فيروس

الفيروساتأوالحُمَات، مفردهافيروسأوالحُمَة(باللاتينية:Virus) وتعني فيروس في اليونانية «ذيفان» أو «سم»، وهوعامل ممرضصغير لا يمكنه التكاثر إلا داخل خلايا كائن حي آخر. الفيروسات صغيرة جدًا ولا يمكن مشاهدتهابالمجهر الضوئي. تصيب الفيروسات جميع أنواع الكائنات الحية، منالحيواناتوالنباتاتاٍلىالبكتيرياوالعتائق.على الرغم من أن هناك الملايين من الأنواع المختلفة،لم يتم وصف إلا حوالي 5.000 من الفيروسات بالتفصيل،وذلك منذ الاٍكتشاف الأوليلفيروس تبرقش التبغمن قبلمارتينوس بيجيرينكعام1898.الفيروسات موجودة تقريبًا في كلالنظم الإيكولوجيةعلى الأرض، وتعتبر هذه الهياكل الدقيقة (الفيروسات) الكيان البيولوجي الأكثر وفرة في الطبيعة.دراسة الفيروسات معروفةبعلم الفيروسات، وهو تخصص فرعي فيعلم الأحياء الدقيقة.
خلافاللبريوناتوأشباه الفيروسات، تتكون الفيروسات من جزأين أو ثلاثة: كل الفيروسات لهامورثاتمكونة منالدناأوالرنا، (جزيئاتطويلة تحمل المعلومات الجينية) كما لهاغلافبروتينييحمي هذهالجينات، وبعضها محاطة بغلاف دهني يحيط بها عندما تكون خارج الخلية المضيفة. أشباه الفيروسات لا تملك غلافًابروتينيًاوالبريونات ليس لهادناأورنا.
تختلف أشكال الفيروسات من بسيطةكاللولبيةوعشرونية الوجوه، اٍلى بُنَى معقدة جدًا. معظم الفيروسات أصغر منالبكتيرياالمتوسطة بحوالي مائة مرة. يبقى أصل الفيروسات فيتاريخ تطور الحياةغير واضح، بعضها ربماتطورمنالبلازميدات(جزيئات من الدنا يمكنها الاٍنتقال من خلية لأخرى) في حين يمكن لأخرى أن تكون تطورت من البكتيريا. في التطور الفيروسات عامل مهم فينقل الجينات الأفقي، مما يزيدالتنوع الجيني.
تنتشر الفيروسات بالعديد من الطرق: فيروسات النبات تنتقل من نبات إلى آخر غالبًا عن طريق الحشرات التي تتغذى علىالنسغ، مثلالمن، في حين أن فيروسات الحيوان يمكن أن يحملها دمالحشرات الماصة(مثل البعوض) المعروفة باسمالنواقل.فيروس الاٍنفلونزاينتشر عن طريق السعال والعطس.
الفيروسة العجلية المسببةلالتهاب المعدة والأمعاءالفيروسي تنتقل عبرالطريق الفموي الشرجيوتنتقل كذلك من شخص إلى آخر عن طريق الاتصال، وتدخل الجسم مع الطعام أو الماء.
فيروس نقص المناعة البشريةهو واحد من الفيروسات المنقولة عنطريق الجنس، أو التعرض لدم مصاب بالعدوى (مثلًا عن طريق الحقن).
العدوى الفيروسية لدى الحيوانات تثيرالاستجابة المناعيةالتي عادة ما تقضي على هذا الفيروس المعدي. هذه الاستجابة المناعية يمكن أيضًا أن تكون ناتجة عناللقاحاتوالتي تمنح حصانة ضد الإصابة بفيروس معين. ومع ذلك، بعض الفيروسات مثلفيروس نقص المناعة البشريةوتلك التي تسببالالتهاب الكبدي الفيروسييمكنها التملص من هذه الاستجابة المناعية، وتسببالتهابات مزمنة. الكائنات المجهرية أيضا تملك دفاعات ضد العدوى الفيروسية، مثلنظم تعديل القيد.
لا يوجدللمضادات الحيويةأي تأثير على الفيروسات لذا تم تطوير بضعةأدوية مضادة للفيروسات، نظرًا لوجود عدد قليل من الأهداف لهذه العقاقير لتتداخل معه فهي قليلة نسبيًا. هذا لأن الفيروس يعيد برمجة خليته المضيفة لإنتاج فيروسات جديدة، وجعل تقريبًا كل البروتينات المستعملة في هذه العملية جزء طبيعي من الذات، مع عدد قليل فقط من البروتينات الفيروسية.
الكلمة مناللاتينيةvirus تشير إلىسم قاتلوغيره من المواد الضارة، أول اٍستعمال لها في الاٍنجليزية كان سنة 1392.أما معناها «العامل المسبب للأمراض المعدية» فاستعمل لأول مرة سنة1728،وذلك قبل اكتشاف الفيروسات من قبلديمتري إيفانوفسكيفي عام 1892. في الأخير صفة viral (فيروسي) تعود لعام 1948.
مصطلح virion (فيريون) يستخدم أيضا للدلالة على الجسم الفيروسي المعدي الوحيد. ومجموعهافيروسات.
اكتشفت الفيروسات صدفة في أثناء إجراء العالمأدولف مايرسنة 1883 بحوثًا على تبرقش أوراق التبغ، فتوصل إلى وجود دقائق أصغر من البكتيريا تسبب المرض. عام 1884، قامعالم الأحياء الدقيقةالفرنسيشارل شمبرلندباختراع مصفاة (تعرف اليومبمصفاة شمبرلندأو مصفاة شمبرلند-باستور) مع مسام أصغر من البكتيريا. وبالتالي، يمكنه تمرير محلول يحتوي على البكتيريا وتصفيته وإزالتها تمامًا منه.
تمكن العالم الروسيديمتري إيفانوفسكيسنة 1892م من تصفية عصارة أوراق التبغ المصابة باستخدام مرشحات خاصة لا تسمح للبكتيريا بالمرور، ومسح بها اوراق غير مصابة فلاحظ إصابتها. وهو أول من أطلق عليها اسم فايرس (ويعني باللاتينية السم وهي عبارة عن جزيئات بسيطة وصغيرة في الحجم)، أظهرت تجاربه أن أوراق نبات التبغ المصابة بعد سحقها ما زالت معدية بعد الترشيح. اقترح ايفانوفسكي أنه قد يكون سبب العدوى مادة سامة تنتجها البكتيريا لكنه لم يتابع هذه الفكرة.في ذلك الوقت كان يعتقد أنه يمكن الإبقاء على جميع العوامل المعدية فوق المصافي وتنميتها على أوساط غذائية (كان هذا جزء من النظرية الجرثومية للمرض).في عام 1898، كرر عالم الجراثيم الهولنديمارتينوس بيجيرينكالتجارب وأصبح على قناعة بأن المحلول الناتج عن التصفية يضم شكلًا جديدًا من العوامل المعديةولاحظ أن هذا العامل أصاب فقط الخلايا التي في منطقة التبرقش، لكن تجاربه لم تظهر له أنه مكون من جسيمات لذا قام بتسميتهالعامل الجرثومي الذائب(contagium vivum fluidum) ثم عاد واستخدم اسم فيروس فيما بعد.بيجيرينك ساند نظرية كون الفيروسات سائلة في الطبيعة وهي نظرية فقدت مصداقيتها في وقت لاحق من قبلوندل ستانليالذي أثبت وجود جسيمات.في نفس السنة اكتشف كل من العالمانفريدريك لوفلروبول فروشأول فيروس يصيب الحيوان وهوفيروس الحمى القلاعية.
مع مطلع القرن 20 اكتشف عالم الجراثيم الإنجليزيفريدريك توارتمجموعة من الفيروسات تصيب البكتيريا، تسمى الآنالعاثياتوقد وصفها عالم الجراثيم الكندي-الفرنسيفيليكس دهيريلبأنها الفيروسات التي عند إضافتها إلى البكتيريا علىأغارتنتج مناطق من البكتيريا الميتة واكتشف أن أعلى التخفيفات من هذه الفيروسات (أقل تركيز للفيروس) بدلًا من قتل جميع البكتيريا يشكل مناطق منفصلة من الكائنات الميتة. قام فيليكس بحساب عدد هذه المناطق وضربه في معامل التخفيف ما سمح له بحساب عدد الفيروسات في المحلول الأصلي المخفف.وقد بشر بالعاثيات كعلاج محتمل للأمراض مثلالتيفوئيدوالكوليرالكن هذه البشارة نسيت مع تطويرالبنسلين. دراسة العاثيات أعطت إشارات حول تبديل وإيقاف الجينات واعتبرت آلية مفيدة لإدخال جينات أجنبية إلى البكتيريا.
