bg‑cyan

Pochodzenie wirusów

Pokrewieństwo organizmów ustala się na podstawie analizy sekwencji 16S rRNA − małej podjednostki rybosomowej. Nie można jej zastosować wobec wirusówwiruswirusów, ponieważ nie są one organizmami i nie posiadają rybosomów. Niemniej jednak istnieją hipotezy, że wirusy pochodzą od ich gospodarzy. Pokrewieństwa w grupach wirusów ustala się, badając sekwencje nukleotydowe ich genomów.

Wirusy są w stanie atakować komórki zarówno bakteryjne, jak i roślinne oraz zwierzęce. Wykazują wiele cech homologicznych, co skłania ku teorii, iż mają one wspólne pochodzenie.

Istnieją trzy podstawowe teorie pochodzenia wirusów:

redukcyjna

zakłada, że wirusy były częścią pierwszych komórek, które przeszły ewolucjęewolucjaewolucję regresyjną − do pasożytniczych form bezkomórkowych;

komórkowa (hipoteza ucieczki)

zakłada, że fragmenty DNA i RNA komórek usamodzielniły się i „uciekły” spod kontroli genomu komórek;

reliktowa

zakłada, że wirusy powstały na bardzo wczesnym etapie rozwoju życia na Ziemi; są reliktami, czyli replikonamireplikonreplikonami, które ewoluowały, wraz z pojawieniem się pierwszych organizmów komórkowych −  i to na nich rozpoczęły pasożytnictwo.

Wśród naukowców wciąż nie ma zgodności, która teoria jest właściwa. Co więcej, w ostatnich latach powstały dwie inne teorie genezy wirusów:

hipoteza koewolucji (teoria bąbelkowa)

zakłada, że na początku powstawania życia istniały replikony, funkcjonujące w pobliżu źródeł pożywienia, np. gorących źródeł; w miejscach tych powstawały cząstki lipidowe gromadzące się w pęcherzyki; w wyniku działania presji ewolucyjnej pęcherzyki wiązały się z materiałem genetycznym na dwa sposoby: replikony łączyły się z pęcherzykami, tworząc komórki, lub replikony wnikały do wnętrza pęcherzyków, wykorzystując ich zasoby, a następnie przenikały do kolejnych pęcherzyków, tworząc wirusy;

hipoteza pochodzenia chimerycznego

zakłada, że na początku powstawania życia istniały replikony; po powstaniu form komórkowych replikony wykorzystywały białka gospodarzy do produkcji kapsydu (białkowej otoczki wirusów).

R1X3jPWGcluXc
Film nawiązujący do treści materiału
bg‑cyan

System taksonomiczny

Ze względu na brak rybosomówrybosomrybosomów u wirusów do ich klasyfikacji i określenia stopnia pokrewieństwa nie można zastosować metody 16S rRNA. Z tego względu taksonomiataksonomiataksonomia wirusów nie odzwierciedla ich ewolucji i bazuje na kryteriach morfologicznych i biochemicznych, niemniej jednak, pokrewieństwo w obrębie danej grupy wirusów można badać, analizując sekwencje nukleotydowe całych ich genomów:

typ kwasu nukleinowego

DNA lub RNA;

konfiguracja kwasu nukleinowego
  • ss (ang. single strand) − pojedyncza nić;

  • ds (ang. double strand) − podwójna nić;

  • polarność dodatnia;

  • polarność ujemna;

  • liniowy;

  • kolisty;

obecność lub brak odwrotnej transkryptazy
symetria kapsydu
  • helikalna – tym typem symetrii określane są kapsydy o kształcie walca, często mocno wydłużonego; przykładem wirusa o helikalnej symetrii kapsydu jest wirus mozajki tytoniowej;

  • ikosaedralnaikosaedronikosaedralna – wirusy o tym typie symetrii mają kapsyd kształtu bryły foremnej złożonej z 20 trójkątnych ścian, o 12 wierzchołkach; ten typ symetrii wykazują np. adenowirusy;

  • złożona – występuje kiedy kształtu kapsydu nie można zaliczyć do żadnej z dwóch powyższych kategorii; tym typem symetrii określane są kapsydy np. bakteriofagów (wirusów bakteryjnych);

obecność lub brak osłonki

Powstałe na bazie kryteriów morfologicznych i biochemicznych grupy wirusów, zostały określone jako rodziny, rodzaje oraz gatunki. Na grafikach poniżej przedstawiono szczegółowy podział wirusów DNA oraz RNA − z przykładowymi rodzinami wirusów.

