science >> Wetenschap >  >> Biologie

Inleiding tot hoe gigantische virussen werken

De ontdekking van gigantische virussen verandert het gezicht van de virologie. PhotoAlto/Frederic Cirou/Getty Images

Ik hou alleen van het woord "reus" in verhouding tot leuke dingen, zoals bieren en brownies. Virussen Ik ben liever klein en gemakkelijk te overwinnen, zo niet volledig afwezig in mijn leven. Het is dus gemakkelijk in te zien waarom de steeds toenemende publiciteit van "gigantische virussen" mensen in een complete razernij brengt. Voordat we onze toevlucht nemen tot leven in plastic bubbels, Hoewel, het is belangrijk om de basisprincipes van gigantische virussen te begrijpen en welke soorten risico's ze wel of niet kunnen opleveren.

Om een ​​nauwkeurig beeld te schetsen, het helpt om te weten hoe een zogenaamd "standaard" virus eruitziet. "Typisch, we denken dat een virus een handvol genen heeft, een paar eiwitten maken om zichzelf te repliceren, " legt Steven W. Wilhelm uit, doctoraat, afgestudeerd directeur en associate hoofd van de afdeling microbiologie aan de Universiteit van Tennessee. "Deze gigantische virussen zijn een beetje een ander verhaal omdat ze tientallen of honderden genen bevatten."

Volgens Wilhelmus gigantische virussen zijn nog zo nieuw dat ze harde en snelle criteria missen. Echter, de meest basale vuistregel is dat deze virussen genomen hebben die in totaal meer dan een kwart miljoen basenparen groot zijn. "Het genoom is een soort blauwdruk van de cel, en de basenparen zijn de componenten waaruit die blauwdruk bestaat, " hij zegt.

Zelfs als je niet helemaal begrijpt wat dat betekent, deze vergelijking zal het verschil tussen een normaal virus en een gigantische versie duidelijk maken. Nemen, bijvoorbeeld, het humaan immunodeficiëntievirus (hiv), wat waarschijnlijk het meest bestudeerde virus ter wereld is. hiv-sport 9, 749 basenparen. Daarentegen, het grootste gigantische virus dat momenteel bekend is, is Pandoravirus , met 2 miljoen basenparen, volgens Wilhelmus. Pandoravirus heeft ook DNA dat reguliere virussen verkleint, met 2, 500 genen versus de standaard 10 die in de meeste kleinere versies wordt gevonden. Het is ook veel groter dan andere virussen met een lengte van 1 micron (een duizendste van een millimeter), in tegenstelling tot normale virussen die variëren tussen 50 en 100 nanometer (er zijn 1, 000 nanometer in een micron) [bron:Dell'Amore].

In essentie, we hebben het over gewone virussen die verdwenen zijn Hulk, zij het op microscopisch niveau. Dus is het tijd om in paniek te raken, of moeten we afwachten?

Inhoud
  1. De doelgroepen van gigantische virussen
  2. Kunnen gigantische virussen rampzalig zijn voor mensen?
  3. Het gezicht van virologie veranderen

De doelgroepen van gigantische virussen

Ik weet dat die buikgriep die je onlangs had gehad het einde van de wereld leek. In feite, het enige goede dat eruit voortkwam, was waarschijnlijk een bescheiden gewichtsverlies! Dus als dat een piepklein babyvirus is in vergelijking met een... Pandoravirus, het is veilig om aan te nemen dat we allemaal gedoemd zijn, Rechtsaf? Een zucht van verlichting slaken, mijn vrienden, want dat is waarschijnlijk niet het geval.

"Het is aangetoond dat de meerderheid van deze gigantische virussen amoeben infecteert, " legt Wilhelm uit. Amoeben zijn verre van mensen, omdat ze microscopisch klein zijn, eencellige organismen die voornamelijk in water leven [bron:New World Encyclopedia]. Wilhelm merkt ook op dat eencellige algen en protozoaire grazers andere typische doelen zijn van gigantische virussen, maar benadrukt dat het gevaar voor de mens minimaal is, indien aanwezig. "We hebben geen echt bewijs dat deze virussen iets doen met mensen of dieren, " hij zegt.

Als gigantische virussen de mens niet schaden, wat is er dan erg aan? Zoals het blijkt, sommigen van hen hebben het potentieel om mensen onbedoeld te beïnvloeden via ecologische en economische wegen. Bijvoorbeeld, Wilhelm en zijn team hebben jarenlang gestudeerd Aureococcus anofagefferens-virus (AaV), die ongewild wordt gehost door algen met dezelfde naam (het virus is meestal vernoemd naar de algen). Aangenomen wordt dat de aangetaste algen een rol spelen bij de groei van "bruine vloedbloei" aan de oostkust van de Verenigde Staten, hoewel het zich nu naar andere gebieden heeft verspreid.