بحلول نهاية القرن 19، تم تعريف الفيروسات من حيث العدوى وقدرة تصفيتها وكذا حاجتها لمضيف حي. وقد نمت الفيروسات فقط في النباتات والحيوانات. في عام 1906، ابتكرروس جرانفيل هاريسونطريقة لزراعةالأنسجةفياللمفوفي عام 1913 استخدمإ. ستينهاردتوزملائه هذه الطريقة لتنمية فيروسالوقسفي أجزاء من أنسجة قرنيةخنزير غينيا.في عام 1928 قامهـ. ب. ميتلاندوم. س. ميتلاندبتنمية فيروس الوقس في معلق كلى الدجاج المفروم، لم تعتمد طريقتهم على نطاق واسع حتى 1950 حيث كانت تزرعالفَيْروسَةِ السِّنْجابِيَّةأو ما يعرف بفيروس شلل الأطفال (الفيروس المسبب لشلل الأطفال) على نطاق واسع لإنتاج اللقاحات.
في عام 1931 جاءت انطلاقة أخرى عندما قام عالم الأمراض الأمريكيأرنست وليام غودباستيربتنمية الأنفلونزا وفيروسات عدة أخرى في بيض الدجاج المخصب.عام 1949 قام كل منجون إندرزوتوماس ولروفردريك روبنزبتنميةفيروس شلل الأطفالفي خلايا الجنين البشري، ليكون أول فيروس نمى دون استخدام أنسجة صلبة لحيوانات أو بيض. مكن هذا العمليوناس سولكمن تقديم لقاح فعال ضد شلل الأطفال.
تم الحصول على الصور الأولى للفيروسات بعد اختراعالمجهر الإلكترونيفي عام 1931 من قبل المهندسين الألمانيينإرنست روسكاوماكس كنول.في عام 1935 قام عالم الفيروسات والكيمياء الحيوية الأميركيوندل ستانليبدراسةفيروس تبرقش التبغووجد أنه يتألف في معظمه من البروتين، بعد ذلك بوقت قصير، تم فصل هذا الفيروس إلى جزئين (بروتين ورنا).كان فيروس تبرقش التبغ أول فيروس تتمبلورتهوأمكن بالتالي أن تكون بنيته واضحة بالتفصيل. تم الحصول على أول صورحيود الأشعة السينيةللفيروس المبلور من قبل برنال وفانكيشين عام 1941. على أساس صورها، اكتشفتروزاليند فرانكلينبنيةالدناالكامل للفيروس في عام 1955.في نفس السنة بينهاينز فرانكل كونراتوروبلي كوك وليامزأنرنافيروس تبرقش التبغ النقي ومعطفه البروتيني يمكن أن يجتمعا بحد ذاتهما لتشكيل فيروسات فعالة، مما يوحي بأن هذه الآلية البسيطة ربما كانت الوسائل التي تم إنشاؤها من قبل الفيروسات داخل الخلايا المضيفة.
كان النصف الثاني للقرن العشرين العصر الذهبي لاكتشاف الفيروسات حيث عثر على 2000 نوع وهي معظم الفيروسات المعترف بها لدى الحيوان والنبات والبكتيرية خلال هذه السنوات.عام 1957 تم اكتشافالفيروس الشرياني الخيليومسببالإسهال الفيروسي عند الأبقار(الحمة الطاعونية). تم اكتشاففيروس الالتهاب الكبدي الوبائي بمن قبلباروخ بلومبرغفي عام 1963، وصفهوارد تيمنأول فيروس قهقري عام 1965.
الانزيم المفتاح للفيروسات القهقرية (المنتسخة العكسية) والذي يستخدم لترجمةرناهاإلى دنا وصف لأول مرة عام 1970 بشكل مستقل من قبلهوارد تيمنوديفيد بلتيمور.في عام 1983 عزل فريقلوك مونتانييهمنمعهد باستيرفيفرنسالأول مرة الفيروس القهقري المعروف الآنبفيروس نقص المناعة البشرية.
واكتشف العالمانولتر ريدوجيمس كارولأول فيروس يصيب الإنسان وهوفيروس الحمى الصفراء.
تعتبر الفيروسات إحدى أهم المعضلات التي تواجه التصنيف الحيوي فهي لا تمثل كائنات حية لذلك توصف غالبًا بالجسيمات المعدية لكنها بالمقابل تبدي بعض خصائص الحياة مثل القدرة على التضاعف والتكاثر بالاستعانةبخلاياالمضيف التي تم السيطرة عليها. تقوم الفيروسات بالاستعانة بآليات الخلايا الحيوية عن طريق دسالدناأوالرناالفيروسي ضمن المادة الوراثية للخلايا الحية. لكن بالمقابل الفيروسات لا تتحرك ولا تقوم بعملياتاستقلابأوتحللمن تلقاء نفسها، إنها في منطقة وسطى بينالحياةواللاحياة (يبقى تعريفالحياةنفسه غير محدد بدقة، فبعض الجسيمات مثلريكتسياتبدي مظاهر الحياة واللاحياة أيضاً).
قد تكون الفيروسات موجودة منذ تطور الخلايا الحية الأولى فهي توجد حيث وجدت الحياة.إلا أن أصلها غير واضح لأنها لم تشكل حفريات، لذلكفالتقنيات الجزيئيةكانت وسيلة مفيدة للغاية للتحقيق في كيفية نشوئها.هذه التقنيات تعتمد على توافرالدناأوالرناالفيروسي القديم، لكن لسوء الحظ فإن معظم الفيروسات التي تم حفظها وتخزينها في المختبرات تعود لأقل من 90 عاما.هناك ثلاث فرضيات رئيسية تحاول تفسير نشأة الفيروسات:
فرضية التقهقر
وتنص على أنه ربما كانت الفيروسات خلايا صغيرةتتطفلعلى الخلايا الأكبر. بمرور الوقت، فقدت الجينات التي لا تحتاج إليها في التطفل. يدعم هذه الفرضية بكتيرياالريكتسياوالكلاميدياالتي هي خلايا حية يمكنها التكاثر فقط داخل خلية مضيفة مثل الفيروسات. واعتمادها على التطفل من المحتمل أن يكون هو سبب خسارة الجينات التي تمكنها من البقاء على قيد الحياة خارج الخلية. هذا ما يسمى أيضًا فرضية الانحطاط.
أي أن الفيروسات نشأت نتيجة تطور رجعي لكائنات دقيقة كانت تعيش معيشة حرة، فأصبحت كائنات متطفلة على الحياة الخلوية وتطورت رجعيًا لتفقد أشكالها وتراكيبها الأصلية ثم أصبحت جزيئات متطفلة إجباريًا على كائنات أخرى (فيروسات).
فرضية المنشأ الخلوي
و تنص على أن بعض الفيروسات قد تطورت من أجزاء «ناجية» من الدنا أو الرنا لجينات وراثية لكائنات أكبر. الدنا الناجي يمكن أن يأتي منالعناصر الوراثية المتحركةمثلالبلازميداتأوالينقولات، سميت أولًا «جينات القفز»، اٍكتشفت فيالذرةمن قبلبربرة مكلنتوكعام 1950.وهذا مايسمى أحيانًا فرضية التشرد.
فرضية التطور المشترك
وتنص على أنه قد تكون الفيروسات تطورت من جزيئات معقدة من البروتينوالأحماض النوويةفي نفس الوقت الذي ظهرت للمرة الأولى الخلايا على سطح الأرض واٍعتمدت على الحياة الخلوية لعدة ملايين من السنين.
أشباه الفيروساتهي جزيئات الرنا التي لا تصنف على أنها فيروسات لأنها تفتقر لغشاء بروتيني، ومع ذلك، لديها الخصائص التي تشترك فيها العديد من الفيروسات وغالبًا ما تسمى عوامل شبه فيروسية.
تعتبر أشباه الفيروسات المسبب الرئيسي للأمراض لدى النباتات،لكنها لا تشفر للبروتينات بل تتفاعل مع الخلايا المضيفة وتستعمل آلية المضيف من أجل تكرارها (تكاثرها).فيروس التهاب الكبد دالبشري لهجينومرنامماثل لأشباه الفيروسات لكن له غشاء بروتيني مشتق من فيروس التهاب الكبد ب، اٍذا فهو فيروس معيب ولا يمكنه التكرار اٍلا بمساعدة فيروس التهاب الكبد ب.بالمثل،الفيروس الآكل'سبوتنيك' يعتمد علىالفيروس المحاكي، الذي يصيبأواليالشوكميبة الكاستيلانية.هذه الفيروسات التي تعتمد على وجود أنواع أخرى من الفيروسات في الخلايا المضيفة تسمىتوابعوربما تمثل مرحلة تطورية وسيطة بين أشباه الفيروسات والفيروسات.
في الماضي كانت هناك مشكلات مع كل هذه الفرضيات: فرضية التقهقر لم تفسر لماذا حتى أصغر الطفيليات الخلوية لا تشبه الفيروسات في أي شكل من الأشكال. فرضية النجاة (فرضية المنشأ الخلوي) لا تفسر القفيصة المعقدة وغيرها من البنى على جزيئات الفيروس. فرضية الفيروس الأولى تتعارض مع تعريف الفيروسات في أنها تتطلب خلايا مضيفةفمن المتعارف عليه الآن أن الفيروسات لها أصول تسبق تاريخ مختلف أشكال الحياة فيالنطاقات الثلاثةوقد أدى هذا الاكتشاف إلى إعادة علماء الفيروسات المعاصرين النظر في تقييم هذه الفرضيات الكلاسيكية الثلاثة.