R1VumMhKM3yAD
Podział DNA wirusów ze względu na liczbę nici kwasu nukleinowego oraz obecność osłonki.
Źródło: Englishsquare Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1VdQRzORw3kr
Podział wirusów RNA ze względu na liczbę nici kwasu nukleinowego oraz obecność osłonki.
Źródło: Englishsquare Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑cyan

Nazwy wirusów

Nazwy rodzin wirusów mają różnorodną etymologię. Mogą odnosić się np. do:

budowy wirusa

np. Picornaviridae − oznacza małe wirusy RNA (łac. pico − mały, RNA – kwas rybonukleinowy);

ROGbW25UgFFoX
Do rodziny Picornaviridae należy m.in. wirus polio, wywołujący chorobę Heinego-Medina. Charakteryzuje się ona zanikiem mięśni oraz zespołem poporażennym, występującym po 25–30 lat po ostrym zapaleniu rogów przednich rdzenia, tzw. zespół post−polio.
Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna.
sposobu syntezy kwasu nukleinowego

np. r*etroviridae* (łac. retro – wstecz); wirusy wykorzystujące do replikacji enzym − odwrotną transkryptazę;

RiHjYMTrIXaGQ
Wirus HIV-1 (kolor zielony) wydostający się z limfocytu. Fotografia została wykonana skaningowym mikroskopem elektronowym.
Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna.
miejsc, w których po raz pierwszy zostały odkryte

np. wirus Ebola − nazwa pochodzi od rzeki Ebola w Demokratycznej Republice Konga.

R8uZltZ6ZKJTi
Koloryzowana fotografia wykonana mikroskopem skaningowym − przedstawia cząsteczki wirusa Ebola (kolor zielony) atakujące komórkę nerki koczkodana zielonego (kolor niebieski).
Źródło: BernbaumJG, Wikimedia Commons, licencja: CC BY 4.0.
bg‑cyan

Odwrotna transkrypcja

Niektóre wirusy wykorzystują do replikacji enzym – odwrotną transkryptazę, np. retrowirusy, których genom stanowi jednoniciowy RNA (ssRNA) o dodatniej polarności. Odwrotna transkryptaza przepisuje jednoniciowe RNA na DNA, które zostaje wbudowane do DNA komórki gospodarza. Pozwala to na namnażanie potomnych wirusów przez aparat translacyjny komórki gospodarza.

R5ydJModkyBL2
Uproszczony schemat budowy wirusa HIV: należy on do grupy retrowirusów wykorzystujących enzym – odwrotną transkryptazę. Ich genom stanowi jednoniciowy RNA (ssRNA) o dodatniej polarności. Odwrotna transkryptaza przepisuje jednoniciowe RNA na DNA, które zostaje wbudowane do DNA komórki gospodarza. Pozwala to na namnażanie potomnych wirusów przez aparat translacyjny komórki gospodarza.
Źródło: Michał Komorniczak, Wikimedia Commons, licencja: CC BY 2.5.

Słownik

ewolucja
ewolucja

proces zachodzący w przyrodzie na przestrzeni wielu pokoleń, polegający na zmianach budowy organizmów i powstawaniu nowych

ikosaedron
ikosaedron

dwudziestościan foremny

replikon
replikon

jednostka replikacji, odcinek DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) zdolny do autonomicznego podwajania się (replikowania) w komórkach

rybosom
rybosom

występująca w komórce struktura, w której przebiega synteza białek

taksonomia
taksonomia

nauka o zasadach stosowanych w systematyce organizmów przy opisie gatunków, ich nazywaniu i włączaniu w układ systematyczny zwierząt i roślin

wirus
wirus

cząsteczka patogenna, składająca się z kwasu nukleinowego otoczonego płaszczem białkowym; jego replikacja zachodzi wyłącznie w komórkach gospodarza