וירוסים (ביולוגיה מפענחת את המשמעות של מונח זה כדלקמן) הם גורמים חוץ-תאיים שיכולים להתרבות רק בעזרת תאים חיים. יתר על כן, הם מסוגלים להדביק לא רק אנשים, צמחים ובעלי חיים, אלא גם חיידקים. וירוסים חיידקיים נקראים בקטריופאג'ים. לפני זמן לא רב התגלו מינים שמדהימים זה את זה. הם נקראים "וירוס לוויין".
תכונות כלליות
וירוסים הם צורות ביולוגיות רבות מאוד, שכן הם קיימים בכל מערכת אקולוגית על פני כדור הארץ. הם נלמדים על ידי מדע כמו וירולוגיה - חלק במיקרוביולוגיה.
לכל חלקיק וירוס יש כמה רכיבים:
- נתונים גנטיים (RNA או DNA);
- קפסיד (קליפת חלבון) - מבצע תפקיד מגן;
לוירוסים יש צורה מגוונת למדי, החל מהספירלה הפשוטה ביותר ועד לאיקוסהדרלית. הגדלים הסטנדרטיים הם כמאה מגודלו של חיידק קטן. עם זאת, רוב הדגימות כה קטנות עד שהן אינן נראות אפילו תחת מיקרוסקופ אור.
מטבעם, וירוסים הם טפילים ואינם יכולים להתרבות מחוץ לתא חי. אבל להיותמחוץ לתא, הפסיקו להראות סימנים חיים.
מתפשטים בכמה דרכים: וירוסים החיים בצמחים מונעים על ידי חרקים שניזונים ממיצי עשב; וירוסים של בעלי חיים נישאים על ידי חרקים מוצצי דם. בבני אדם, וירוסים מועברים בדרכים רבות: דרך טיפות מוטסות, דרך מגע מיני ודרך עירויי דם.
מקור
לנגיפים (בביולוגיה יש מספר עצום של מינים) יש מספר השערות מקור. טפילים אלה נמצאו בכל מילימטר של כדור הארץ שבו יש תאים חיים. לכן, הם קיימים מתחילת החיים.
בתקופתנו קיימות שלוש השערות לגבי מקורם של וירוסים.
- השערת המקור התאית קובעת שסוכנים חוץ-תאיים הופיעו ממקטעי RNA ו-DCHs שיכולים להשתחרר מאורגניזם גדול יותר.
- ההשערה הרגרסיבית מראה שוירוסים היו תאים קטנים שהיו טפילים במינים גדולים יותר, אך עם הזמן איבדו את הגנים הדרושים לקיום טפילי.
- השערת האבולוציה המשותפת מציעה שווירוסים התעוררו במקביל להופעת תאים חיים, כלומר כבר לפני מיליארדי שנים. והם הופיעו כתוצאה מבניית קומפלקסים מורכבים של חומצות גרעין וחלבונים.
בקצרה על וירוסים (על הביולוגיה של האורגניזמים האלה, בסיס הידע שלנו, למרבה הצער, רחוק מלהיות מושלם) אתה יכול לקרוא במאמר זה. לכל אחת מהתיאוריות לעיל יש חסרונות.והשערות לא מוכחות.
וירוסים כצורת חיים
ישנן שתי הגדרות לצורת החיים של וירוסים. לפי הראשון, סוכנים חוץ-תאיים הם קומפלקס של מולקולות אורגניות. ההגדרה השנייה אומרת שוירוסים הם צורת חיים מיוחדת.
וירוסים (ביולוגיה מרמזת על הופעתם של סוגים חדשים רבים של וירוסים) מאופיינים כאורגניזמים על גבול החיים. הם דומים לתאים חיים בכך שיש להם סט גנים ייחודי משלהם ומתפתחים על בסיס שיטת הברירה הטבעית. הם יכולים גם להתרבות וליצור עותקים של עצמם. מכיוון שלווירוסים אין מבנה תאי, מדענים אינם מחשיבים אותם כחומר חי.
כדי לסנתז את המולקולות שלהם, סוכנים חוץ-תאיים צריכים תא מארח. היעדר חילוף החומרים שלהם לא מאפשר להם להתרבות ללא עזרה מבחוץ.
עם זאת, בשנת 2013 פורסם מאמר מדעי לפיו לחלק מהבקטריופאג'ים יש מערכת חיסונית אדפטיבית משלהם. וזו עוד הוכחה לכך שוירוסים הם סוג של חיים.
סיווג בולטימור של וירוסים
מהם וירוסים, הביולוגיה מתארת בפירוט מספק. דיוויד בולטימור (חתן פרס נובל) פיתח את סיווג הנגיפים שלו, שעדיין זוכה להצלחה. סיווג זה מבוסס על האופן שבו נוצר mRNA.