الدليل على عالم سلفي من خلايا الرناوالتحليل الحاسوبي لتسلسل دنا الفيروس والمضيف أعطت فهم أفضل للعلاقات التطورية بين أنواع مختلفة من الفيروسات ويمكنها أن تساعد بذلك على تحديد أسلاف الفيروسات الحديثة. حتى الآن لم تثبت هذه التحليلات صحة أي من هذه الفرضيات.مع ذلك يبدو من غير المحتمل أن جميع الفيروسات المعروفة حاليا لها سلف مشترك فربما تكون نشأت على مراحل في الماضي من قبل آلية معينة أو أكثر.
البريوناتهي جزيئات بروتين معدية لا تحتوي على دنا أو رناتسبب عدوى في الأغنام تسمىالراعوشواعتلال الدماغ الاسفنجي البقريلدى الأبقار، لدى الإسان تسبب داءكوروومرض كروتزفيلد جاكوبوداء غيرستمان-ستراوس.يمكن للبريونات التكرار لأن بعض البروتينات يمكن أن توجد في شكلين مختلفين والبريون يغير الشكل الطبيعي لبروتين المضيف إلى شكل البريون وهذا يطلق سلسلة من ردود الفعل حيث كل بروتين بريون يحول العديد من بروتينات المضيف إلى بريونات جديدة وهذه البريونات الجديدة تعمل على تحويل المزيد من البروتينات إلى بريونات. على الرغم من أنها تختلف اختلافا جوهريا عن الفيروسات وأشباه الفيروسات أعطى اكتشاف البريونات مصداقية لفكرة أن الفيروسات يمكن أن تكون قد تطورت من التكرار الذاتي للجزيئات.
اٍختلفت الآراء حول كون الفيروساتكائنات حيةأو بنى عضوية تتفاعل معها. فتم وصفها بالكائنات على حافة الحياة،نظرًا لأنها تشبه الكائنات الحية باٍمتلاكها جينات وتتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي،وتتكاثر عن طريق اٍنشاء نسخ متعددة لنفسها بواسطة التجميع الذاتي. على الرغم من أن لها جينات اٍلا أنها لا تملك بنية الخلية، التي غالبًا ما ينظر إليها على أنها الوحدة الأساسية للحياة. ليس للفيروساتأيضخاص بها، بل تتطلب خلية مضيفة لاٍنتاج مواد جديدة. لذلك لا يمكن استنساخها خارج الخلية المضيفة (أنواع من البكتيريا مثلالكلاميدياوالركتسياتتعتبر كائنات حية رغم كونهما يشتركان مع الفيروسات في هذه الخاصية). أشكال الحياة المقبولة تستخدمالانقسام الخلويللتكاثر، في حين أن الفيروسات تتجمع عفويا داخل الخلايا. تختلف عن النمو الذاتيللبلوراتلأنها ترث طفرات جينية في حين تخضع للاٍنتقاء الطبيعي. التجميع الذاتي للفيروس داخل الخلية المضيفة له تأثير على دراسةأصل الحياة، فهو يضفي مزيدًا من المصداقية على الفرضية القائلة بأن الحياة قد بدأت بتجميع ذاتي لجزيئات عضوية.
من الضروري زراعة الفيروسات والتي يمكن أن تتكاثر فقط داخل الخلايا الحية من أجل فهم أفضل لتكوينها البيولوجي، تضاعفها ودورة تكاثرها وخاصة من أجل تحضير اللقاحات. تزرع الفيروسات التي تصيب الخلايا حقيقية النواة في مزارع خلوية تم الحصول عليها من أنسجة حيوانية أو نباتية. يتم استزراع الخلايا في إناء من الزجاج أو البلاستيك ثم يتم إصابتها بالفيروس المراد دراسته، يمكن زراعة الفيروًسات الحيوانية في البيض الحامل وأحيانا في الحيوانات عندما تكون الزراعة مستحيلة في المختبر. يمكن زراعة الفيروسات البكتيرية في مزارع بكتيريا حساسة لها. يمكن أيضا أن تنمو الفيروسات النباتية على أنسجة نباتية أُحادِيُّة الطَّبَقَة، معلقات خلوية أو على النباتات بأكملها.
يمكن قياس الفيروس كميًّا بطرق مختلفة، يمكن عدهم مباشرة بفضل المجهر الإلكتروني. في حالة الفيروسات البكتيرية يتم استخدام تقنية اللوحات (النطاقات) لتقدير عدد الفيروسات في المعلق. يتم إضافة معلق مخفف للفيروس على معلق بكتيري ثم يتم تقسيم الكل علىعلب بتري. بعد الزرع تظهر نطاقات (مناطق شفافة) على سطح الأغار نتيجة تدمير بكتيريا والبكتيريا المجاورة لها بواسطةالفريون.
يمكن عزل الفيروسات بطرق مختلفة للكيمياء الحيوية (تَنْبيذٌ تَفْريقِيّ، الترسيب، التمسيخ، الهضم الأنزيمي).
تتألف الفيروسات من مجموعة واسعة من الأشكال والأحجام، تسمىالمورفولوجيا. عموما الفيروسات أصغر بكثير من البكتيريا. معظم الفيروسات التي خضعت للدراسة يتراوح قطرها بين 10 و 300نانومتر. بعضالفيروسات الخيطيةلها طول اٍجمالي يصل إلى 1400 نانومتر; أقطارها حوالي 80 نانومتر.لا يمكن رؤية الفيروساتبالمجهر الضوئيلذا اٍستخدمالمجهر الإلكترونيلرؤيتها.
لزيادة التباين بين الفيروسات والخلفية، تستخدم كثافة الاٍلكترون. هذه هي حلول أملاح المعادن الثقيلة، مثلتنجستنالذي يبعثر الاٍلكترونات من المناطق المغطات بالتلوين. تبقى التفاصيل الدقيقة غامضة عندما تغطى الفيروسات بالتلوين (التلوين الاٍيجابي).التلوين السلبييتغلب على هذه المشكلة بتلوين الخلفية فقط.
جزيء الفيروس الكامل يعرف باٍسم فيريون، يتكون من حمض نووي محاط بغلاف واقي بروتيني يسمى القفيصة، هذه الأخيرة مكونة من وحدات بروتينية متماثلة تسمىالقسيمات القفيصية.الفيروسات يمكن أن يكون لها «غلاف» دهني مستمد من غشاء الخلية المضيفة. القفيصة مصنوعة من البروتينات المشفرة بواسطة الجينوم الفيروسي وشكلها يستعمل كأساس للتمييز المورفولوجي بين الفيروسات.الوحدات البروتينية المشفرة فيروسيًا تتجمع ذاتيا لتشكيل القفيصة، عموما تتطلب وجود الجينوم الفيروسي. مركب فيروسي يشفر البروتينات التي تساعد في بناء القفيصة. البروتينات المرتبطة بالأحماض النووية تعرفبالبروتينات النووية، والاٍرتباط بين بروتينات القفيصة الفيروسية والحمض النووي الفيروسي تسمى القفيصة المنواة. يمكن دراسة القفيصة وكافة بنية الفيروس شكليا باٍستعمالمجهر الطاقة الذرية.عموما، هناك أربعة أنواع رئيسية لمورفولوجية الفيروس:
حلزونيةهذه الفيروسات مكونة من نوع وحيد منالقسيمات القفيصيةالمكدسة حول محور مركزي لتشكل بنية حلزونية، قد يكون لها تجويف مركزي، أو بشكل أنبوب مجوف. هذا الترتيب ينتج فيريونات بشكل قضيبي أو خيطي: يمكن أن تكون قصيرة وصلبة أو طويلة ومرنة للغاية. المادة الوراثية، عموما رنا وحيد السلسلة لكن الدنا أحادي السلسلة في بعض الأحيان ينضم للبروتين الحلزوني الشكل بواسطة التفاعلات بين الحمض النووي السلبي والبروتين الموجب. اٍجمالا، طول القفيصة الحلزونية مرتبط بطول الحمض النووي بداخلها وطولها يعتمد على حجم وترتيبالقسيمات القفيصية. ودراسةفيروس تبرقش التبغهو مثال على الفيروسات الحلزونية.
