ويروس ها: جانداران بي جان

ويروس «موجود زنده»اي است که تنها مي تواند درون ياخته هاي بدن ميزبان توليد مثل کند. اغلب ويروس ها آن قدر کوچکند که تنها به کمک برخي ميکروسکوپ هاي نوري ويژه، قابل رؤيت هستند. ويروس ها تمام انواع جانداران را بيمار مي کنند؛ چه جانور، چه گياه و چه باکتري و حتي آرکئن ها (گروهي از ياخته هاي ابتدايي بدون هسته که بيش از باکتري ها به ياخته هاي هسته دار شباهت دارند) هيچ کدام از آسيب ويروس ها در امان نيستند. تاکنون حدود پنج هزار گونه ويروس شناسايي و توصيف شده اند، گرچه مي دانيم تعداد حقيقي گونه هاي ويروسي به فراتر از ميليون ها گونه مي رسد. ويروس ها تقريبا در تمام زيست بوم هاي کره زمين زندگي مي کنند و گرچه کوچک ترين اشکال زنده هستند؛ اما فراوان ترين موجودات زنده محسوب مي شوند.
دانش مطالعه ويروس ها، ويروس شناسي (Virology) نام دارد و تخصصي در حيطه ميکروب شناسي (Microbiology) به شمار مي رود. تعريف معروف ويروس ها، آنها را به عنوان عوامل بيماري زا (Pathogen) معرفي مي کند؛ اما در حقيقت انواع متعددي از ويروس هاي مفيد براي جانداران وجود دارند که قسمت مهمي از چرخه زيست بوم ها را تشکيل مي دهند. براي مثال گروهي از ويروس ها موسوم به باکتريوفاژها (bacteriophages) مي توانند طيف وسيعي از باکتري هاي بيماري زا را نابود کنند و براي انسان ها و ديگر موجودات، محيطي امن فراهم کنند. ويروس ها به علاوه بخش مهمي از چرخه کربني زيست بوم هستند. نقش آنها در شيمي زيستي اقيانوس ها (سوخت و ساز ميکروبي به ويژه فرايند تجزيه مواد آلي) انکار ناشدني است. همين تجزيه مواد آلي توسط ويروس هاست که چرخه عظيم دي اکسيد کربن در فلور اقيانوس ها را پيش مي برد. اين چرخه سالانه حدود سه گيگاتون کربن را از جو زمين حذف مي کند. امروزه ويروس ها به عنوان ابزارهاي مفيدي در پزشکي نوين استفاده مي شوند؛ همين طور در حوزه فراگير نانو تکنولوژي. بر خلاف پرايون ها (Prion) و ويروئيدها (Viroid) ساختار ويروس ها شامل دو يا سه بخش مي شود: يک مولکول مارپيچي، پوشش پروتئيني و گاهي اوقات يک لفاف ويروسي. ژن هاي تمام ويروس ها از جنس DNA يا RNA است (همان مولکول هاي مارپيچي)؛ به علاوه همه ويروس ها پوشش پروتئيني دارند که از اين ژن ها محافظت مي کند. روي اين پوشش پروتئيني را گاهي اوقات لفافي از جنس چربي مي پوشاند که پس از ورود ويروس به ياخته ميزبان از ميان مي رود. بر خلاف ويروس ها، ويروئيدها فاقد پوشش پروتئيني هستند و پرايون ها فاقد DNA يا RNA هستند. ويروس هايي از اشکال ساده مارپيچ و حجم هاي چندين وجهي تا ساختارهايي بسيار پيچيده تر تاکنون شناسايي شده اند. اغلب ويروس ها صدها بار از يک ياخته باکتري کوچک ترند. خاستگاه ويروس ها در درخت فرگشت حيات ناشناخته است. برخي از آنها ممکن است از پلازميدها (قطعات DNA که ميان ياخته ها جابه حا مي شوند) فرگشت يافته باشند؛ برخي نيز شايد از باكتري ها فرگشت يافته باشند. ويروس ها يكي از مهم ترين دلايل انتقال عرضي ژن ها طي فرگشت گونه هاي مختلف تک ياخته ها محسوب مي شوند و موجب افزايش تنوع زيستي شده است.

موجود زنده يا غير زنده؟
 

ويروس ها فاقد توانايي سوخت و ساز هستند؛ اما در عوض از جاندار ميزبان براي همانند سازي و ساخت مواد شيميايي ضروري براي توليد مثل خود بهره مي گيرند. مي توان ويروس ها را موجوداتي در لبه مفهوم زندگي قلمداد کرد. در رده بندي نوين موجودات زنده، ويروس ها جايگاهي ويژه و جدا از جانداران سلولي دارند؛ برخي نيز آنها را مولکول هاي بسيار پيچيده غير زنده با پوشش پروتئيني توصيف مي کنند. اما به هر حال از آنجا که ويروس ها قادر به توليدمثل هستند، بايد شکلي از زندگي به حساب آيند که احتمالا در همان آغاز پيدايش حيات از نمونه هاي ابتدايي ديگر مثل باکتري ها و آغازيان جدا شده اند. بايد يادآوري کرد که ويروس ها از مولکول هاي ساده تر خود همانند ساز مجزا هستند زيرا ويروس ها داراي وراثت هستند و درست مثل بقيه موجودات زنده تحت تاثير انتخاب طبيعي قرار مي گيرند؛ بنابراين نمي توان به سادگي گفت که ويروس ها بي جانند. در اينجا ما از ويروس ها به عنوان يک شکل ساده زندگي نام مي بريم اما آنها را در کنار اشکال سلولي حيات رده بندي نمي کنيم.

