ویروس‌شناسی

ویروس شناسی (به انگلیسی Virology) شاخه‌ای از میکروبیولوژی می‌باشد. ویروس‌شناسی علمی مطالعه ویروس‌ها می‌باشد، که ذراتی بسیار ریز و غیر میکروسکوپی می‌باشند. ویروس‌ها انگل‌های داخل سلولی بوده در مواد ژنتیکی آن‌ها در پوششی پروتئینی جای دارند. ویروس‌ها را از لحاظ ساختار آنها، طبقه‌بندی و تکامل، نحوه عفونی کردن و چگونگی تخریب سلول میزبان، چگونگی تعامل با ارگانیسم میزبان و سیستم ایمنی آن، بیماری‌هایی که ایجاد می‌کنند، تکنیک‌های جداسازی و کشت آن‌ها و استفاده آن‌ها در مطالعات تحقیقاتی و درمان، مورد مطالعه قرار می‌دهند. ویروس‌شناسی در دو زیر شاخه میکروبیولوژی و پزشکی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

تاریخچه

علم ویروس شناسی، پس از استفاده از واکسن آبله به وسیله ادوارد جنر (۱۷۹۸)، تهیه واکسن علیه بیماری هاری به وسیلهٔ پاستور (۱۸۸۴) و انتقال بیماری موزائیک توتون از گیاه آلوده به گیاه سالم توسط مایر در سال ۱۸۸۶ آغاز شده‌است. در سال ۱۸۹۲ ایوانوسکی، اثبات کرد که عامل مولد بیماری موزائیک توتون از صافی‌های بسیار ریز نگهدارنده باکتری عبور می‌کند. ولی چندان به مهم بودن این مسئله پی نبرد. تا این که بیچرنیک (۱۸۹۸) دانشمند هلندی که پدر ویروس‌شناسی نامیده شده‌است ادعا کرد که عامل بیماری موزائیک توتون، باکتری نیست و عامل مسری دیگری است. استنلی در سال ۱۹۳۵ با استفاده از روش‌های جدید خالص کردن، پروتئین‌ها، ویروس را خالص کرد و به خاطر این خدمتی که انجام داد، موفق به دریافت جایزه نوبل شد.

صفات عمومی ویروس‌ها

ویروس‌ها عواملی هستند که واجد یک نوع اسید نوکلئیک هستند. دارای پوشش پروتئینی در اطراف اسید نوکلئیک می‌باشند. در درون سلول‌های زنده با بکار گرفتن ماشین سنتزی سلول میزبان تکثیر پیدا می‌کنند و اسید نوکلئیک ویروسی را به سایر سلول‌ها منتقل می‌سازند. چون ویروس‌ها فاقد آنزیم‌های لازم برای متابولیسم هستند، لذا برای تکثیر یافتن بایستی از ماشین متابولیکی سلول میزبان استفاده نمایند. این کیفیت از نظر پزشکی جهت پیدا کردن داروهای ضد ویروسی بسیار اهمیت دارد. زیرا اکثر داروهایی که تکثیر ویروس‌ها را متوقف می‌سازند، برای اعمال سلول میزبان نیز اثر می‌گذارند. ولی وجود لیپیدها در سطح خارجی برخی از ویروس‌ها آن‌ها را در برابر حلال‌های لیپیدها نظیر اتر، آسیب‌پذیر می‌سازد.