عشرونية الوجوهمعظم فيروسات الحيوانات عشرونية الوجوه أو شبه كروية مع تناظر عشروني الوجوه.عشروني الوجوهالعادي هو السبيل الأمثل لتشكيل هيكل مغلف من الوحدات المتطابقة. الحد الأدنى لعددالقسيمات القفيصيةالمطلوب هو اٍثنا عشر، وكل واحدة مكونة من 5 تحت وحدات متطابقة. العديد من الفيروسات، مثل فيروس الروتا، له أكثر من 12قسيم قفيصيويبدو كرويا. القسيم القفيصي في القمم تحيط به خمسة قسيمات قفيصية أخرى تسمىبنتونات. القسيم القفيصي على وجوهه الثلاثة محاط ب 6 قسيمات قفيصية أخرى تسمىهيكسونات
مغلفةبعض الأنواع من الفيروسات تغلف نفسها بأحدالأغشية الخلويةالمعدلة، اٍما الغشاء الخرجي المحيط بالخلية المصابة أو الأغشية الداخلية مثل الغشاء النوويوالشبكة الهيولية، هذا ما يكسبها طبقة دهنية ثنائية خارجية تعرفبالغلاف الفيروسي. هذا الغشاء مرصع ببروتينات مشفرة بواسطة جينوم الفيروس وجينوم الخلية المضيفة; الغشاء الدهني وكل الكربوهيدرات تنبع من المضيف. فيروس الإنفلونزا وفيروس نقص المناعة البشرية يستخدمان هذه الإستراتيجية. معظم الفيروسات المغلفة تعتمد على الغلاف لنقل العدوى.
معقدةهذه الفيروسات تمتلك قفيصة ليست محض حلزونية ولا محض عشرونية الوجوه، قد تمتلك هياكل إضافية مثل الذيول البروتينية أو جدار خارجي معقد. بعض العواثي مثلعاثية الأمعاء T4لها بنية معقدة مكونة من رأس عشروني الوجوه وذيل حلزوني، التي قد يكون لها قاعدة لوحة سداسية مع ألياف ذيل بروتينية بارزة. عمل بنية الذيل هذه تشبه حقنة جزيئية (الاٍرتباط بالبكتيريا ومن ثم حقن الجينوم الفيروسي داخل الخلية).
الفيروسات الجدريةكبيرة، معقدة ولها مورفولوجيا غير عادية. الجينوم الفيروسي مرتبط ببروتينات داخل بنية قرص مركزي يعرفبالنوواني. النوواني محاط بغشاء وجسيمين جانبيين مجهولي الوظيفة. الفيروس له غشاء خارجي مرصع بطبقة سميكة من البروتينات على سطحه. الفيريون عموما له شكل معوج قليلا، يتراوح من الشكل البيضوي اٍلى شكل اللبنة.
الفيروسات المحاكيةهي أكبر الفيروسات المعروفة، يبلغ قطرقفيصتها400نانومتر. طول خيوط البروتين 100نم، تبدو تحت المجهر الاٍلكتروني سداسية الشكل لذلك فالقفيصة على الأرجح عشرونية الوجوه.
بعض الفيروسات التي تصيبالعتائقلها بنى معقدة غير مرتبطة بأي شكل من أشكال الفيروسات، مع طائفة واسعة من الأشكال غير العادية، تتباين من هياكل مغزلية الشكل حتى الفيروسات التي تشبه قضبان التوصيل،القطرةأو القارورة. فيروسات عتائق أخرى تشبه العواثي المذيلة، ويمكن أن يكون لها هياكل متعددة للذيل.
يمكن أن نرى التنوع الكبير للهياكل الجينومية من خلال الأنواع الفيروسية؛ فهي كمجموعة تحتوي على تنوع جينومي هيكلي أكبر من النباتات، الحيوانات، العتائق أو البكتيريا. هناك الملايين من أنواع الفيروسات المختلفة؛فقط حوالي 5,000 منها وصفت بالتفصيل.تحتوي الفيروسات اٍما على دنا أو رنا وتسمى فيروسات الدنا أو فيروسات الرنا على التوالي. حتى الآن معظم الفيروسات هي ذات رنا. الفيروسات النباتية تميل لاٍمتلاك رنا أحادي السلسلة والعواثي تميل لاٍمتلاك دنا ثنائي سلسلة.
جينومات الفيروسات يمكن أن تكون حلقية كما هو الحال فيالفيروسات التورامية، خطية كما فيالفيروسات الغدانية. نوع الحمض النووي لا صلة له بشكل الجينوم.
بين فيروسات الرنا، الجينوم في كثير من الأحيان مقسم إلى أجزاء منفصلة داخل الفيريون ويسمى مجزأ، عموما كل جزء يشفر بروتين واحد وعادة ما تكون (الأجزاء) موجودة في قفيصة واحدة معا. مع ذلك ليس من الضروري تواجد جميع الجزيئات في نفس الفيريون ليكون الفيروس معدي والمثال على ذلكفيروس بروم الفسيفسائيوالعديد من الفيروسات النباتية الأخرى.
بغض النظر عن نوع الحمض النووي للفيروس، الجينوم يكون دائما إما أحادي أو ثنائي السلسلة. الجينوم أحادي السلسلة يتألف من أحماض نووية مفردة وله شكل يشبه نصف سلم مقسوم إلى نصفين متساويين في حين الجينوم ثنائي السلسلة يتألف من زوجين متكاملين من الأحماض النووية وله شكل السلم. بعض عائلات الفيروسات مثلالفيروسات الكبديةلها جينوم ثنائي السلسلة جزئياً وأحادي السلسلة في الباقي.
بالنسبة لمعظم الفيروسات مع جينوم الرنا وبعض الفيروسات ذات الجينوم دنا أحادي السلسلة، يقال أن السلسلة الأحادية تكون إماموجبة أو سالبة الاتجاهاعتمادا على كونها مكملةلمرسال الحمض الريبي النووي(mRNA) الفيروسي أو لا. الرنا الفيروسي موجب الاتجاه يكون في نفس اتجاهمرسال الحمض الريبي النوويالفيروسي وبالتالي يمكن فوراً ترجمت جزء منه على الأقل من قبل الخلية المضيفة. الرنا الفيروسي السالب الاتجاه يكملمرسال الحمض الريبي النوويالفيروسي وبالتالي يجب تحويله إلى رنا موجب الاتجاه بواسطةالرنا المعتمدة على بوليميراز الرناقبل الترجمة. تسمية دنا الفيروسات ذات الجينوم أحادي السلسلة تشبه تسميات الرنا وفيها يكونالطرف المشفرلمرسال الحمض الريبي النووي(mRNA) مكمل له (-) والطرف غير المشفرنسخة منه (+).مع ذلك هناك عدة أنواع من الدنا والرنا الفيروسي أحاديي السلسلة تمر بمراحل ثنائية السلسلة أثناء تكرارها والأمثلة على ذلكالفيروسات التوأمية(فيروس نباتي أحادي سلسلة الدنا)والفيروسة الرملية(فيروس حيواني أحادي سلسلة الرنا).
يختلف حجم الجينوم اختلافا كبيرا بين الأنواع فأصغر جينوم فيروسي يشفر لاثنين فقط من البروتينات وحجم الجينوم فقط 2كيلو قاعدة(الفيروسات الحلقية) في حين أكبرها حجم جينومه أكثر من 1.2ميجا قاعدةويشفر لأكثر من 1000 بروتين (الفيروس المحاكي).فيروسات الرنا عموما لها جينوم أصغر حجما من فيروسات الدنا بسبب معدل خطأ أعلى عند التكرار وحد أقصى أعلى معلوم للحجم.فوق هذا الأخطاء في الجينوم عند التكرار تجعل الفيروس غير مجدي أو غير قادر على المنافسة. لتعوض ذلك تمتلك فيروسات الرنا غالباً جينوم مجزأ (جينوم مقسم إلى جزيئات أصغر) وهذا بالتالي يقلل فرص عجز الجينوم بأكمله عند حدوث خطأ في جزء واحد من الجينوم. في المقابل لدى فيروسات الدنا عموما جينوم أكبر بسبب الدقة العالية لإنزيمات تكرارها.الفيروسات ذات الدنا أحادي السلسلة تشكل استثناء لهذه القاعدة فمعدل الطفرات لهذه الجينومات يمكن أن يقارب حالة الرنا أحادي السلسلة.
يخضع التغيير الوراثي للفيروسات لآليات عدة تشمل عملية تسمىالانحراف الوراثيحيث تتحول القواعد الفردية في الدنا أو الرنا إلى قواعد أخرى. معظم نقاط الطفرات هته هي «صامتة» (لا تغير البروتين الذي يشفر له الجين) ولكن يمكن لأخرى أن تمنح مزايا تطورية مثل مقاومةللعقاقير المضادة للفيروسات.الزيحان المستضدييحدث عندما يكون هناك تغيير كبير في الخريطة الجينية للفيروس وهذا يمكن ان يكون نتيجةللتأشيب الجينيأوإعادة تشكيل الفيروس. عندما يحدث هذا مع فيروسات الإنفلونزا، قد تنتججوائح.فيروسات الرنا موجودة في كثير من الأحيان كشبه-أنواع أو أسراب من الفيروسات من نفس النوع ولكن مع اختلافات قليلة في تسلسل نوكليوزيدات الجينوم. تمثل هذه الشبه-أنواع هدفاًً رئيسيا للانتقاء الطبيعي.
