Vírusok új fényben: óriásvírusokat és vírusokat támadó vírusokat találtak

Napjainkban is folyik a különféle, különlegesebbnél különlegesebb új víruscsaládok felfedezése, leírása. Az először 2003-ban azonosított, majd most újabb fajtákkal bővült óriásvírusok méretüknél fogva a vírusok és a sejtek közötti határokat feszegetik. Ez, és más, vírusokat fertőző vírusok felfedezése ismét reflektorfénybe állítja a kérdést: vírusok-e a vírusok?

Minden iskolás tudja, hogy a legkisebb élőlények a baktériumok. Ezek mérete 0,2 és körülbelül 500 mikrométer között változik, de átlagosan 20 mikrométeresek. (A mikrométer a méter egymilliomod része.) A baktériumok sejtmag és valódi sejtszervecskék nélküli, ún. prokarióta élőlények, így a jelenlegi földi élővilág legalacsonyabb szerveződési szintjét képviselik. Genetikai állományuk rendszerint egyetlen kör alakú kromoszómából áll.

Mi a helyzet a vírusokkal? A vírusok nagyságrendekkel kisebbek (nanométeres nagyságrend, azaz a méter egymilliárdod része), és a mai meghatározás szerint nem élőlények. Csak gazdaszervezetben mutatnak életjelenségeket, az általuk megtámadott sejt anyagcsere-apparátusát használják fel saját alkotórészeik legyártásához. Így egy vírus nem tartalmaz például riboszómákat (amelyek a fehérjemolekulákat készítik) - alapvetően csupán egy fehérjeburokból, genetikai állományból (ami RNS is lehet) és néhány enzimből áll, ami főleg a behatolásához szükséges. A vírusok modern meghatározása: fertőzőképes genetikai információ.

A biológia egyik legérdekesebb kérdése, hogy léteznek-e valamiféle átmeneti formák a sejtek és a vírusok között, illetve hogyan alakultak ki a vírusok?

Óriásvírusok

A Marseilles Egyetem tudósai Claverie és Raoult professzorok vezetésével 2003-ban egy olyan óriásvírus felfedezéséről számoltak be, amelyet angol kutatók korábban már leírtak, ám azt "hatalmas" méreténél fogva akkor még kisebb baktériumnak titulálták.

Az óriásvírus örökítőanyaga több mint 900 különféle fehérje génjét hordozza, a mérete pedig meghaladja 400 nanométert (4x10^-7m). A normál vírusok mérete és örökítőanyag-készlete is jóval kisebb ennél - például a Hepatitisz B vírus körülbelül 40 nanométer, és mindössze 7 fehérjét kódoló génszakasszal rendelkezik; a HIV 120 nanométer, és génjei 19 fehérjét kódolnak; míg a Hepatitisz C vírus örökítőanyaga 10 fehérjét kódol, és a vírus átmérőjét 30-60 nanométerre becsülik. Mivel az óriásvírus mérete már a kisebb baktériumok mérettartományába esik, a francia kutatók Acanthamoeba polyphaga mimivírusnak nevezték el, mert erre az amőbafajra hasonlít.

Didier Raoult - együttműködve a bethesdai székhelyű National Center for Biotechnology Information munkatársával, Eugene Kooninnel - most egy párizsi hűtőtoronyból származó baktériumtenyészetben azonosítottak két további óriásvírust. Az egyik a mimivírusnál is nagyobb méretű. Ezt mamavírusnak nevezték el. A másikat - amely az előzőeknél sokkal kisebb - a mamavírussal szorosan kapcsolódva írták le, s az első mesterséges műhold után Szputnyik névre keresztelték.

Szemet szemért, vírust vírusért

A kutatók azt is megállapították, hogy amikor a mamavírus megfertőz egy baktériumsejtet, akkor saját génkészletének jelentős hányadát működésbe hozza. Aktivált génjeinek segítségével ezután olyan fehérjéket állít elő, amelyek lehetővé teszik az új óriásvírusok alkotóelemeinek összeépülését. A Szputnyik ezzel szemben a mamavírus által előállított "segítőfehérjéket" használja fel saját sokszorozódásához.

Amikor ugyanis a két vírus egyszerre fertőzi ugyanazt a baktériumot, a Szputnyik "elhappolja" a mamavírus fehérjéit, így az utóbbiból jóval kevesebb, olykor deformált, a későbbiekben már fertőzésképtelen új példány képes csak összeállni, míg a Szputnyik "szaporodása" zavartalanul folyik. A Szputnyik tehát a mamavírus parazitája, feléli annak készleteit, ennek megfelelően nevezhető virofágnak, azaz víruspusztító vírusnak is.