וירוסים חייבים ליצור mRNA מהגנום שלהם. תהליך זה הכרחי לשכפול חומצת גרעין עצמית והיווצרות חלבון.
סיווג של וירוסים (ביולוגיה לוקחת בחשבון את מקורם), לפי בולטימור, הוא כדלקמן:
- וירוסים עם DNA דו-גדילי ללא שלב RNA. אלה כוללים וירוסים מימי וירוסים הרפווירוסים.
- DNA חד-גדילי עם קוטביות חיובית (פרבוווירוסים).
- RNA דו-גדילי (רוטהוירוס).
- RNA חד-גדילי בעל קוטביות חיובית. נציגים: flaviviruses, picornaviruses.
- מולקולת RNA חד-גדילית בעלת קוטביות כפולה או שלילית. דוגמאות: פילו-וירוסים, אורתומיקסו-וירוסים.
- RNA חיובי חד-גדילי, כמו גם נוכחות של סינתזת DNA על תבנית RNA (HIV).
- DNA דו-גדילי, ונוכחות של סינתזת DNA על תבנית RNA (הפטיטיס B).
תוחלת החיים
דוגמאות של וירוסים בביולוגיה נמצאות כמעט בכל פינה. אבל בכל זאת מחזור החיים ממשיך כמעט אותו הדבר. ללא מבנה תאי, הם לא יכולים להתרבות על ידי חלוקה. לכן, הם משתמשים בחומרים שנמצאים בתוך התאים של המארח שלהם. לפיכך, הם משכפלים מספר רב של עותקים של עצמם.
מחזור הנגיף מורכב מכמה שלבים חופפים.
בשלב הראשון הנגיף נצמד, כלומר הוא יוצר קשר ספציפי בין החלבונים שלו לקולטנים של התא המארח. לאחר מכן, עליך לחדור לתא עצמו ולהעביר אליו את החומר הגנטי שלך. מינים מסוימים סובלים גם חלבונים. לאחר מכן, מתרחש אובדן הקפסיד, וחומצת הגרעין הגנומיתשוחרר.
לאחר שהטפיל נכנס לתא, מתחילה הרכבה של חלקיקים ויראליים ושינוי חלבון. לבסוף, הנגיף עוזב את התא. גם אם הוא ימשיך להתפתח באופן פעיל, ייתכן שהוא לא יהרוג את התא, אלא ימשיך לחיות בו.
מחלות אנושיות
ביולוגיה מפרשת וירוסים כביטוי הנמוך ביותר של חיים על פני כדור הארץ. הצטננות היא אחת המחלות הנגיפיות האנושיות הפשוטות ביותר. עם זאת, טפילים אלה יכולים לגרום גם למחלות קשות מאוד כמו איידס או שפעת העופות.
לכל וירוס יש מנגנון פעולה ספציפי על המארח שלו. תהליך זה כולל תמוגה של תאים, מה שמוביל למותם. באורגניזמים רב-תאיים, כאשר מספר רב של תאים מתים, האורגניזם כולו מתחיל לתפקד בצורה גרועה. במקרים רבים, וירוסים עשויים שלא לפגוע בבריאות האדם. ברפואה זה נקרא חביון. דוגמה לווירוס כזה היא הרפס. כמה מינים סמויים יכולים להועיל. לפעמים נוכחותם מעוררת תגובה חיסונית נגד פתוגנים חיידקיים.
חלק מהזיהומים יכולים להיות כרוניים או לכל החיים. כלומר, הנגיף מתפתח למרות תפקודי ההגנה של הגוף.
מגיפות
אפידמיולוגיה ויראלית הוא המדע החוקר כיצד לשלוט בהעברת זיהומים ויראליים בבני אדם. העברת טפילים יכולה להיות אופקית, כלומר מאדם לאדם; או אנכי - מאם לילד.
ציוד אופקי הוא הכי הרבהסוג נפוץ של וירוס שהתפשט בקרב האנושות.
קצב העברת הנגיף תלוי במספר גורמים: צפיפות אוכלוסין, מספר האנשים עם חסינות ירודה, כמו גם איכות הרפואה ותנאי מזג האוויר.
הגנה על הגוף
סוגי הנגיפים בביולוגיה שיכולים להשפיע על בריאות האדם הם אין ספור. התגובה המגנה הראשונה היא חסינות מולדת. הוא מורכב ממנגנונים מיוחדים המספקים הגנה לא ספציפית. סוג זה של חסינות אינו מסוגל לספק הגנה אמינה וארוכת טווח.
כאשר בעלי חוליות מפתחים חסינות נרכשת, נוצרים נוגדנים מיוחדים הנצמדים לנגיף והופכים אותו ללא מזיק.