الجينوم المجزأ يمنح مزايا تطورية إذ يمكن لسلالات مختلفة من الفيروس ذات الجينوم المجزأ خلط ودمج الجينات لإنتاج سلالة فيروسات أو (نسل) لها خصائص فريدة من نوعها. وهذا ما يسمىإعادة التشكيلأوالجنس الفيروسي.
التأشيب الجينيهي العملية التي يتم بفضلها اقتطاع سلسلة من الدنا ومن ثم تضم إلى نهاية جزيء دنا مختلف، وهذا يمكن أن يحدث عندما تصيب الفيروسات الخلايا في وقت واحد ولقد أظهرت دراسة تطور الفيروسات أنالتأشبانتشرت في الأنواع التي شملتها الدراسة.والتأشب مشترك في كل من فيروسات الرنا والدنا.
لا تتكاثر الفيروسات عن طريقالاٍنقسام الخلوي، لأنها كائنات لا خلوية. بدلا من ذلك تستخدم التمثيل الغذائي للخلية المضيفة لإنتاج نسخ متعددة، وتقوم بتجميعها داخل الخلية.
دورة حياة الفيروستختلف بشكل كبير بين الأنواع لكن هناك 6 مراحل قاعدية لدورة حياة الفيروسات:
التأثيرات على الخلية المضيفةللفيروسات مجموعة واسعة النطاق من الآثار البنيوية والبيوكيميائية على الخلية المضيفةيطلق عليهاتأثير الاعتلال الخلوي.تؤدي معظم حالات العدوى بالفيروس في النهاية إلى وفاة الخلية المضيفة، تشمل أسباب الوفاة تحلل الخلية، تعديلات على سطح غشاء الخليةوالاستماتة.يتسبب كبح البروتينات الخاصة بالفيروس إلى وقف الأنشطة العادية للخلية مما يؤدي غالبا إلى موتها.
بعض الفيروسات لا تسبب أي تغييرات ظاهرة على الخلية المصابة. الخلايا التي بها فيروس كامن أوغير نشط تظهر علامات قليلة للعدوى وكثيرا ما تعمل بشكل طبيعي،هذا يسبب التهابات مستمرة يكون الفيروس نائماً خلالها لعدة شهور أو سنوات وهذا هو الحال غالبا معفيروسات الهربس.يمكن لبعض الفيروسات مثلفيروس إبشتاين-بارأن تحفز الخلايا على التكاثر دون التسبب في خباثة،في حين وضعت أخرى مثلفيروسات الأورام الحليميةضمن أسباب السرطان.
نطاق المضيفحتى الآن الفيروسات هي الطفيليات الأكثر وفرة على سطح الأرض ولقد أثبت أنها تصيب جميع أنواع الحياة الخلوية بما في ذلك الحيوانات والنباتات والبكتيريا. مع ذلك، لا يمكن لأنواع مختلفة من فيروسات أن تصيب سوى مجموعة محدودة من المضيفين والعديد من الأنواع محددة-المضيفين مثلاً فيروس الجدري يمكن أن يصيب فقط نوع واحد وهو في هذه الحالة البشر، ويقال أن لديه مجموعة ضيقة منالمضيفين. يمكن لفيروسات أخرى مثل فيروسداء الكلبأن يصيب أنواع مختلفة من الثدييات ويقال ان لديه مجموعة واسعة النطاق من المضيفين.
الفيروسات التي تصيب النباتات غير مؤذية للحيوانات في حين أغلب الفيروسات التي تصيب الحيوانات الأخرى غير مؤذية للبشر. ويقتصر نطاق استضافة بعضالعواثيعلى سلالة واحدة من البكتيريا ويمكن استخدامها لتتبع مصدر تفشي العدوى بواسطة طريقة تسمىتَنْميطٌ عاثَوِيّ.
يسعى التصنيف لوصف تنوع الفيروسات عن طريق تسميتها وتقسيمها اٍلى مجموعات على أساس التشابه. عام1962أندريه لووف،روبرت هورنيوبول تورنييكانوا أول من وضع وسائل لتصنيف الفيروسات، اٍستنادا على نظام التسلسل الهرمي.هذا النظام يستند في تصنيفه علىالشعبة،الطائفة،الرتبة،الفصيلة،الجنسوالنوع. صنفت الفيروسات وفقا لخصائصها المشتركة (ليس تلك المتعلقة بمضيفيهم) ونوع الحمض النووي المشكل لجينومها.فيما بعد أسستاللجنة الدولية لتصنيف الفيروسات.
طورتاللجنة الدولية لتصنيف الفيروساتنظام التصنيف الحالي وكتبت المبادئ التوجيهية التي ركزت على بعض خصائص الفيروسات للحفاظ على وحدة الفصيلة. تم وضع التصنيف الموحد (نظام عالمي لتصنيف الفيروسات) في التقرير السابع للجنة الدولية لتصنيف الفيروسات للمرة الأولى وأعتبرت الأنواع الفيروسية أدنى مرتبة في التصنيف الهرمي الفيروسات.ومع ذلك فقط جزء صغير من مجموع الفيروسات تمت دراسته، التحاليل التي أجريت على عينات من البشر وجدت أن حوالي 20% من متواليات الفيروسات المسترجعة لم تر من قبل. في حين عينات من البيئة، مثل مياه البحر ورواسب المحيطات، وجدت أن الأغلبية العظمى من المتواليات جديدة تماما.
الهيكل العام للتصنيف هو على النحو التالي:
في تصنيف عام2008للجنة الدولية لتصنيف الفيروسات وضعت خمس رتب هيالفيروسات الذنبية، الفيروسات الهربسية،الفيروسات السلبية الأحادية،الفيروسات العشيةوالفيروسات البيكورناوية. اللجنة الرسمية لم تميز بينالتحت أنواع،السلالاتوالعزلات. في المجموع هناك 5 رتب، 82 فصيلة، 11 تحت فصيلة، 307 جنس، 2,083 نوع وحوالي 3,000 نوع غير مصنفة بعد.
يعتمد نظام تصنيف بلتيمور على طريقة صنعالرنا المرسال. الفيروسات يجب أن تولد رنا رسول من جينومها لإنتاج البروتينات وتكرار نفسها، لكن تُستخدم آليات مختلفة لتحقيق هذا في كل عائلة من الفيروسات. الجينوم الفيروسي يمكن أن يكون أحادي أو ثنائي سلسلة الدنا أو الرنا، ويمكن أن تستخدم أو لاالمنسخة العكسية. بالإضافة لذلك، الفيروسات أحادية سلسلة الرنا إما أن يكوناتجاهها(+) أو معاكس للإتجاه (-). هذا التصنيف يضع الفيروسات في سبع مجموعات:
كمثال على تصنيف الفيروسات، فيروسالحماقوالفيروس النطاقي الحماقي، ينتميان لرتبة الفيروسات الهربسية، عائلةالفيروسات هربسية.
في الجدول التالي نلاحظ بعض الفروق والاختلافات بين الفيروسات والكائناتبدائيات النواةمثلالبكتيرياوالحقيقية النواةمثلالأوالي.
بشكل أكبر يصف الجدول التالي الاختلاف بين الفيروسات وكل منالبكتيرياوالريكتسياوالكلاميدياوالميكوبلازما
من بين أشهر الأمراض الفيروسية التي تصيب الإنسانالزكام،الإنفلونزا،الحماقوالهربس. الكثير من الأمراض الخطيرة مثلإيبولا،الإيدز،إنفلونزا الطيوروالسارستسببها فيروسات. القدرة النسبية للفيروسات في تسبيب المرض موضحة في اللفظفوعة. أمراض أخرى يجري التحقيق في ما إذا كان لديها أيضا فيروس مسبب للمرض مثل العلاقة الممكنة بينالفيروس الهربسي البشري 6(HHV6) وأمراض عصبية مثلمرض التصلب اللويحيومتلازمة التعب المزمن. هناك جدل حول قدرةفيروس بورنا، الذي كان يعتقد في السابق أنه يسبب الأمراض العصبية لدى الخيول، يمكن أن يكون مسؤول عن الأمراض النفسية عند البشر.
للفيروسات آليات مختلفة لكي تسبب المرض في كائن ما، ويعتمد ذلك بشكل كبير على نوع الفيروس. على المستوى الخلوي الآليات في المقام الأول تتمثل بتحلل الخلية وموتها. فيعديدات الخلاياإذا مات ما يكفي من الخلايا فإن الكائن الحي بأكمله سيبدأ بمعانات الآثار.