Ezerarcú vírusvilág

A vírusok sejtparaziták, azaz a sejtekben élősködnek. A legtöbb vírus mérete 25-250 nanométer között változik. A vírusok fertőző formáját virionnak nevezik. A virion fehérjeburokból (más néven: kapszidból) és a benne található örökítőanyagból épül fel. A víruskapszid rendkívül változatos felépítésű, lehet gömb alakú, hosszúkás, vagy sokszögletű is, elkülönülhet feji-, nyaki- és farki részekre. A vírust a kapszidján kívül még több, gazdasejt-eredetű membránréteg is burkolhatja.

A vírusok mindig fajlagosan támadják gazdasejtjüket. A gazdasejt lehet emberi-, állati- vagy növényi eredetű sejt, de lehet baktérium is (bakteriofágok).

A vírusok saját anyagcserére nem képesek, ezért nem tekinthetők élő szervezeteknek. Az alapvető életjelenségek közül egyedül a szaporodás jellemző rájuk, de ahhoz is szükség van a gazdasejt közvetítésére. Amikor bejutnak a sejtbe, úgymond átprogramozzák azt, serkentik a sejt örökítőanyag-szintézisét, és az ahhoz szükséges fehérjekészlet hasznosításán keresztül elősegítik saját szaporodásukat is.

A fentiek eredmények új megvilágításba helyezhetik a vírusok jelenlegi megítélését, tovább feszítve a vírusok és a sejtek között meghúzott határvonalat - mondják a kutatók, akik egy érdekes ökológiai vonatkozásról is beszámoltak az óriásvírusokkal kapcsolatban.

Óceáni életközösségeket meghatározó vírusok

A kutatásokat kiterjesztve ugyanis óceánokból származó mintákon is végeztek genetikai vizsgálatokat. Ennek során több olyan, nagy gyakorisággal előforduló génszekvenciát írtak le, amely nagyon hasonlít az óriásvírusokéra. Didier Raoult professzor ezért úgy véli, hogy az óriásvírusok az óceánokban élő mikroszkopikus egysejtű élőlények, a plankton parazitái lehetnek. Találtak továbbá a Szputnyikéra emlékeztető géneket is, amely arra utal, hogy a kisebb méretű óriásvírus leírásakor egy újabb víruscsaládot sikerült a kutatóknak felfedezniük.

További érdekesség, hogy Raoult professzor elmondása alapján az óceánból származó mintákban talált vírusgének 70%-a teljesen ismeretlen. Ez azt jelenti, hogy a tengerekben, óceánokban élő szervezetek rengeteg még azonosítatlan mikrobiális ágens rejtekéül szolgálnak. Ezek mindenképpen hatással vannak a plankton életciklusára, így szabályozó szerepet tölthetnek be a planktonon alapuló tengeri életközösségekben kialakuló tápláléklánc-hálózatok stabilitásában.

Honnan származnak a vírusok?

A vírusok eredete vitatott. Mivel gazdasejtjükön kívül gyakorlatilag nem képesek létezni, megjelenésük mindenképpen csak a sejtes szerveződésű életformák kialakulása (körülbelül 3,5 milliárd éve) után képzelhető el.

A legvalószínűbb elmélet szerint a vírusok sejtek leegyszerűsödésével alakultak ki: az évmilliók során, folyamatos mutációk eredményeként fokozatosan elvesztették enzimrendszereiket - amelyek lehetővé tették az önálló anyagcserét és szaporodást -, így önfenntartásuk más sejtektől vált függővé. Ezt az elméletet több, a vírus és gazdasejtjének örökítőanyagán alapuló genetikai vizsgálat is alátámasztja.

Az óriásvírusok léte szintén fontos állomásként szerepelhet a vírusok megjelenésének elméletében. Bár ilyen irányú genetikai elemzéseket még nem végeztek a kutatók, a méretük, valamint génjeik nagy száma alapján lehetséges, hogy az óriásvírusok a sejtek leegyszerűsödésének egy eddig feltáratlan stádiumát képviselik.

Veszélyes kórokozók

A vírusok közé tartoznak a legismertebb emberi kórokozók, mint például a Humán Immundeficiencia Vírus (HIV), amely az AIDS-betegség forrása. Vírusos megbetegedés okozza például a bárányhimlőt, a megfázást, az influenzát, a herpeszt, az ebolát stb. Több százmillió ember szenved világszerte Hepatitisz B vagy Hepatitisz C fertőzésben, s többfajta rákos megbetegedést is - például méhnyakrák - vírusok idéznek elő.

A krónikus, azaz hosszan tartó betegségek kialakulása azzal függ össze, hogy a szervezet saját védekező rendszere egy idő után már nem képes visszaverni a vírusok támadását. Az antibiotikumok általában hatástalanok a vírusok megfékezésében, ám antivirális szerekkel - például aciklovir, interferonok - hatékonyan, fajlagosan gátolható a vírusok szaporodása. Védőoltásokkal jónéhány vírusfertőzés megelőzhető.