијата на полиовирусот за производство на вакцини.

Вистинскиот пробив во култивирањето на вирусите настанал во 1931 година, кога американските лекари и виролози Ернест Вилијам Гудпастер и Алиса Мајлс Вудруф го култивирале вирусот на грип, и некои други вируси, во оплодено кокошкино јајце. Во 1949 година, Џон Френклин Ендерс, Томас Велер и Фредерик Робинс го култивирале полиовирусот во клетки на човечки ембрион, прв вирус култивиран без употреба на животинско ткиво или јајца, за што во 1954 година добиле Нобелова награда. Токму овој напредок му овозможил на Џонас Салк да ја направи првата ефикасна полио вакцина.

Првите слики на вирусите се добиени со откривањето на електронската микроскопија, во 1931 година, од германските инженери Ернст Руска и Макс Кнол. Во 1935 година, американскиот биохемичар и виролог Вендел Мередит Стенли, испитувајќи го вирусот на мозаичната болест на тутунот, открил дека тој е претежно изграден од белковини. Овој вирус е првиот кој бил кристализиран, а неговата структура била детално објаснета. Комплетната структура на вирусот ја одгатнала англиската хемичарка Розалинда Франклин во 1955 година.

Втората половина на 20 век била златно доба на вирологијата. Тогаш биле откриени над 2.000 видови на вируси: во 1957 година бил откриен артеривирус кај коњите и пестивирус, причинител на дијареја кај говедата; во 1963 година бил откриен вирусот на хепатит Б; во 1965 година бил опишан првиот ретровирус; во 1983 година бил изолиран ретровирус, наречен ХИВ, од тимот на Лук Монтањер во Пастеровиот институтот во Париз, Франција; а во 1989 година бил откриен вирусот на хепатит Ц.

Основни одлики

Особини на жив организам Сѐ уште не постои консензус во науката дали вирусите се форма на живот или органски структури кои стапуваат во интеракција со живите организми. Некои автори ги опишуваат како „организми на работ на животот“, бидејќи поседуваат гени, еволуираат по пат на природна селекција и способни се за репродукција. Сепак, тие немаат клеточна структура, која се смета за една од фундаменталните особини на животот. Тие немаат ниту свој метаболизам и потполно се зависни од метаболните процеси на клетката-домаќин, а поради ова не се способни самостојно да се репродуцираат надвор од клетката-домаќин. Меѓутоа, некои бактерии, како што се рикециите и хламидиите, иако ги имаат истите репродуктивни ограничувања како и вирусите, сепак се сметаат за живи организми. Признаените форми на живот користат клеточна делба за репродукција, додека вирусните честички спонтано се самоорганизираат во клетката. Тие се разликуваат од самоорганизирачките кристали, бидејќи наследуваат генетски мутации и се предмет на природна селекција. Вирусното самоорганизирање во клетките на домаќинот има импликации на проучувањето на потеклото на животот, бидејќи дава поддршка на хипотезата за почеток на животот со самоорганизирање на органски молекули во првобитниот океан.

Градба лево|мини|353x353пкс|Основна структура на икосаедричен вирус: А) Вирус со липидна обвивка B) Вирус без липидна обвивка

1. Капсид

2. Нуклеинска киселина

3. Капсомер

4. Нуклеокапсид

5. Вирион

6. Липидна обвивка

7. Мембрански гликобелковини