يمكن للفيروسات أن توجد داخل الجسم دون أن تكون مؤذية مع أنها في الأصل تسبب اضطراباتالاستتبابالصحي المؤدي إلى الأمراض. على سبيل المثال نأخذ بعين الاعتبار قدرةفيروس الحلأ البسيطالذي يسبيبالقرحة الزكاميةعلى البقاءكامناداخل جسم الإنسان. وهذا يسمى الكمونوهو ميزة لكلفيروسات الحلأبما في ذلكفيروس إبشتاين-بارالذي يسبب الحمى الغديةوالفيروس النطاقي الحماقيالذي يسببالحماق. معظم الناس أصيبوا بعدوى واحدة على الأقل من هذه الأنواع من فيروسات الهربس.ومع ذلك، قد تكون الفيروسات الكامنة مفيدة في بعض الأحيان، لأن وجود هذا الفيروس يمكن أن يزيد من المناعة ضد مسببات الأمراض البكتيرية مثلاليرسينية الطاعونية.من ناحية أخرىالحماقالكامن يمكن أن يعود في الحياة اللاحقة كمرض يسمىالقوباء المنطقية.
يمكن لبعض الفيروسات أن تسبب التهابات مزمنة (مدى الحياة) حيث يستمر تكرارها في الجسم على الرغم من آليات دفاع المضيف.هذا الأمر شائع فيالتهابات الكبد الوبائي بوالتهابات الكبد الفيروسي ج. يعرف الأشخاص المصابين إصابة مزمنة بالناقلين لأنهم يعملون بمثابة خزانات للفيروسات المعدية.في مجتمع به نسبة عالية من الناقلين يقال إن المرضمتوطنا.
علم الأوبئةالفيروسي هو فرع من العلوم الطبية يتعامل مع الانتقال والسيطرة على العدوى الفيروسية بين البشر. يمكن أن يكون انتقال الفيروسات عمودي وذلك من الأم إلى الطفل أو أفقي من شخص لآخر. من أمثلةالانتقال العموديالتهاب الكبد الوبائي بوفيروس نقص المناعة البشريةحيث يولد الطفل مصابا بالفيروس فعلياً.مثال آخر أكثر ندرة هوالفيروس النطاقي الحماقيالذي وعلى الرغم من تسببه في التهابات خفيفة نسبيا لدى البشر إلا أنه يمكن أن يكون قاتل للجنين والطفل المولود حديثاً.
الانتقال الافقيهو الآلية الأكثر شيوعا لانتشار الفيروسات في المجتمعات ويمكن أن تحدث عندما يتم تبادل سوائل الجسم أثناء النشاط الجنسي مثل فيروس نقص المناعة البشرية؛ عن طريق نقل الدم الملوث أو تقاسم الإبر على سبيل المثال التهاب الكبد ج؛ ولادة طفل من أم مصابة مثل التهاب الكبد ب؛ تبادل اللعاب عن طريق الفم مثل فيروس إبشتاين-بار؛ تناول الطعام أو الماء الملوث على سبيل المثالالنوروفيروس؛ استنشاقالالرذاذالمحمل بالفيريونات مثل فيروس الأنفلونزا؛ الحشرات الناقلة للأمراض مثل البعوض الذي يخترق جلد المضيف على سبيل المثالحمى الضنك. معدل أو سرعة انتقال العدوى الفيروسية يعتمد على عوامل تشملكثافة السكان، عدد الأفراد المعرضين للإصابة (أولائك الذين ليسوا في مأمن)،نوعية الرعاية الصحية والطقس.
يستخدم علم الأوبئة لكسر سلسلة العدوى في المجتمعات خلال تفشي الأمراض الفيروسية.تدابير الرقابة التي تستخدم تستند على معرفة كيفية انتقال الفيروس فمن المهم العثور على مصدر أو مصادر العدوى وتحديد الفيروس المسبب. بمجرد التعرف على الفيروس يمكن في بعض الأحيان كسر سلسلة العدوى بواسطة اللقاحات، عندما لا تتوفر لقاحات يمكن للتطهير الصحي أ يكون فعالاً. غالباً يتم عزل المصابين عن بقية المجتمع بالإضافة للذين تعرضوا للفيروس الموضوع بالحجر الصحي.
تم ذبح الآلاف من الماشية للسيطرة على تفشي مرضالحمى القلاعيةفي بريطانيا عام 2001. أكثر العدوات الفيروسية لدى البشر والحيوانات الأخرى تمر بفترات حضانة لا تسبب خلالها أي علامات أو أعراض.فترات حضانة الأمراض الفيروسية تتراوح من بضعة أيام إلى عدة أسابيع وهي معروفة في معظم حالات العدوى،بالرغم من التداخلات إلا أنه بعد فترة الحضانة تأتي فترة العدوى وخلالها يصبح الفرد أو الحيوان مصاب ويمكنه أن يعدي شخص آخر أو حيوان.هاتين الفترتين (الحضانة، الإصابة) معلومتين في الكثير من الإصابات الفيروسية وطولهما مهم في السيطرة على تفشي المرض.عندما تسبب عدوى نسبة عالية من حالات الإصابة وبشكل غير عادي في السكان تسمى المنطقة أو المجتمعبالموبوءأما إذا تفشي انتشار العدوى في جميع أنحاء العالم فتدعىبالجائحة.
دمرت الأمراض المعديةالسكان الأصليين لأمريكاوبوجه خاصالجدريالذي جلبه المستعمرون الأوروبيون إلى الأمريكتين. يبقى من غير الواضح كم من الهنود هلكوا بسبب الأمراض الخارجية بعد وصولكولومبوسإلى الأمريكتين ولكن تم تقدير النسبة لتكون قريبة من 70% من السكان الأصليين. ساعدت الأضرار التي سببها هذا المرض بشكل كبير في محاولات الأوروبيين لتهجير وقهر السكان الأصليين.
الجائحةهي وباء ينتشر على مستوى العالم بأكمله. جائحة انفلونزا عام 1918 المعروفة باسم الإنفلونزا الأسبانية صنفت كجائحة منالفئة 5ونجمت عن فيروس انفلونزا أ قاتل وحاد بشكل غير معتاد. كان الضحايا في الغالب من الشباب الأصحاء على النقيض من معظم تفشيات الإنفلونزا السابقة التي أثرت في الغالب على المرضى الأحداث وكبار السن أو ضعاف الصحة.
استمرت جائحة الإنفلونزا الأسبانية من 1918 حتى 1919 وتقول أقدم التقديرات انها قتلت 40 إلى 50 مليون شخصاًفي حين بحوث حديثة تشير إلى أنه ربما يكون قد قتل ما يصل إلى 100 مليون شخص أو ما يقدر ب 5% من سكان العالم في عام 1918.
معظم الباحثين يعتقدون أنفيروس نقص المناعة البشريةالذي نشأ فيأفريقيا جنوب الصحراء الكبرىخلال القرن 20؛يمثل الآن جائحة مع ما يقدر بنحو 38.6 مليون شخص يعيشون مع المرض في جميع أنحاء العالم.قدربرنامج الأمم المتحدة المشترك لفيروس نقص المناعة البشرية/الإيدز(UNAIDS)ومنظمة الصحة العالمية(WHO) أن الإيدز أودى بحياة أكثر من 25 مليون شخص منذ أن تم التعرف عليه لأول مرة في 5 حزيران 1981 مما يجعلها واحدة من أكثر الأوبئة المدمرة في التاريخ المسجل.في عام 2007 كان هناك 2,7 مليون إصابة جديدة بفيروس نقص المناعة البشرية و 2 مليون حالة وفاة ذات الصلة به.
العديد من مسببات الأمراض الفيروسية شديدة الفتك تنتمي لعائلةالفيروسات الخيطيةوهي هي فيروسات شبه-خيطية تسببالحمى النزفية الفيروسية،وتشملالإيبولاوفيروسات ماربورغ. جذبت اهتمام واسع النطاق فيروس ماربورغ الصحافة في أبريل 2005 لتفشي هذا المرض في أنغولا. أثار فيروس ماربورغ اهتمام واسع النطاق في الصحافة العالمية في أبريل 2005 إثر تفشي هذا المرض فيأنغولا. بدأت في أكتوبر 2004 واستمرت حتى عام 2005 وكانت الوباء الأسوأ في العالم للحمى النزفية الفيروسية.