עם זאת, לא כל הנגיפים הקיימים יוצרים חסינות נרכשת. לדוגמה, HIV משנה כל הזמן את רצף חומצות האמינו שלו, כך שהוא מתחמק ממערכת החיסון.
טיפול ומניעה
וירוסים בביולוגיה הם תופעה נפוצה מאוד, ולכן מדענים פיתחו חיסונים מיוחדים המכילים "חומרים קטלניים" עבור הנגיפים עצמם. שיטת השליטה הנפוצה והיעילה ביותר היא חיסון, היוצר חסינות לזיהומים, וכן תרופות אנטי-ויראליות שיכולות לעכב באופן סלקטיבי את שכפול הנגיפים.
ביולוגיה מתארת וירוסים וחיידקים בעיקר כתושבים מזיקים של גוף האדם. נכון להיום ניתן להתגבר על למעלה משלושים וירוסים שהתיישבו בעולם בעזרת חיסון.גוף האדם, ועוד יותר - בגוף החיות.
צעדים מניעתיים נגד מחלות ויראליות צריכים להתבצע בזמן ובאיכות גבוהה. לשם כך, האנושות חייבת לנהל אורח חיים בריא ולנסות בכל דרך אפשרית להגביר את החסינות. המדינה צריכה לארגן הסגר בזמן ולספק טיפול רפואי טוב.
צמח וירוסים
צורות של וירוסים הביולוגיה מחשיבה לרוב מעוגלים ובצורת מוט. יש די הרבה טפילים כאלה. בחווה הם משפיעים בעיקר על היבול, אך לא משתלם כלכלית להיפטר מהם. מצמח לצמח, וירוסים כאלה מופצים על ידי וקטורים של חרקים. מינים כאלה אינם מדביקים בני אדם או בעלי חיים, מכיוון שהם יכולים להתרבות רק בתאי צמחים.
חברים הירוקים של הפלנטה שלנו יכולים גם להגן על עצמם מפניהם באמצעות מנגנון גן ההתנגדות. לעתים קרובות מאוד, צמחים המושפעים מהנגיף מתחילים לייצר חומרים אנטי-ויראליים כמו חומצה סליצילית או תחמוצת חנקן. הביולוגיה המולקולרית של הנגיפים עוסקת בבעיית ההדבקה הטפילית של צמחים פוריים, וגם משנה אותם מבחינה כימית וגנטית, מה שתורם להמשך התפתחות הביוטכנולוגיה.
וירוסים מלאכותיים
סוגי וירוסים בביולוגיה הם רבים. יש צורך במיוחד לקחת בחשבון את העובדה שמדענים למדו כיצד ליצור טפילים מלאכותיים. המין המלאכותי הראשון הושג ב-2002. עבור רוב הסוכנים החוץ-תאיים, גן מלאכותי המוכנס לתאמתחיל להראות תכונות מדבקות. כלומר, הם מכילים את כל המידע הדרוש להיווצרות מינים חדשים. טכנולוגיה זו נמצאת בשימוש נרחב לייצור חיסונים אנטי זיהומיים.
ליכולת ליצור וירוסים בתנאים מלאכותיים יכולה להיות השלכות רבות. הנגיף לא יכול למות לחלוטין כל עוד יש גופים רגישים אליו.
וירוסים הם כלי נשק
למרבה הצער, טפילים מדבקים יכולים ליצור מגיפות הרסניות, כך שהם יכולים לשמש כנשק ביולוגי. כך מאשרת השפעת הספרדית, שנוצרה במעבדה. אבעבועות שחורות היא דוגמה נוספת. כבר נמצא עבורו חיסון, אך ככלל, רק עובדים רפואיים ואנשי צבא מחוסנים, מה שאומר ששאר האוכלוסייה נמצאת בסיכון פוטנציאלי אם נעשה שימוש בנשק ביולוגי מסוג זה.
וירוסים וביוספרה
כרגע, סוכנים תאיים יכולים "להתפאר" במספר הגדול ביותר של פרטים ומינים החיים על כדור הארץ. הם מבצעים תפקיד חשוב על ידי ויסות מספר האוכלוסיות של אורגניזמים חיים. לעתים קרובות מאוד הם יוצרים סימביוזה עם בעלי חיים. לדוגמה, הארס של חלק מהצרעות מכיל רכיבים ממקור ויראלי. עם זאת, תפקידם העיקרי בקיומה של הביוספרה הוא החיים בים ובאוקיינוס.
כפית אחת של מלח ים מכילה כמיליון וירוסים. מטרתם העיקרית היא לווסת חיים במערכות אקולוגיות מימיות. רובם אינם מזיקים לחלוטין לצומח ולבעלי חיים
אבל לא כל אלה הן תכונות חיוביות. וירוסים מווסתים את תהליך הפוטוסינתזה, ולכן מגדילים את אחוז החמצן באטמוספרה.