ساختار و رده بندی ویروس‌ها

شاخه اصلی ویروس‌شناسی طبقه‌بندی آن‌ها می‌باشد. ویروس‌ها را می‌توان بر اساس سلول‌های میزبانی که آلوده می‌کنند طبقه‌بندی کرد. به‌طور مثال : ویروس‌های حیوانی، ویروس‌های قارچ‌ها، باکتریوفاژها (ویروس‌هایی که میزبان آن‌ها باکتری‌ها می‌باشند)، که شامل پیچیده‌ترین ویروس‌ها می‌باشد. تقسیم‌بندی دیگر بر اساس شکل کپسید ( بیشتر مارپیچ یا چند وجهی ) یا ساختار ویروس می‌باشد ( به‌طور مثال وجود ویا عدم وجود پوشش لیپیدی ). اندازه ویروس‌ها از حدوداً 30 nm تا 450 nm می‌باشد. این به معنی می‌باشد که اکثر ویروس‌ها را نمی‌توان با میکروسکوپ نوری مشاهده کرد. شکل و ساختار ویروس‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی، طیف سنجی NMR و کریستالوگرافی اشعه ایکس مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
مفیدترین و گسترده‌ترین روش تقسیم‌بندی ویروس‌ها بر اساس نوع اسید نوکلدیک ( ماده ژنتیکی ) آن‌ها و نوع همانندسازی و تکثیر آن‌ها در سلول میزبان می‌باشد. این تقسیم‌بندی شامل :
1. DNA ویروس ها ( به دو دسته DNA ویروس‌های 2 رشته‌ای و تک رشته‌ای تقسیم می‌شوند )
2. RNA ویروس ها ( به سه دسته RNA ویروس‌های تک رشته‌ای با پلاریته مثبت، RNA ویروس‌های تک رشته‌ای با پلاریته منفی و گروه خیلی غیرمعمول تر RNA ویروس‌های دو رشته ای تقسیم می‌شوند )
3. ویروس‌های رونوشت بردار معکوس ( به دو ستهDNA ویروس رونوشت بردار معکوس دو رشته‌ای و RNA ویروس رونوشت بردار معکوس تک رشته که شامل retroviruses می‌باشد، تقسیم می‌شوند )
بر اساس آخرین گزارش کمیته بین‌المللی در طبقه‌بندی ویروس‌ها، ویروس‌ها شامل 5450 ویروس، بیش از 2000 گونه، 287 جنس، 73 خانواده و 3 راسته می‌باشد.
ویروس‌شناس‌ها بر روی ذرات ریزتر و ساده‌تر از ویروس نیز مطالعه می‌کنند، مانند :
1. ویروئیدها ( RNA حلقوی لخت که گیاهان را عفونی می‌کند )
2.ستالایت‌ها ( مولکول‌های اسید نوکلئیک که همراه یا بدون کپسید می‌باشد که نیاز به یک ویروس دیگر برای همانندسازی و عفونت زایی دارد )
3. پریون ها
گونه در ویروس‌شناسی لزوماً وابسته به یک ریشه واصل نیست، , و همچنین روابط تکاملی در ویروس‌های مختلف واضح نمی‌باشد. سه فرضیه در مورد منشاء آن‌ها وجود دارد:
1. ویروس‌ها از مواد غیر زنده به وجود آمده اند، به صورت جداگانه و موازی با سلول ها.
2. اشکال مساعدتر زندگی سلولی است که به صورت انگل داخلی سلول میزبان شده‌است و پس از آن بیشتر قابلیت‌های خود را از دست داده است. از چنین انگل‌هایی می‌توان به پروکاریت‌هایی چون مایکوپلاسما و نانوآرکی‌ها اشاره کرد.
3. ویروس‌ها از عناصر ژنتیکی قابل حمل ( مانند ترنسپوزون‌ها، رتروترنسپوزون‌ها ویا پلازمیدها ) به وجود آمده اند؛ که توسط پروتئین‌های کپسید محصور شده، و توانایی " رهایی" از سلول میزبان و آلوده کردن سلول‌های دیگر را بدست آورده‌است.
mimivirus بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد؛ یک ویروس غول پیکر که آمیب را آلوده کرده و بسیار از اجزای مولکولی مرسوم همراه باکتری را کد می‌کند. آیا این یک نسخه ساده از یک انگل پروکاریوتی می‌باشد یا آن را یه عنوان یک ویروس ساده است که ژن‌ها را از میزبان خود بدست آورده‌است ؟
تکامل ویروس‌ها اغلب با تکامل میزبان آها رخ می‌دهد؛ و در رشته تکامل ویروس‌ها مطالعه می‌شود.
در زمانی که ویروس‌ها در حال تکثیر و تکامل هستند، خود را در متابولیسم سلول درگیر نمی‌کنند، حرکت نمی‌کنند و با توجه به سلول میزبان تکثیر میابند. سؤال مورد بحث این است که آیا ویروس‌ها زنده هستند یا خیر ؟

روش‌های انتقال و انتشار ویروس‌ها

ویروس‌های مختلف دارای مکانیزم‌های دقیق و پیچیده‌ای برای ادامه حیات و انتقال از یک میزبان به میزبانی دیگر هستند. روش انتقال یک ویروس از یک میزبان به میزبان دیگر به ماهیت واکنش متقابل بین ویروس و میزبان بستگی دارد. ویروس‌ها به روش‌های مختلفی انتقال می‌یابند، مثلاً انتقال از فردی به فرد دیگر در اثر تماس مستقیم. بیشترین راه‌های انتقال ویروس‌ها توسط قطرات تنفسی، ذرات عفونی معلق در هوا و در تماس جنسی هم به همین صورت است. ویروس‌های گیاهی بیشتر از طریق بند پایان منتقل می‌شوند.

منشا تکاملی ویروس‌ها

تنوع مختلف ویروس‌ها از نظر منشا تکاملی با همدیگر متفاوت هستند. دو تئوری مطرح شده در این مورد به شرح زیر می‌باشد:

تئوری اول

منشا ویروس‌ها ممکن است از دی ان ای و آر ان ای یا از هر دو نوع اسید نوکلئیک سلول‌های میزبان باشد که به‌طور خودمختار همانندسازی کرده و روند تکاملی خود را طی نموده‌اند. و در واقع ویروس‌ها شبیه ژنهایی هستند که توانایی موجودیت مستقل از سلول را کسب کرده‌اند. توالی ژنی در برخی از ویروس‌ها با ژن‌های سلولی رمزکننده پروتئین‌های عملکردی قرابت دارند. به نظر می‌رسد که حداقل برخی از ویروس‌ها بدین روش، تکامل یافته‌اند.

تئوری دوم

ویروس‌ها ممکن است اشکال انحطاط یافته انگل‌های داخل سلولی باشند. هیچ گونه مدرکی در دست نیست که نشان دهد ویروس‌ها از باکتری‌ها تکامل یافته‌اند. اما ممکن است منشا تکاملی ارگانیسم‌های داخل سلولی اجباری نظیر ریکتزیاها و کلامیدیاها، مربوط به باکتری باشد. به هر حال پوکس ویروس‌ها به قدری بزرگ و پیچیده هستند که احتمالاً از تکامل بعضی اجداد سلولی به وجود آمده‌اند.

تکثیر ویروس‌ها

اسید نوکلئیک هر ویروس فقط تعداد معدودی از ژن‌های لازم برای سنتز ویروس‌های جدید را دارا می‌باشد. این ژن‌ها شامل ژن‌های سازنده اجزای سازنده آنزیم‌های لازم در چرخه زندگی ویروس می‌باشد. برای تکثیر ویروس بایستی ویروس سلول میزبان را مورد حمله قرار داده و اختیار دستگاه متابولیکی آن را به عهده گیرد. در جریان تکثیر ویروسی، یک ذره ویروسی، صدها حتی هزاران ویروس تولید می‌کند. این تغییرات شدید در سلول میزبان، به مرگ آن منجر می‌گردد.