الفيروسات هي أحد أسباب نشوءالسرطانلدى الإنسان والأنواع أخرى. السرطانات الفيروسية المنشأ لا تحدث إلا في أقلية من الأشخاص (أو الحيوانات) المصابين بالفيروس. الفيروسات السرطانية تأتي من مجموعة من عائلات الفيروسات، تضم كل من فيروساتالدناوفيروساتالرنا، ولذا لا يوجد نوع واحد منالفيروسات الورمية(مصطلح يستعمل في الأصل للتحويلات الحادةللفيروسات القهقرية). تطور السرطان يتحدد بمجموعة متنوعة من العوامل مثل مناعة المضيفوالطفرات التي تحدث لديه.تبين أن الفيروسات تسبب السرطانات البشرية وتشمل بعضالأنماط الجينيةمنفيروس الورم الحليمي البشري،فيروس التهاب الكبد الفيروسي ب،فيروس التهاب الكبد الفيروسي جفيروس إبشتاين-باروسرطان كابوزيس-المرتبط بفيروس الهربس. وآخر ما اكتشف من الفيروسات المسرطنة لدى البشر هوالفيروس التورامي(فيروس خلية ميركل التورامي) الذي يسبب معظم حالات الشكل النادر من سرطان الجلد المسمىسرطان خلية ميركل.فيروسات التهاب الكبد يمكن أن تتطور إلى عدوى فيروسية مزمنة تؤدي إلىسرطان الكبد.الإصابةبفيروس تي- الليمفاوي البشريتتطور إلىالخزل السفلي التشنجي المداريوالأبيضاض التائي الخلايا في البالغين.فيروسات الأورام الحليميةالبشرية هي مسبب نشوء سرطانعنق الرحم، الجلد،الشرجوالقضيب.بما في ذلكالفيروسات الهربسية،سرطان كابوزيس-المرتبط بفيروس الهربستسببسرطان كابوزيسوليمفوما تجويف الجسم،وفيروس إبشتاين-باريسببورم بوركيتس اللمفي،لمفومة هودجكين،مرض التكاثر الليمفاوي البائيوالسرطانة الأنفية البلعومية.فيروس خلية ميركل التورامي يتصل اتصالا وثيقابSV40وفيروسات الفئران التورامية قد استخدمت كنماذج حيوانية لفيروسات مرض السرطان لأكثر من 50 عاما.
خط دفاع الجسم الأول ضد الفيروسات هو نظامالمناعة الطبيعيةويضم الخلايا وغيرها من الآليات التي تدافع ضد العدوى بطريقة غير محددة. هذا يعني أن خلايا نظام المناعة الطبيعية تتعرف، وتستجيب لمسببات الأمراض بصورة عامة، لكن بعكسالمناعة المتكيفةلا تمنح المناعة الطبيعية وقاية أو مناعة طويلة الأمد للمضيف.
تداخل الرناهو أحد أهم وسائل الدفاع الفطري ضد الفيروسات.العديد من الفيروسات لديها إستراتيجية نسخ تنظوي علىالحمض الريبي النووي المتماثل(dsRNA). عندما يصيب مثل هذا الفيروس خلية فإنه يقوم بتحرير جزيئ أو جزيئاتالرناالخاصة به والتي ترتبط مباشرة بمعقد بروتيني يسمىالدايسروالذي يعمل على تقطيع الرنا إلى أجزاء أصغر. يتم تنشيط ممر بيوكيميائي يدعى معقد RISC والذي يحللمرسال الرنا الفيروسيوبذلك تنجو الخلية من العدوى.الفيروسات العجليةتتفادى هذه الآلية بواسطة خلع المحفظة المغلفة للمادة الوراثية للفيروس جزئياً داخل الخلية وتحرير مرسال الرنا المنتج حديثاً من خلال مسام الجسيمات الداخلية للقفيصة. يظل الرنا المزدوج الجينومي محمي داخل جسم الفيريون.
عندما يواجهالجهاز المناعي التكيفيللفقاريات فيروساً ينتجأجسام مضادةخاصة والتي ترتبط بهذا الفيروس وتجعله غير معدي وتسمى هذه المناعةبالمناعة الخلطية. هناك نوعين مهمين من الأجسام المضادة:
- الأولى : تدعى الغلوبيلينات المناعية IgM وهي فعالة بصفة كبيرة في تحييد الفيروسات لكنها تنتج من قبل خلايا الجهاز المناعي فقط لبضعة أسابيع.
- الثانية : تدعى الغلوبيلينات المناعية IgG ويتم إنتاجها بشكل غير محدود.
يستخدم تواجد الغلوبولين المناعي IgM في دم المصاب كدليل على العدوى الحادة، في حين IgG يشير إلى وجود عدوى في الماضي.يتم قياس الأجسام المضادة IgG عندما تتم اختبارات الحصانة.
يسمى الدفاع الثاني للفقاريات ضد الفيروساتبالمناعة الخلويةوينطوي على الخلايا المناعية المعروفة باسمالخلايا التائية. تعرض خلايا الجسم باستمرار أجزاء قصيرة من البروتينات على سطحها الخلوي وإذا تعرفتالخلية التائيةعلى جزء فيروسي مشبوه هناك يتم تدمير الخلية المضيفة عن طريق الخلايا التائية القاتلة ثم تتكاثر الخلايا التائية الخاصة بالفيروس. بعض الخلايا مثلالبلاعممختصة فيتجلية المستضد.
إنتاجالانترفيرونهو أحد أهم آليات دفاع المضيف وهو هرمون يفرزه الجسم عندما يتعرض للفيروسات، دوره في المناعة معقد. يوقف تكاثر الفيروسات عن طريق قتل الخلايا المصابة والخلايا المجاورة لها.
لا تنتج كل عدوى فيروسية رد فعل مناعي بهذا الشكلففيروس نقص المناعة البشريةمثلاً يتجنب جهاز المناعة من خلال تغيير تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات الغشائية للفيريون باستمرار. هذه الفيروسات تتهرب باستمرار من الرقابة المناعية عن طريق العزل، حصارتجلية المستضد، مقاومةالسيتوكين، التهرب منالخلاية الفاتكة الطبيعية، الهروب منالاستماتةوالتحول المستضدي.فيروسات أخرى تسمىالفيروسات الموجهة للعصبتنتشر عبر الامتدادات العصبية حيث يكون الجهاز المناعي غير قادر على الوصول إليها.
بما أن الفيروسات تستخدم المسارات الأيضية الحيوية داخل الخلايا المضيفة من أجل تكرارها فالقضاء عليها يكون صعب من دون استخدام عقاقير تتسبب في آثار سامة للخلايا المضيفة بصفة عامة. النهج الطبي الأكثر فعالية ضد الأمراض الفيروسية هوالتلقيحمن أجل توفير الحصانةومضادات الفيروساتالتي تتدخل بشكل انتقائي مع تكاثر الفيروس.
التطعيم هو وسيلة رخيصة وفعالة للوقاية من عدوى الفيروسات. لقد تم استخدام القاحات لمنع العدوى الفيروسية قبل وقت طويل من اكتشاف الفيروسات الفعلية، أدى استخدامها إلى انخفاض كبير في معدلات الاعتلال (المرض) والوفيات المرتبطة بالعدوى الفيروسية مثلشلل الأطفالوالحصبةوالنكافوالحصبة الألمانية.لقد تم استئصالالجدري.القاحات متوافرة لمنع العدوى الفيروسية للبشر أكثر من ثلاثة عشروتستخدم بشكل أوسع لمنع العدوى الفيروسية لدى الحيوانات.
يمكن للقاحات أن تتكون من فيروسات حية موهنة، ميتة أو بروتينات فيروسية (مستضدات).اللقاحات التي تحتوي على نماذج حية ضعيفة من الفيروس لا تسبب المرض لكنها مع ذلك تمنح الحصانة وتسمى هذه الفيروسات بالفيروسات الموهنة. يمكن أن تكون اللقاحات الحية خطرة عندما تعطى لأشخاص يعانون من ضعف جهازهم المناعي، لأن الفيروس الموهن قد يسبب المرض الأصلي.
تستخدم تقنيات الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية لإنتاج لقاحات الوحيدات، هذه اللقاحات تستخدم فقط بروتينات قفيصة الفيروس. لقاح التهاب الكبد الوبائي (ب) هو مثال على هذا النوع من اللقاح.لقاحات الوحيدات آمنة للأشخاص الذين يعانون من ضعف جهازهم المناعي وذلك لأنها غير قادرة على التسبب بالمرض.لقاح فيروس الحمى الصفراء هو سلالة حية موهنة تدعى 17D ربما يكون القاح الأكثر أمانا والأكثر فعالية الذي تم توليده على الإطلاق.
على مدى السنوات العشرين الماضية، شهد تطورالعقاقير المضادة للفيروساتزيادة سريعة. وكان الدافع وراء هذا انتشار وباء الإيدز. العقاقير المضادة للفيروسات في كثير من الأحيان هيمضاهئات نوكليوزيد(لبنات دنا زائفة) والتي تدمجها الفيروسات في جينومها خلال تكرارها، دورة حياة الفيروس تتوقف بسبب عدم نشاط الدنا الذي تم تصنيعه حديثا وذلك لأن هذه المضاهئات تفتقر لمجموعاتالهيدروكسيدوالتي ترتبط جنبا إلى جنب مع ذراتالفوسفورلتشكيل قوة جزيءالدنا. وهذا يسمىإنهاء سلسلةالدنا.
الآسيكلوفيرهو مثال على نظائر النيكليوزيد فعال ضد عدوىفيروس الحلأ البسيطوعدوى فيروسالتهاب الكبد الوبائى بوهو من أقدم وأكثر مضادات الفيروسات وصفا.الأدوية الأخرى المضادة للفيروسات تستهدف في استخدامها مراحل مختلفة من دورة الحياة الفيروسية. فيروس نقص المناعة البشرية يعتمد على إنزيم حال للبروتين يسمىبروتياز فيروس نقص المناعة البشرية-1لكي يصبح معديا جيد، هناك فئة واسعة من الأدوية تسمىمثبطة بروتيازتعمل على تعطيل هذا الانزيم.