فرگشت ويروس ها
 

اگر چه مطالعه کاملي روي درخت فرگشتي ويروس ها صورت نپذيرفته است، مي توان با توجه به برخي صفات کلي، آنها را گروه بندي کرد. در برخي گروه هاي ويروسي مثل پاکس ويروس ها (Poxviruses)، پاپيلوما ويروس ها (Papillomaviruses) و توباموويروس ها (tobamoviruses) رده بندي مولکولي پاسخي کم و بيش مشابه رده بندي ميزبان هاي آنها به دست مي دهد؛ يعني به نظر مي رسد فرگشت ويروس ها با فرگشت ميزبان هايشان هم بسته بوده است، گرچه استثناهايي نيز وجود دارد. براي مثال توباموويروس ها عموما گياهان خانواده سيب زميني (تنباکو، فلفل، بادمجان، گوجه فرنگي و...) را آلوده مي کنند اما ميزبان هايي مثل گل هاي ارکيده و کاکتوس ها نيز دارند. نوترکيبي قسمت هاي مختلف ژنوم ويروس ها باعث دشوار تر شدن معماي رده بندي آنها مي شود. رتروويروس ها (Retroviruses) مثالي خوب از ويروس هايي هستند که تنوعشان را مديون نوترکيبي نقشه خود هستند.
احتمالا حدود 2 ميليارد سال پيش نخستين ويروس ها به ميزبان هايي مثل باکتري ها و آرکئن ها حمله کردند؛ اما پس از ورود گياهان آوندي به خشکي و آلوده کردن گياهان آوندي بود که ويروس ها به تنوعي چشمگير دست يافتند.

ريخت شناسي
 

اغلب ويروس ها چيزي ميان 10-300 نانومتر طول دارند، گرچه برخي فيلوويروس ها (Filoviruses) تا 1400 نانومتر و قطر 80 نانومتر نيز مي رسند. يک ويروس کامل، ويريون ناميده مي شود. ويريون ها شامل اسيد نوکلئيک (DNA يا RNA) به علاوه پوشش پروتئيني محافظي به نام کپسيد (capsid) هستند که از زير واحدهاي مشابه پروتئيني به نام کپسومر (capsomers) ساخته شده است. برخي از ويروس ها هرگز با يک ميکروسکوپ نوري معمولي ديده نمي شوند بلکه براي ديدن ويريون آنها بايد از ميکروسکوپ هاي الکتروني بهره گرفت. ظاهر ويروس ها شامل چهار ريخت مختلف مي شوند:
مارپيچ: ويروس هاي مارپيچي نوعي واحدي از کپسومر دارند که حول محوري مرکزي چرخيده اند و مارپيچي تشکيل داده اند. در اغلب موارد مولکول ژنتيکي محوري يک RNA تك رشته اي است که توسط پيوندهاي قطبي به مارپيچ پروتئيني متصل شده است. ويروس موزائيک تنباکو نمونه اي از اين دسته ويروس هاست.
لفاف: در برخي موارد غشاي سلولي ميزبان براي محافظت ويروس به دور ويروس کشيده مي شود؛ ممکن است غشاي خارجي سلول يا غشاي ياخته براي اين امر به کار رود. اين غشاي سلولي به عنوان لفاف چربي خارجي سلول در مي آيد. روي اين غشا را پروتئين هايي که از روي ژنوم ويروس و نيز ميزبان کد شده اند مي پوشاند. غشاي چربي و هر گونه کربوهيدرات روي آن مستقيما از سلول ميزبان گرفته مي شود . ويروس هاي آنفلوآنزا و HIV چنين ساختاري دارند.
چندين وجهي: ويروس هاي چندين وجهي (icosahedral) مهم ترين ويروس هاي سلول هاي جانوري هستند. اين ويروس ها ساختاري چندين وجهي يا نزديک به کره دارند. چندين وجهي منظم راه حل بهينه طبيعت براي ساختن پوسته اي بسته متشکل از زير واحدهاي همسان است. کمترين تعداد كپسومر مورد نياز براي ساخت يك چندين وجهي منظم، 12 تاست. هر کپسومر شامل پنج زير واحد همسان است. برخي ويروس ها بيش از 12 کپسومر در چندين وجهي خود دارند.
ساختارهاي پيچيده تر: برخي از ساختارهاي پيچيده تر نيز در ميان ويروس ها ديده مي شود. مثلا کپسيدهايي که نه کاملا مارپيچ هستند، نه چندين وجهي اند و بعضا داراي دم هاي پروتئيني با ديواره هاي پيچيده خارجي هستند. برخي باکتريوفاژها داراي سرهاي چند وجهي و دم مارپيچي هستند. اين دم به عنوان يک سرنگ مولکولي عمل مي کند که ژنوم ويروس را به سلول باکتري تزريق مي کند.

منبع: دانستنيها-ش27