I VIRUS - Cos'è un virus?, Com'è fatto un virus? Quanto è grande un virus?

I VIRUS

Cos'è un virus?

Il termine virus viene dal latino virus che significa 'veleno'; è un agente infettivo di dimensioni ultramicroscopiche, costituito essenzialmente di materiale genetico circondato da un rivestimento protettivo proteico.

Il termine venne usato per la prima volta alla fine del XIX secolo per indicare i microrganismi patogeni più piccoli dei batteri.

Presi singolarmente i virus sono particelle di materiale organico prive di vita, mentre se depositate all'interno di cellule viventi possono moltiplicarsi numerose volte e in certe situazioni danneggiano l'ospite. Le centinaia di ceppi virali conosciuti causano una vasta gamma di malattie nell'uomo, negli animali, negli insetti, nei batteri e nelle piante.

Com'è fatto un virus?

I virus sono costituiti di acidi nucleici, RNA o  DNA, per cui si distinguono virus a DNA e virus a RNA. L'acido nucleico è racchiuso da un rivestimento protettivo di proteine. L'acido nucleico è, in genere, una molecola unica, a singolo o doppio filamento, anche se in alcuni virus può essere diviso in due o più frammenti.

Il rivestimento proteico è detto capside e le subunità proteiche del capside, sono dette capsomeri. Insieme, acido nucleico e capside formano il nucleocapside. I virus degli Eucarioti possono possedere anche una membrana che avvolge il capside, che generalmente viene acquisita quando la particella virale fuoriesce per lisi della membrana della cellula infettata. La particella completa del virus è detta virione

I virus sono privi di citoplasma e di dispositivi metabolici e possono moltiplicarsi solo all'interno di una cellula viva; per tale ragione è aperto il dibattito fra la comunità scientifica su se i virus siano da considerarsi forme di vita.

Quanto è grande un virus?

I virus hanno dimensioni molto molto ridotte: i più grossi misurano 400 nanometri e i più piccoli arrivano a 20 nanometri.

Per dare un termine di paragone occorre ricordare che una cellula animale media ha un diametro intorno ai 50 micrometri.

Come agiscono i virus?

Come abbiamo accennato, i virioni non possiedono metabolismo: vengono quindi trasportati passivamente finché non trovano una cellula da infettare. L'infezione di una cellula ospite richiede il legame con proteine specifiche di membrana.

Nelle cellule infettate i virus perdono la loro individualità strutturale: consistono negli acidi nucleici e nei loro prodotti che assumono il controllo di parte dell'attività biosintetica cellulare al fine di produrre nuovi virioni.

In alternativa, alcuni virus possono inserire fisicamente il loro genoma in quello dell'ospite in modo che sia replicato insieme ad esso. Il genoma virale inserito in quello dell'ospite, detto provirus, riprende la sua individualità e produce nuovi virioni in caso di danneggiamento della cellula ospite.

I genomi.

I genomi dei virus possono essere formati da una o più molecole di DNA o RNA, lineari o circolari, a singola o doppia elica.

I genomi virali sono simili a quelli degli ospiti, sia per la presenza o meno di istoni (proteine evolutivamente ben conservate che hanno la funzione di organizzare il DNA, compattandolo in modo tale da consentire alle cellule di conservarlo in un volume ristretto come quello del nucleo), sia per l'organizzazione dei geni e delle sequenze regolatrici.

Il batteriofago φX174 è stato il primo organismo il cui genoma è stato completamente mappato.

Come nascono i virus?

Vi sono due teorie sull'origine dei virus:

secondo la teoria della degenerazione parassitaria essi derivano da organismi cellulari che avrebbero perduto quasi tutte le loro strutture in quanto sfruttavano quelle della cellula ospite.

Un'ipotesi più recente sostiene che i virus deriverebbero da porzioni del genoma degli ospiti che si sono rese indipendenti; a favore di questa seconda ipotesi c'è l'esistenza dei trasposoni e dei repliconi autonomi (molecole di DNA che vengono replicate dall'apparato metabolico della cellula che li ospita ma non fanno parte del genoma standard di quella specie) che mostrerebbero l'esistenza di forme intermedie.

Anche i viroidi, che differiscono dai virus solo per l' assenza del capside, possono svolgere questo ruolo.

Forma del virus .

Le forme dei virus sono diversissime. In un primo tempo erano state definite tre forme tipiche:

a sfera

ovale

filamentosa.

