Artykuły

Kategoria: Artykuły

Tagi: wirusy

Data: 2012-04-18

Wirus – żywy organizm czy nieżywa cząsteczka?

Pytanie to stawiano sobie od chwili rozpoczęcia badań nad wirusami. Gdy jeden z uczonych Pasteur, po licznych próbach, zrezygnował z ujrzenia zarazka wścieklizny, stwierdził, że ma do czynienia z zarazkiem mniejszym od tych, które są widzialne pod mikroskopem. I przeciwnie, gdy innemu uczonemu Beijerinckowi udało się przepuścić przez sączki porcelanowe zakaźny wyciąg z mozaiki tytoniowej, określił, że chodzi tu o płynny zarazek, o naturze zupełnie innej niż u wszystkich znanych wówczas zarazków. Po pewnym czasie odkrycie bakteriofaga podzieliło bakteriologów na dwa obozy – tych, którzy za Bordet’em i Ciuca uważali go za martwy, dziedzicznie przekazywany czynnik powodujący lizę oraz tych którzy wraz z d'Herelle'm widzieli w nim żywy zarazek, „bakterię bakterii”.

krystalizacja wirusa

Gdy zespołowi Wendella M. Stanleya w 1935 roku udało się po raz pierwszy wykrystalizować wirusa mozaiki tytoniu, wirusy dostały się do świata nieożywionych związków chemicznych, gdyż okazało się, że wirus jest złożonym zespołem związków biochemicznych, ale nie ma cech niezbędnych do prowadzenia procesów metabolicznych, czyli aktywności życiowej. Przeprowadzona krystalizacja wirusa, dała do ręki silny argument zwolennikom teorii o martwej naturze wirusów i o ich pochodzeniu endogennym, gdyż ze zjawiskiem krystalizacji łączyło się pojęcie prostego związku chemicznego.

Argumenty Stanley’a były o tyle błędne, gdyż termin jego dotyczył organizmów w stanie czynnym, biotycznym, podczas gdy nukleoproteidy wirusowe (lub wirusy nukleoproteidowe) mogą stanowić fazę przetrwalnikową lub anabiotyczną, wobec której powyższe kryteria dotyczące metabolizmu i niejednorodności nie muszą obowiązywać. Bawden uważa, że „idee molekularności wirusów oraz ich mutacyjności nawzajem się wyłączają”. Stanley (1952) nie zgadza się z tym poglądem. Posługując się przy tym pewnym porównaniem, uważał on, że przebywanie w populacji wirusowej mutantów, a więc cząstek o budowie odmiennej, nie przemawia przeciwko molekularności wirusów, podobnie jak obecność atomów izotopowych nie sprzeciwia się cząsteczkowej teorii w chemii.

F. C. Bawden angielski fitopatolog, przed laty podsumował dyskusję na temat wirusów w zabawny sposób, mówiąc: „Mamy tu do czynienia z zarazkami, które z całą pewnością nie są prawdziwymi mikrobami, ani wyłącznie cząsteczkami, mając jednocześnie własności i jednych i drugich. Nazwijmy je po prostu ''molekrobami'' ”

Wirus: zewnątrz – czy wewnątrzkomórkowy element?

Rozpatrując naturę wirusów wyłania się następujące stwierdzenie: czy wirusy reprezentują postać przedkomórkową, jeden ze stopni rozwoju w kierunku całkowitej autonomii powoli indywidualizujących się elementów komórkowych, czy też przeciwnie, są one zdegenerowanymi postaciami organizmów przystosowanych do życia pasożytniczego, stopniowo nabierających coraz większej zależności od metabolizmu gospodarza? Innymi słowami, czy ich pochodzenie jest zewnątrz – czy wewnątrzkomórkowe?

Zgodnie z hipotezą o pochodzeniu wewnątrzkomórkowym, wirusy są elementami wynaturzonymi, odpadkami normalnych składników komórki, jak chromosomy i mitochondria. Hipotetycznie, mogą się pojawiać w sposób spontaniczny. Natomiast hipoteza o pochodzeniu zewnątrzkomórkowym mówi, iż są to patogeny zakaźne, które przenikają do komórki i mimo własności i niewielkich rozmiarów różnią się od bakterii widzialnych – są w zasadzie podobnymi zarazkami, rozmnażającymi się przez podział na łonie wrażliwych komórek. Według tej hipotezy nie ma żadnego powodu, aby uważać je za istoty powstające spontanicznie.

Wirus - żywy organizm czy nieżywa cząsteczka?

W odniesieniu do struktur wielocząsteczkowych, do których należą wirusy, zagadnienie życia traci znacznie swój sens. Mimo że od czasów Pasteura pojęcie czynniki zakaźne związane jest z istotami żywymi to jednak ich prymitywna budowa, zredukowana liczba enzymów, stosunkowo prosty skład, przypominają mieszaninę kilku związków organicznych. Z drugiej strony, pojęcie życia zwykle wiąże się z pojęciem istot żywych, osobników należących do określonego gatunku zoologicznego lub botanicznego.

