efekty uczenia się
- opisz, jak wirusy zostały odkryte i jak zostały wykryte
- omów trzy hipotezy o tym, jak wirusy ewoluowały
wirusy są pasożytami pozakomórkowymi, których nie można zaklasyfikować w żadnym królestwie. Mogą infekować tak różnorodne organizmy, jak bakterie, rośliny i zwierzęta. W rzeczywistości wirusy istnieją w jakby zaświatach pomiędzy żywym organizmem a nieżywym bytem. Żywe istoty rosną, metabolizują i rozmnażają się. W przeciwieństwie do tego, wirusy nie są komórkowe, nie mają metabolizmu ani nie rosną i nie mogą dzielić się przez podział komórek. Wirusy mogą kopiować lub replikować się same; jednak są całkowicie zależne od zasobów pochodzących z ich komórek gospodarza do produkcji wirusów potomnych-które są montowane w ich dojrzałej formie. Nikt nie wie dokładnie, kiedy i jak wirusy ewoluowały lub z jakiego źródła przodków, ponieważ wirusy nie opuściły zapisu kopalnego. Niektórzy wirusolodzy twierdzą, że Współczesne wirusy są mozaiką fragmentów kwasów nukleinowych pobranych z różnych źródeł wzdłuż ich ścieżek ewolucyjnych.
Rysunek 1. Wirus mozaiki tytoniu (po lewej), widziany tutaj przez transmisyjną mikroskopię elektronową, był pierwszym odkrytym wirusem. Wirus powoduje choroby tytoniu i innych roślin, takich jak storczyk (po prawej). (kredyt a: USDA ARS; kredyt b: modyfikacja pracy przez USDA Forest Service, Department of Plant Pathology Archive North Carolina State University; scale—bar data from Matt Russell)
Odkrycie i wykrycie
wirusy zostały po raz pierwszy odkryte po opracowaniu filtra porcelanowego-filtra Chamberland—Pasteur-który mógłby usunąć wszystkie bakterie widoczne w mikroskopie z dowolnej płynnej próbki. W 1886 roku Adolph Meyer wykazał, że choroba roślin tytoniowych—choroba mozaiki tytoniowej—może zostać przeniesiona z chorej rośliny do zdrowej za pomocą płynnych ekstraktów roślinnych. W 1892 Dmitrij Iwanowski wykazał, że choroba ta może być przenoszona w ten sposób nawet po tym, jak filtr Chamberland-Pasteur usunął z ekstraktu wszystkie żywe bakterie. Mimo to, minęło wiele lat, zanim udowodniono, że te” filtrowalne ” czynniki zakaźne nie były po prostu bardzo małymi bakteriami, ale były nowym rodzajem bardzo małych, chorobotwórczych cząstek.
Większość wirionów, czyli pojedynczych cząstek wirusa, ma bardzo małe rozmiary, około 20 do 250 nanometrów średnicy. Jednak niektóre niedawno odkryte wirusy z amebae mają średnicę do 1000 nm. Z wyjątkiem dużych wirionów, takich jak wirus ospy i inne duże wirusy DNA, wirusy nie mogą być widoczne za pomocą mikroskopu świetlnego. Dopiero po opracowaniu mikroskopu elektronowego pod koniec lat 30. naukowcy uzyskali pierwszy dobry obraz struktury wirusa mozaiki tytoniu (TMV) (Rysunek 1), omówionego powyżej, i innych wirusów (Rysunek 2). Struktura powierzchni wirionów może być obserwowana zarówno przez skaningową i transmisyjną mikroskopię elektronową, podczas gdy wewnętrzne struktury wirusa można zaobserwować tylko na obrazach z transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Zastosowanie mikroskopii elektronowej i innych technologii pozwoliło na odkrycie wielu wirusów WSZYSTKICH rodzajów organizmów żywych.
Rysunek 2. W tych transmisyjnych mikrofotografii elektronowych, (a) wirus jest karłowaty przez komórkę bakteryjną, którą infekuje, podczas gdy (b) te komórki E. coli są karłowate przez hodowane komórki jelita grubego. (kredyt a: modyfikacja pracy przez Departament USA. of Energy, Office of Science, LBL, PBD; credit b: modification of work by J. P. Nataro and S. Sears, unpub. data, CDC; dane z paska skali od Matta Russella)
Ewolucja wirusów
chociaż biolodzy zgromadzili znaczną ilość wiedzy o tym, jak ewoluują Współczesne wirusy, znacznie mniej wiadomo o tym, jak wirusy powstały w pierwszej kolejności. Badając historię ewolucyjną większości organizmów, naukowcy mogą przyjrzeć się zapisom kopalnym i podobnym dowodom historycznym. Jednak wirusy nie skamieniałości, więc naukowcy mogą tylko hipotezy o historii ewolucyjnej wirusów badając, jak ewoluują dzisiejsze wirusy i wykorzystując informacje biochemiczne i genetyczne do tworzenia spekulacyjnych historii wirusów.
podczas gdy większość ustaleń zgadza się, że wirusy nie mają jednego wspólnego przodka, uczeni nie znaleźli jeszcze jednej hipotezy o pochodzeniu wirusów, która jest w pełni akceptowana w tej dziedzinie—i która w pełni wyjaśnia wirusy i ich cechy. Istnieją jednak trzy hipotezy, które stały się najbardziej akceptowane:
- hipoteza Decentralizacyjna lub regresywna. Hipoteza ta proponuje wyjaśnienie pochodzenia wirusów, sugerując, że wirusy wyewoluowały z wolnych żywych komórek. Jednak wiele elementów tego, jak ten proces mógł nastąpić, jest tajemnicą.
- hipoteza eskapistyczna lub progresywna. Hipoteza ta odpowiada za wirusy posiadające Genom RNA lub DNA i sugeruje, że wirusy pochodzą z cząsteczek RNA i DNA, które uciekły z komórki gospodarza. Hipoteza ta nie wyjaśnia jednak złożonych kapsydów i innych struktur na cząsteczkach wirusa.
- hipoteza samowystarczalności. Hipoteza ta zakłada system samo replikacji podobny do systemu innych samo replikujących się cząsteczek, prawdopodobnie ewoluujący wraz z komórkami, na których polegają jako gospodarze; badania niektórych patogenów roślinnych potwierdzają tę hipotezę.
kolejnym problemem dla osób badających genezę i ewolucję wirusów jest ich wysoki wskaźnik mutacji, szczególnie w przypadku retrowirusów RNA, takich jak HIV / AIDS.
wraz z rozwojem technologii naukowcy będą opracowywać i udoskonalać dalsze hipotezy wyjaśniające pochodzenie wirusów—lub tworzyć nowe hipotezy. Wyłaniająca się dziedzina zwana systematyką molekularną wirusów próbuje to zrobić poprzez porównanie zsekwencjonowanego materiału genetycznego. Naukowcy ci mają nadzieję, że pewnego dnia lepiej zrozumieją pochodzenie wirusów, odkrycie, które może prowadzić do postępu w leczeniu dolegliwości, które produkują.
spróbuj
popraw tę stronęucz się więcej