Con il progredire delle tecniche microscopiche, la forma sferica si è dimostrata solo apparente, corrispondendo invece a forme poliedriche: l'adenovirus è un icosaedro, il virus della poliomielite è un poliedro.

Anche la forma filamentosa non è che una descrizione grossolana: si tratta infatti di una lunga serie di piccole unità strettamente addossate le une alle altre e disposte a elica (ad esempio i virus influenzali).

Esiste poi tutto un gruppo di virus a forma complessa, come il virus del vaiolo e alcuni batteriofagi.

Storia del virus .

L'esistenza del virus viene ammessa con le prime vaccinazioni, come per il vaiolo o la rabbia. Sebbene non visibili, dovevano esistere germi, talmente piccoli, da non poter essere visti con i comuni microscopi ottici come avveniva per i batteri. Un secondo periodo inizia con lo studio di alcune malattie delle piante commerciali, come ad esempio il 'mosaico del tabacco', qui si riesce a dimostrare la presenze di piccoli elementi che sono i responsabili delle infezioni, sebbene queste non siano ancora visibili. Queste particelle vengono chiamate virus e l'origine virale viene dimostrata per malattie quali la febbre gialla, la varicella, la poliomielite e l'influenza.

Con l'invenzione del microscopio elettronico, si apre al visibile il mondo dell'ultrapiccolo. I virus vengono visti e anche fotografati. Le tecniche microscopiche vengono perfezionate e virus possono essere analizzati e studiati ancor più intimamente.

A dimostrare per primo l'esistenza di questi organismi fu lo scienziato russo Dimitrij Iosifovic Ivanovskij, che nel 1892scoprì delle particelle microscopiche, conosciute in seguito come virus del mosaico del tabacco. Il termine virus fu attribuito a queste particelle infettive nel 1898, dal botanico olandese Martinus Willem Beijerinck. Pochi anni dopo, anche nei batteri furono isolati dei virus, denominati batteriofagi.

Nel 1935 il biochimico statunitense Wendell Meredith Stanley riuscì a cristallizzare il virus del mosaico del tabacco e dimostrò che era formato solo da materiale genetico, l'acido ribonucleico (RNA), e da un rivestimento proteico.

Negli anni 'Quaranta, lo sviluppo della microscopia elettronica rese possibile la visualizzazione dei virus, mentre il successivo sviluppo di centrifughe ad alta velocità permisero di concentrare e purificare il materiale di origine virale. Lo studio dei virus negli animali raggiunse un punto cruciale negli anni Cinquanta, con lo sviluppo dei metodi di coltivazione in vitro di cellule in cui si replicavano i virus. Furono così scoperti molti nuovi ceppi virali e negli anni Sessanta e Settanta si poterono determinare le caratteristiche fisiche e chimiche della maggior parte di questi microrganismi.

Virus: forma di vita?

Un virus può essere ridotto in forma cristallina, come una qualsiasi sostanza chimica, ponendolo quindi in uno stato inerte. Se il virus viene riportato in un ambiente adatto, ritorna a riprodursi, quindi a vivere.
I suoi due componenti (acido nucleico, proteine), possono essere separati e ricombinati, senza che il virus ne risulti alterato. L'infezione viene prodotta anche solo in presenza dell'acido nucleico.
Esperimenti hanno potuto addirittura ricombinare acidi nucleici e gusci proteici di due virus diversi, mantenendoli entrambi in vita. Ad esempio, presi due virus diversi A e B, questi vengono scomposti, quindi ricostruiti in modo che l'acido nucleico di A vada con il rivestimento di B e che l'acido nucleico di B vada con le proteine di A. I due nuovi virus posseggono un potere infettante che è quello derivante dall'acido nucleico che contengono. Iniettando uno di questi virus, l'infezione che si manifesterà sarà quella dell'acido nucleico, mentre l'insorgenza di anticorpi sarà provocata dal guscio proteico.
Nonostante tutte queste stranezze e la sua incapacità a vivere al di fuori della cellula, il virus è un essere vivente, in quanto della vita ha la caratteristica più elementare, quella di riprodursi.

Classificazione tassonomica.

Holmes li indica come facenti parte dell'ordine dei Virales, suddiviso in tre sottordini:

• Phaginae, che hanno la proprietà di determinare la lisi dei batteri
• Phitophagineae, i virus delle piante (parassiti delle cellule vegetali)
• Zoophagineae, i virus degli animali (parassiti delle cellule animali).

L'ordine è inserito nella classe dei Microtabiotes.