Wirusy byłyby więc jednocześnie i żywe i nieożywione, lub mówiąc ściślej, byłyby kolejno takie i takie, bowiem trzeba jeszcze raz podkreślić, iż ich autoreprodukcja i utrzymanie ciągłości genetycznej może mieć miejsce tylko w żywej komórce. Na zewnątrz komórki wirusa niczym nie różni się od związku organicznego; nie rozmnażają się nigdy. We wnętrzu komórki rozmnażają się tylko wtedy, gdy jądro komórkowe zdolne jest do syntezy. Rozmnażanie się wirusów związane jest z ich włączeniem się w metabolizm komórki – ściślej mówiąc, komórka zaczyna reprodukować wirusa, a nie wirus reprodukuje się sam. Patologiczny proces, prowadzący w komórce do produkcji wirusa, jest więc w ostateczności w tym samym stopniu dziełem wirusa, co i samej komórki. Znaczna różnica pomiędzy wirusem a atakowaną komórką polega na tym, że atakowana komórka dysponuje jednocześnie dwoma kwasami nukleinowymi, DNA i RNA, niezbędnymi w cyklu Lipmanna, polegającym na syntezie związków organicznych, począwszy od najprostszych związków nieorganicznych. W ten sposób komórka sama zapewnia sobie wzrost i reprodukcję, podczas gdy wirus, posiadając tylko jeden kwas nukleinowy jest do tego niezdolny. Fakt ten uzależnia go od systemu enzymatycznego i od potencjału syntetycznego żywej komórki.

Niestety nie ma żadnego dowodu i nic nie świadczy za tym, iż wirusy nie są pochodzenia zewnątrzkomórkowego: tzn. że tracąc poza komórką cechy materii ożywionej, nie przestają być czynnikami zakaźnymi, mimo że nie są zdolne do samodzielnego życia.

Wreszcie fakt, że dysponują one specyficznością antygeniczną, która je odróżnia od składników komórkowych, czyni z wirusów z całą pewnością osobną klasę.

Wirusy są bytami z pogranicza świata żywego i materii nieożywionej. Jak określili to wirusolodzy Marc H. V. Van Regenmortel z Uniwersytetu w Strasburgu oraz Brian W. J. Mahy z Centers for Disease Control and Prevention w USA: wirusy „w pewnym sensie żyją na kredyt”. Warto zauważyć, że choć przez dłuższy czas uznawano je za „paczuszki ze związkami chemicznymi”, to właśnie ich aktywność w komórkach gospodarzy pozwoliła nam zrozumieć, jak struktura białek jest zakodowana w kwasach nukleinowych – dzięki informacjom uzyskanym w badaniach nad wirusami powstały fundamenty współczesnej biologii molekularnej.

Z upływem czasu biolodzy molekularni wykrystalizowali wiele składowych komórek i przywykli myśleć o rybosomach, mitochondriach, błonach, DNA i białkach jako o małych fabrykach chemicznych, ich produktach lub surowcach. To obcowanie ze złożonymi strukturami chemicznymi najprawdopodobniej sprawiło, iż większość biologów molekularnych w ogóle nie zastanawia się nad tym, czy wirusy należą do świata ożywionego czy nie – rozważania takie wydają im się równie bezcelowe jak roztrząsanie kwestii, czy struktury wewnątrzkomórkowa są odrębnymi żywymi organizmami.

W 2004 roku w październiku francuscy badacze opublikowali dane świadczące, jak niewiele brakuje wirusom do pełni życia. Didier Raoull i jego współpracownicy z Universite de la Mediterranee w Marsylii zakończyli sekwencjonowanie genomu największego znanego wirusa – mimiwirusa - odkrytego w 1992 roku. Analizując jego genom ujawniła wiele genów dotychczas znajdowanych wyłącznie w komórkach. Niektóre z nich odpowiedzialne są za produkcję białek wirusowych i mogą ułatwić mimiwirusowi przejęcie systemu replikacyjnego komórki. Badacze zaznaczyli w swojej publikacji w Science, iż wielka złożoność genetyczna mimiwirusa „narusza ustaloną granice pomiędzy wirusami a pasożytniczymi organizmami komórkowymi”.

Wirusy nie są ani prostymi makromolekułami zdolnymi do reprodukcji, ani organizmami kompletnymi; nie są też zdegenerowanymi składnikami komórkowymi. Posiadają charakterystyczną cechę: ciągłość genetyczną; rozmnażają się, lecz nie mogą tego robić niezależnie, bez udziału żywej komórki. Wirusów nie można podciągnąć pod żaden inny gatunek biologiczny: są wirusami i to wszystko.

Przejdź do: Wirus – co to takiego jest?

Autor: Mgr Justyna Juszczak

Na podstawie: Lèpine P. 1964. Omega wirusy. PWN Warszawa, Mikulaszek E., Dobrzański W. T. 1960. Wirusologia ogólna. PWN Warszawa, Villarreal L. P. 2005. Czy wirusy są żywe. Świat nauki nr 1 (161): 56 – 61

Zapraszamy do dyskusji na ten temat na naszym forum http://metlab.pl/forum/topic211-wirus-zywy-organizm-czy-niezywa-czasteczka.html