التهاب الكبد الفيروسي جيسببه فيروس رنا. 80% من حالات الإصابة هي إصابات مزمنة، وفي حال عدم تلقي العلاج فأنهم سيبقون مصابين للفترة المتبقية من حياتهم. مع ذلك، هناك الآن علاج فعال يستخدم عقارات نظير نيكليوزيدريبافيرينمجتمعة معالإنترفيرون.تم تطوير علاج للحالات المزمنة لفيروسالالتهاب الكبد الوبائى بباستخدام استراتجية مماثلة مستعملين (بالإنجليزية:lamivudine)‏لاميفيدين.
هناك العديد من الأنواع منفيروسات النباتات، ليس من الجدي اقتصاديا محاولة السيطرة عليها لأنها تسبب غالبا خسارة عائد الإنتاج الزراعي فقط،تنتقل فيروسات النباتات غالبا من نبات لآخر عن طريق كائنات حية معروفة باسمالنواقلوالتي عادة ما تكون حشرات، لكن تبين أن بعضالفطوروالديدان الأسطوانيةوالأواليهي نواقل أيضاً. على سبيل المثال، لدى الفاكهة المعمرة تكون السيطرة على العدوى الفيروسية النباتية مجدية اقتصاديا لدى تتركز الجهود على قتل الناقل وإزالة المضيف البديل مثل الأعشاب الضارة.فيروسات النباتات غير ضارة للبشر والحيوانات وغيرها لأنها يمكن أن تتكاثر فقط في الخلايا النباتية.
طورت النباتات آليات دفاع ضد الفيروسات. واحد من أكثر الطرق فعالية هو وجود ما يسمى مقاومة (R) الجينات. كل جين R يعطي مناعة لفيروس معين عن طريق إثارة مجموعة من الخلايا الميتة حول الخلية المصابة، والتي يمكن مشاهدتها بالعين المجردة كبقع كبيرة. هذا يوقف انتشار العدوى.تداخل الرناهو أحد آليات دفاع النباتات.عندما تكون مصابة، غالبا ما تنتج النباتات مطهرات قاتلة للفيروسات، مثلحمض ساليسيليك،أحادي أكسيد النيتروجينوأنواع الأكسجين التفاعلية.
العواثيهي مجموعة مشتركة ومتنوعة من الفيروسات، هي الأكثر وفرة من بين الكيانات البيولوجية في البيئات المائية. هناك ما يفوق بأكثر من عشر مرات من هذه الفيروسات في المحيطات من البكتيريا.تصل لمستوى 250.000.000 عاثية فيمليلترواحد من ماء البحر.تصيب هذه الفيروسات بكتيريا خاصة وذلك بالارتباطبالمستقبلات الغشائيةومن ثم الدخول إلى الخلية. في غضون فترة زمنية قصيرة، في بعض الحالات دقائق فقط،بوليميرازالبكتيري يبدأ بترجمة الرنا الفيروسي إلى بروتين. هذه البروتينات تصبح فيريونات داخل الخلية، البروتينات المساعدة، التي تساعد على تجميع الفيريونات، أو البروتينات المشاركة في تحلل الخلية. الأنزيمات الفيروسية تساعد على هدم جدار الخلية، في حالةعاثية T4، بعد عشرين دقيقة بقليل من الحقن يمكن تحرير ثلاثمئة عاثية.
الطريقة الأكبر التي تدافع بها البكتيريا عن نفسها من العواثي هي إنتاج أنزيمات مدمرة للدنا الأجنبي. هذه الأنزيمات، تسمىإنزيمات الاقتطاع، تقطع الدنا الذي تحقنه العواثي داخل الخلايا البكتيرية.البكتيريا تحتوي أيضا على نظام يستخدم متوالياتكريسبر(CRISPR) للإبقاء على أجزاء من جينومات الفيروسات التي كان للبكتيريا تماس معها في الماضي، مما يسمح لها بمنع الفيروس من التكرار من خلال شكل منتداخل الرنا.هذا النظام يوفر للبكتيريامناعة مكتسبةضد العدوى.
بعض الفيروسات تتكاثر داخلالعتائق: هي فيروسات غير عادية ذات الدنا ثنائي السلسلة وأحيانا بأشكال فريدة.هذه الفيروسات درست بتفصيل أكثر في العتائق المحبة للحرارة، لا سيما رتبتي سيلفولوبل (Sulfolobales)والمستحرات المتقلبة(الاسم العلمي:Thermoproteales). ا.المناعة ضد هذه الفيروسات تستعملتداخل الرنامنتكرار سلسلة الدناداخل جينوم العتيقة المرتبط بجينات الفيروس.
الفيروسات هامة لدراسةالبيولوجيا الجزيئيةوالخلويةلأنها توفر أنظمة بسيطة يمكن اٍستخدامها في التحقيق في وظائف الخلايا.وقد وفرت دراسة واستخدام الفيروسات معلومات قيمة حول جوانب البيولوجيا الخلوية.على سبيل المثال، أفادة الفيروسات في دراسةعلم الوراثةوساعدة في فهمنا للآليات الأساسيةلعلم الوراثة الجزيئي، مثلتنسخ الدنا،النسخ،معالجة الرنا،الترجمة، نقلالبروتينوالمناعة.
يستعملعلماء الوراثةالفيروساتكنواقللاٍدخال الجينات للخلايا التي يقومون بدراستها. وهذا مفيد لجعل خلايا تنتج مادة غريبة أو لدراسة تأثير إدخال جينات جديدة في الجينوم. بطريقة مماثلة،العلاج بالفيروساتيستخدم الفيروسات كنواقل لعلاج أمراض مختلفة، لأنها يمكن أن تستهدف بشكل خاص الخلاياوالدنا. وتظهر استخدامات واعدة في علاج السرطانوالعلاج الجيني. اٍستخدم علماء أوروبا الشرقيةالعلاج بالعاثيةكبديل للمضادات الحيوية لبعض الوقت، ويزداد الاٍهتمام بهذا النهج بسبب اٍرتفاع مستوىالمقاومة للمضادات الحيويةلدى بعض البكتيريا الممرضة.
الاتجاهات الحالية فيتكنولوجيا النانوتعد بجعل استخدامات الفيروسات أكثر تنوعا. من وجهة نظر علماء المواد، يمكن اعتبار الفيروسات عضويات نانوية. تحمل الفيروسات على سطحها أدوات خاصة مصممة لعبور حواجز الخلايا المضيفة. حجم وشكل الفيروسات، وعدد وطبيعة المجموعات الوظيفية على سطحها، معرفة على وجه التحديد. يشيع استخدام الفيروسات في علم المواد كسقالات لتساهم بالتعديلات السطحية المرتبطة. هناك نوعية معينة من الفيروسات يمكن أن تكون مصممة من التطور الموجه. والتقنيات القوية التي وضعتها العلوم الأحيائية أصبحت أساس الأساليب الهندسية نحو المواد النانوية (متناهية الصغر)، كما فتحت مجالات واسعة من التطبيقات أمام البيولوجيا والطب.
وبسبب حجمها وشكلها، وكذلك هياكلها الكيميائية المحددة، استخدمت الفيروسات كقوالب لتنظيم المواد على مقياس النانو. وتشمل الأمثلة الأخيرة العملبمختبر بحوث البحريةبواشنطن العاصمة، استخدمت جزيئاتفيروس تبرقش اللوبيالتضخيم الإشارات في أجهزة استشعارمصفوفة الدنا الدقيقة. في هذا التطبيق، تفصل جزيئات الفيروسالأصبغةالفلوريةالمستعملة للإشارة إلى منع تشكيلثنائيات الوحداتغير الفلورية والتي تكون بمثابةمخمدات.مثال آخر هو استخدام فيروس تبرقش اللوبيا كلوح مقياس نانوي للإلكترونيات الجزيئية.
قدرة الفيروسات على خلقأوبئة مدمرةفي المجتمعات البشرية أدت إلى القلق من استخدامها لصنعاسلحة بيولوجية. علاوة على القلق بعد إعادة التخليق الناجحة في المختبر لفيروس أنفلونزا 1918 المشين.فيروسالجدريدمر العديد من المجتمعات على مر التاريخ قبل استئصاله. رسميا هناك مركزين فقط في العالم تبقي على مخزونات فيروس الجدريالمختبر الروسي للنواقلومراكز الولايات المتحدة للسيطرة على الأمراض.لكن المخاوف من أنها يمكن أن تستخدم كسلاح لا أساس لها على الإطلاق.لقاح الجدرى ليس آمن—خلال سنوات قبل استئصال مرض الجدري أصبح المزيد من الناس مصابين جديا نتيجة التطعيم—والتطعيم ضد الجدري لم يعد يمارس عالميا.وبالتالي، فإن الكثير من البشر الحديثين (المولودين بعد استئصال المرض) يكادون لا يملكون أي مناعة ضد مرض الجدري.