Lentebloei van AaV vormt een groot probleem voor kustgebieden, zoals Long Island's Great South Bay, omdat ze het gebied overnemen, het voorkomen van de groei van zeegras. Als resultaat, er is een enorme achteruitgang van schelpdieren en ander zeeleven, het uiterlijk negatief beïnvloeden, functionaliteit en economisch potentieel voor veel getroffen gebieden [bron:Columbia University].

Het uitvogelen van het virus sinds het voor het eerst verscheen in de jaren tachtig is een langdurig proces geweest, echter. "In 2014 voltooiden we de genomische sequentie en waren verrast dat het in deze gigantische viruscategorie paste, " zegt Wilhelm van het virus, die beschikt over 370, 000 basenparen. Het bracht ook enkele onvoorziene verrassingen met zich mee. "Het heeft niet alleen genen die lijken op andere gigantische virussen, het heeft ook genen die lijken op de gastheer, aan bacteriële genen, aan bacteriële virusgenen, "zegt hij. "Het is genetisch een echt mozaïek."

Nog altijd, sommige wetenschappers lijken een slapende beer te porren door virussen van lang geleden op te graven. Brengen ze ons in gevaar, echter per ongeluk?

Het domheidsvirus

Onderzoekers ontdekten in 2014 ATCV-1, een algenvirus dat door verschillende media liefkozend het "domheidsvirus" wordt genoemd. Menselijke keelculturen, gecombineerd met cognitieve vaardigheidstests, onthulde dat mensen die positief testten, minder indrukwekkend presteren op mentale vaardigheidstests dan hun niet-viraal getroffen tegenhangers. Veel wetenschappers zien af ​​van de bevindingen totdat ze kunnen worden gerepliceerd [bron:UPI Staff].

Kunnen gigantische virussen rampzalig zijn voor mensen?

Een artistieke weergave van een Mimivirus (links) vergeleken met de bacterie Escherichia Coli (midden) en een gemiddeld virus (rechts). SIP/UIG via Getty Image

Het alarm begon in 1992 met de toevallige ontdekking van 's werelds eerste gigantische virus, bekend als Mimivirus . Het was zo groot dat wetenschappers oorspronkelijk dachten dat het een longontsteking veroorzakende bacterie was [bron:Wessner]. "Dit zette de wereld echt op zijn kop, " zegt Wilhelm van de reactie van de wetenschappelijke gemeenschap op de ontdekking.

Vervolgens, wetenschappers ontdekten in 2014 een nieuw gigantisch virus in de Siberische permafrost, na ongeveer 30, 000 jaar diep in slaap. Eenmaal in contact gebracht met amoeben, het virus, bekend als Pithovirus sibericum , binnengevallen amoebe zoals een kind verjaardagstaart aanvalt. Gelukkig, konden de onderzoekers vaststellen dat het virus geen dieren of mensen kan besmetten, net als hun andere gigantische virusbroeders [bron:Sirucek]. Opluchting.

Deze ontdekking heeft sindsdien geleid tot bezorgdheid dat er uiteindelijk meer oude virussen op de wereld zullen worden losgelaten, dankzij de gevolgen van de opwarming van de aarde. "Ze hebben een interessante studie gedaan, " merkt Wilhelm op. "Het voegt een nieuw perspectief toe op de verschillende virussen die er zijn en de mogelijke genen die ze kunnen bevatten, maar ik denk dat de gevolgen voor het milieu van het ontdooien van de permafrost veel grotere zorgen zijn, " hij zegt.

Deze gigantische virussen bestaan ​​al langer dan mensen (praktisch met ons in de ellebogen wrijven, in feite), maar de moderne wetenschap is er maar net in geslaagd ze te 'ontdekken'. "We leven al met hen samen voor waarschijnlijk honderden miljoenen, zo niet miljarden jaren, " zegt James L. Van Etten, doctoraat met de Universiteit van Nebraska en het Nebraska Centrum voor Virologie. "Ze zijn daar al die tijd geweest."

Dus permafrost ontdooien is een probleem, alleen niet om de reden waarom veel mensen denken, althans in de huidige opvatting van sommige deskundigen. De milieueffecten van het broeikaseffect zijn een groter gevaar dan de angst dat een of andere Neanderthalerziekte nieuw op de wereld wordt losgelaten.

Nog altijd, al deze garanties zullen de angst van het grote publiek met betrekking tot gigantische virussen niet volledig wegnemen, hoewel een minder eng klinkende naam waarschijnlijk de zaak zou hebben geholpen. Dus hoe zijn deze virussen zo groot geworden?

