oppimistulokset
- kuvaa, miten virukset löydettiin ensimmäisen kerran ja miten ne havaittiin
- käsittelee kolmea hypoteesia virusten kehittymisestä
virukset ovat soluttomia loiseläimiä, joita ei voida luokitella mihinkään valtakuntaan. Ne voivat tartuttaa niinkin erilaisia eliöitä kuin bakteereja, kasveja ja eläimiä. Itse asiassa virukset ovat eräänlaisessa manalassa elävän organismin ja elottoman olennon välissä. Elolliset kasvavat, metaboloituvat ja lisääntyvät. Sen sijaan virukset eivät ole solukkoisia, niillä ei ole aineenvaihduntaa eikä kasvua, eivätkä ne voi jakautua solunjakautumisen mukaan. Virukset voivat kopioida eli monistaa itseään; ne ovat kuitenkin täysin riippuvaisia isäntäsoluistaan saaduista resursseista jälkeläisvirusten tuottamiseksi-jotka on koottu kypsään muotoonsa. Kukaan ei tiedä tarkalleen, milloin tai miten virukset ovat kehittyneet tai mistä esi-isistä, koska virukset eivät ole jättäneet fossiiliaineistoa. Jotkut virologit väittävät, että nykyiset virukset ovat nukleiinihappojen palasista koostuva mosaiikki, joka on poimittu eri lähteistä niiden evoluutioreittejä pitkin.
kuva 1. Tupakan mosaiikkivirus (vas.), joka näkyy tässä transmissioelektronimikroskoopilla, oli ensimmäinen löydetty virus. Virus aiheuttaa sairauksia tupakassa ja muissa kasveissa, kuten orkideassa (oik.). (luotto a: USDA ARS; luotto b: modification of work by USDA Forest Service, Department of Plant Pathology Archive North Carolina State University; scale-bar data from Matt Russell)
Discovery and Detection
virukset löydettiin ensimmäisen kerran posliinisuodattimen—Chamberland-Pasteur—suodattimen-kehittämisen jälkeen, joka pystyi poistamaan kaikki mikroskoopissa näkyvät bakteerit mistä tahansa nestemäisestä näytteestä. Vuonna 1886 Adolph Meyer osoitti, että tupakkakasvien tauti—tupakkamosaiikkitauti—voitiin siirtää sairaasta kasvista terveeseen nestemäisten kasviuutteiden välityksellä. Vuonna 1892 Dmitri Ivanowski osoitti, että tauti voisi tarttua tällä tavalla senkin jälkeen, kun Chamberland-Pasteur-suodatin oli poistanut kaikki elinkykyiset bakteerit uutteesta. Kesti kuitenkin monta vuotta, ennen kuin todistettiin, että nämä ”saastuttavat” taudinaiheuttajat eivät olleet vain hyvin pieniä bakteereja, vaan uudentyyppisiä hyvin pieniä, tauteja aiheuttavia hiukkasia.
useimmat virionit eli yksittäiset viruspartikkelit ovat hyvin pieniä, halkaisijaltaan noin 20-250 nanometriä. Jotkin äskettäin löydetyt amebojen virukset ovat kuitenkin läpimitaltaan jopa 1000 nm. Suuria virioneita, kuten rokkovirusta ja muita suuria DNA-viruksia lukuun ottamatta viruksia ei voi nähdä valomikroskoopilla. Vasta elektronimikroskoopin kehittyessä 1930-luvun lopulla tutkijat saivat ensimmäisen hyvän kuvan tupakan mosaiikkiviruksen (tmv) (Kuva 1) ja muiden virusten rakenteesta (kuva 2). Virionien pintarakennetta voidaan havainnoida sekä skannaus-että transmissioelektronimikroskopialla, kun taas viruksen sisäisiä rakenteita voidaan havainnoida vain transmissioelektronimikroskoopilla otetuissa kuvissa. Elektronimikroskopian ja muiden tekniikoiden avulla on voitu löytää monia viruksia kaikenlaisista elävistä organismeista.
kuva 2. Näissä transmissioelektronimikrografeissa a) virus on kääpiöitynyt tartuttamaansa bakteerisoluun, kun taas B) Nämä E. coli-solut ovat kääpiöityjä viljeltyihin paksusuolisoluihin. (credit a: modification of work by U. S. Dept. of Energy, Office of Science, LBL, PBD; credit b: modification of work by J. P. Nataro and S. Sears, unpub. data, CDC; Matt Russell)
virusten evoluutio
vaikka biologit ovat keränneet huomattavan määrän tietoa siitä, miten nykyiset virukset kehittyvät, paljon vähemmän tiedetään siitä, miten virukset alun perin syntyivät. Tutkiessaan useimpien eliöiden evoluutiohistoriaa tiedemiehet voivat tarkastella fossiiliaineistoja ja vastaavia historiallisia todisteita. Virukset eivät kuitenkaan fossiloidu, joten tutkijat voivat esittää vain hypoteeseja virusten evoluutiohistoriasta tutkimalla, miten nykyiset virukset kehittyvät, ja käyttämällä biokemiallista ja geneettistä tietoa spekulatiivisten virushistorioiden luomiseen.
vaikka useimmat havainnot ovat yhtä mieltä siitä, että viruksilla ei ole yhtä yhteistä esi—isää, tutkijat eivät ole vielä löytäneet yhtä ainoaa hypoteesia virusten alkuperästä, joka olisi täysin hyväksytty alalla-ja joka selittäisi virukset ja niiden ominaisuudet. On kuitenkin kolme hypoteesia, jotka ovat nousseet hyväksytyimmiksi:
- Devolution eli regressiivinen hypoteesi. Tämä hypoteesi esittää virusten alkuperän selittämistä esittämällä virusten kehittyneen vapaana elävistä soluista. Monet osatekijät siitä, miten tämä prosessi on voinut tapahtua, ovat kuitenkin arvoitus.
- Eskapistinen tai progressiivinen hypoteesi. Tämä hypoteesi selittää virusten joko RNA-tai DNA-genomin ja viittaa siihen, että virukset ovat peräisin RNA-ja DNA-molekyyleistä, jotka karkasivat isäntäsolusta. Tämä hypoteesi ei kuitenkaan selitä viruksen hiukkasten monimutkaisia kapsideja ja muita rakenteita.
- Itsereplikaatiohypoteesi. Tämän hypoteesin mukaan itsereplikaatiojärjestelmä on samanlainen kuin muillakin itsereplikoituvilla molekyyleillä, ja se kehittyy todennäköisesti isäntäsolujensa rinnalla; joidenkin kasvipatogeenien tutkimukset tukevat tätä hypoteesia.
toinen ongelma viruksen alkuperää ja evoluutiota tutkiville on niiden korkea mutaatioprosentti, erityisesti RNA-retroviruksissa kuten HIV / aidsissa.
tekniikan kehittyessä tutkijat kehittävät ja tarkentavat uusia hypoteeseja virusten alkuperän selittämiseksi—tai luovat uusia hypoteeseja. Kehittyvä viruksen molekyylistystematiikka-ala pyrkii juuri tähän vertaamalla sekvensoitua geneettistä materiaalia. Nämä tutkijat toivovat voivansa jonain päivänä ymmärtää paremmin virusten alkuperän, löydön, joka voisi johtaa edistysaskeliin niiden tuottamien vaivojen hoidossa.
kokeile sitä
Osallistu!
paranna tätä sivunumeroa enemmän