Figura 1. Il virus del mosaico del tabacco (a sinistra), visto qui dalla microscopia elettronica a trasmissione, è stato il primo virus ad essere scoperto. Il virus causa malattie nel tabacco e in altre piante, come l’orchidea (a destra). (credit: USDA ARS; credito b: modifica del lavoro da USDA Forest Service, Dipartimento di Patologia Vegetale dell’Archivio North Carolina State University; la barra della scala dati da Matt Russell)

Individuazione e Rilevamento

i Virus sono stati scoperti dopo lo sviluppo di una porcellana filtro—il Chamberland-Pasteur—filtro che si poteva rimuovere tutti i batteri visibile al microscopio da qualsiasi campione liquido. Nel 1886, Adolph Meyer dimostrò che una malattia delle piante di tabacco—la malattia del mosaico del tabacco—poteva essere trasferita da una pianta malata a una sana tramite estratti vegetali liquidi. Nel 1892, Dmitri Ivanowski dimostrò che questa malattia poteva essere trasmessa in questo modo anche dopo che il filtro Chamberland-Pasteur aveva rimosso tutti i batteri vitali dall’estratto. Tuttavia, sono passati molti anni prima che fosse dimostrato che questi agenti infettivi “filtrabili” non erano semplicemente batteri molto piccoli, ma erano un nuovo tipo di particelle molto piccole che causano malattie.

La maggior parte dei virioni, o singole particelle virali, sono molto piccoli, circa 20 a 250 nanometri di diametro. Tuttavia, alcuni virus recentemente scoperti dalle amebe hanno un diametro fino a 1000 nm. Ad eccezione dei virioni di grandi dimensioni, come il poxvirus e altri virus a DNA di grandi dimensioni, i virus non possono essere visti con un microscopio ottico. Non è stato fino allo sviluppo del microscopio elettronico alla fine del 1930 che gli scienziati hanno ottenuto la loro prima buona visione della struttura del virus del mosaico del tabacco (TMV) (Figura 1), discusso sopra, e altri virus (Figura 2). La struttura superficiale dei virioni può essere osservata sia mediante microscopia elettronica a scansione che a trasmissione, mentre le strutture interne del virus possono essere osservate solo in immagini da un microscopio elettronico a trasmissione. L’uso della microscopia elettronica e di altre tecnologie ha permesso la scoperta di molti virus di tutti i tipi di organismi viventi.

Figura 2. In questi micrografi di elettroni di trasmissione, (a) un virus viene sminuito dalla cellula batterica che infetta, mentre (b) queste cellule di E. coli vengono sminuite dalle cellule del colon coltivate. (credito a: modifica del lavoro da parte del Dipartimento degli Stati Uniti. di Energia, Ufficio della Scienza, LBL, PBD; credito b: modifica del lavoro di J. P. Nataro e S. Sears, unpub. dati, CDC; scale-bar data from Matt Russell)

Evoluzione dei virus

Sebbene i biologi abbiano accumulato una notevole quantità di conoscenze su come si evolvono i virus attuali, molto meno si sa su come i virus abbiano avuto origine in primo luogo. Quando si esplora la storia evolutiva della maggior parte degli organismi, gli scienziati possono guardare i reperti fossili e prove storiche simili. Tuttavia, i virus non si fossilizzano, quindi i ricercatori possono solo ipotizzare sulla storia evolutiva dei virus indagando su come si evolvono i virus di oggi e utilizzando informazioni biochimiche e genetiche per creare storie di virus speculativi.

Mentre la maggior parte dei risultati concorda sul fatto che i virus non hanno un singolo antenato comune, gli studiosi devono ancora trovare una singola ipotesi sulle origini dei virus che sia pienamente accettata sul campo—e che spieghi pienamente i virus e le loro caratteristiche. Ci sono, tuttavia, tre ipotesi che sono aumentate come le più accettate:

• Devoluzione o ipotesi regressiva. Questa ipotesi propone di spiegare l’origine dei virus suggerendo che i virus si sono evoluti da cellule viventi libere. Tuttavia, molte componenti di come questo processo potrebbe essersi verificato sono un mistero.
• Ipotesi escapista o progressiva. Questa ipotesi spiega i virus che hanno un RNA o un genoma del DNA e suggerisce che i virus provenivano da molecole di RNA e DNA che sfuggivano da una cellula ospite. Tuttavia, questa ipotesi non spiega i capsidi complessi e altre strutture sulle particelle virali.
• Ipotesi di auto-replicazione. Questa ipotesi postula un sistema di auto-replicazione simile a quello di altre molecole auto-replicanti, probabilmente evolvendo accanto alle cellule su cui si basano come ospiti; studi su alcuni patogeni delle piante supportano questa ipotesi.

Un altro problema per coloro che studiano le origini e l’evoluzione virale è il loro alto tasso di mutazione, in particolare il caso nei retrovirus dell’RNA come l’HIV / AIDS.

Con l’avanzare della tecnologia, gli scienziati svilupperanno e perfezioneranno ulteriori ipotesi per spiegare l’origine dei virus o creare nuove ipotesi. Il campo emergente chiamato virus molecular systematics tenta di fare proprio questo attraverso confronti di materiale genetico sequenziato. Questi ricercatori sperano di capire un giorno meglio l’origine dei virus, una scoperta che potrebbe portare a progressi nei trattamenti per i disturbi che producono.

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