Het gezicht van virologie veranderen

Als je je afvraagt ​​hoe deze virussen zo enorm kunnen worden, je bent niet alleen. Zoals het blijkt, dat is de vraag van een miljoen dollar in de wetenschappelijke gemeenschap. "Niemand weet het, ", zegt Van Etten. "Er zijn enkele hypothesen, maar zeker niet één hypothese waar alle wetenschappers het mee eens zijn, " hij legt uit, eraan toevoegend dat sommige mensen geloven dat gigantische virussen zijn gegroeid uit kleinere virussen, maar niemand weet nog waarom ze dat zouden hebben gedaan.

In feite, we zijn waarschijnlijk net begonnen aan het oppervlak van gigantische virussen te krabben. "Er worden steeds nieuwe ontdekt, zegt Wilhelm. "We hebben echt geen idee van de diversiteit, hoeveel er zijn of hoe vaak ze zijn." Hij merkt op dat ten minste één onderzoek heeft gesuggereerd dat ze meestal worden gevonden in oceaanomgevingen. Wetenschappers zijn erg gefocust op pogingen om erachter te komen waarom deze genomen zo groot zijn. Dit is vooral interessant omdat de meeste normale virussen staan ​​in feite onder evolutionaire druk om hun genoomgrootte te verkleinen, omdat het zo belastend voor ze is om hoge aantallen te behouden, volgens Wilhelmus. "We noemen dit genoomstroomlijning, " legt hij uit. "Reuzenvirussen gaan tegen de stroom in."

De samenstelling van gigantische virussen maakt ook furore in de virologiegemeenschap, omdat deze grote jongens sportieve genen zijn die voorheen alleen werden geassocieerd met cellulaire levensvormen. Bijvoorbeeld, functionele genen die verantwoordelijk zijn voor verschillende processen, zoals voedingstransport, zijn gevonden in hun diepten. "We beginnen echt de grenzen te vervagen die we historisch zouden hebben getrokken tussen virussen en cellen, qua functie, ’ legt Wilhelmus uit.

Als gevolg van deze vele bevindingen, lang gekoesterde meningen over virussen worden op de proef gesteld. "Het is duidelijk dat de virologie moet heroverwegen hoe ze virussen definiëren, zegt Van Etten, eraan toevoegend dat eerdere normen stelden dat, kwalificeren als een virus, het moest door een filter van een bepaalde grootte kunnen, en dat deze test waarschijnlijk de reden is waarom de gigantische versies zo lang onbekend waren.

Hoewel er nog veel onbekenden zijn, een paar principes zijn glashelder. "We beginnen te verwachten dat we overal familieleden van deze virussen zullen aantreffen, " zegt Wilhelm. Ook de impact van alle soorten virussen is niet te onderschatten. "Virussen controleren microben, ergo-virussen beheersen de planeet."

Veel meer informatie

Opmerking van de auteur:Hoe gigantische virussen werken

Na een gesprek met een paar van de meest gerespecteerde geesten in het gigantische onderzoeksgebied van virussen, Ik ben ervan overtuigd dat kleinere virussen een veel grotere bedreiging voor mij vormen dan iets dat amoeben zou aanvallen. Ook als dat verandert, Ik heb handdesinfecterend middel, en ik ben niet bang om het te gebruiken!

gerelateerde artikelen

  • Wat is een virus, en hoe wordt het een gevaar voor het menselijk leven?
  • Hoe virussen werken
  • Hoe kan licht virussen doden?
  • Hoe zijn virussen, viroïden en prionen gerelateerd?
  • Komen uitgestorven virussen terug dankzij klimaatverandering?

bronnen

  • Dell'Amore, Christine. "Grootste virus ooit gevonden, Kan het vierde levensdomein zijn?" National Geographic. 19 juli 2013 (6 okt. 2015) http://news.nationalgeographic.com/news/2013/07/130718-viruses-pandoraviruses-science-biology-evolution/
  • Nieuwe Wereld Encyclopedie. "Amoebe." 2015 (7 okt. 2015) http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Amoeba
  • Sirucek, Stefanus. "Oud 'reuzenvirus' nieuw leven ingeblazen uit Siberische permafrost." National Geographic. 3 maart, 2014 (8 okt. 2015) http://news.nationalgeographic.com/news/2014/03/140303-giant-virus-permafrost-siberia-pithovirus-pandoravirus-science/
  • UPI-personeel. "'Stupidity virus' ontdekt, wetenschappers zeggen." UPI. 11 november, 2014 (9 okt. 2015) http://www.upi.com/Science_News/2014/11/11/Stupidity-virus-discovered-scientists-say/5851415749459/
  • van Etten, James L. Universiteit van Nebraska. 7 okt. 2015. Telefonisch interview.
  • Wesser, DR "Ontdekking van het gigantische mimivirus." Natuureducatie. 2010 (6 okt. 2015) http://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-of-the-giant-mimivirus-14402410
  • Wilhelmus, Steven D. Afdeling Microbiologie aan de Universiteit van Tennessee. Telefonisch gesprek, 6 okt. 2015.