ვირუსები

                                    ვირუსები

SARS-CoV-2 , Orthocoronavirinae ქვეოჯახის წევრი

                                               

                                            ვირუსის შეჭრა და ბუდობა პატრონის ორგანიზმში

20–300 ნანომეტრის ზომის მიკროსკოპული ნაწილაკები, რომელთაც ცოცხალი უჯრედების ინფიცირების უნარი აქვთ. სიცოცხლის არაუჯრედული ფორმები - ვირუსები არსებობს ცოცხალ არსებათა დიდი ჯგუფი, რომელსაც არ აქვს უჯრედოვანი აგებულება. ამ არსებებს ვირუსები ეწოდება (ლათ. „viruse“ - შხამი) და ისინი სიცოცხლის არაუჯრედულ ფორმებს მიეკუთვნებიან. ვირუსები არც მცენარეებს მიეკუთვნება და არც ცხოველებს. ისინი უმცირესი ზომის არსებები არიან. ამიტომ მათი შესწავლა შეიძლება მხოლოდ ელექტრონული მიკროსკოპის საშუალებით.

                                          

როტავირუსი კოპიუტერული რეკონსტრუქცია ელექტრონული მიკრსკოპის დაკვირვების საფუზვლეზე

 ვირუსების ერთ-ერთი განმასხვავებელი ნიშანი ის არის, რომ მათ სიცოცხლე და გამრავლება შეუძლიათ მხოლოდ სხვა, ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში. ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედის გარეშე ვირუსებს არსებობა არ შეუძლიათ და ბევრ მათგანს გარემოში კრისტალების ფორმა აქვს. როდესაც ვირუსები ჩასახლდებიან ცხოველების, მცენარეების და ბაქტერიების უჯრედებში, იწვევენ ბევრ საშიშ დაავადებას, ამიტომ ისინი განიხილებიან როგორც უჯრედის პარაზიტები. ადამიანის ვირუსულ დაავადებებს განეკუთვნებიან, 

იხ. ვიდეო

მაგალითად, წითელა, გრიპი, სურდო, შიდსი, პოლიომიელიტი, ყვავილი, ჰეპატიტები, ჩუტყვავილა, ყბაყურა და ა.შ. მცენარეთა ვირუსულ დაავადებათა შორის ცნობილია თამბაქოს, ბარდისა და სხვა კულტურების მოზაიკური დაავადება, რომლის დროსაც ვირუსები შლიან ქლოროპლასტებს და ფოთლის დაზიანებული ნაწილები უფერულდებიან. ყოველი ვურუსული ნაწილაკი შედგება დნმ ან რნმ-ის მცირე რაოდენობისაგან, რაც დაფარულია ცილოვანი გარსით. ეს გარსი დამცველობით როლს ასრულებს. განვითარების თავისებურების მიხედვით ვირუსი შეიძლება იყოს აქტიური ან ლატენტური:
                                   
იოკოსაკათერული ვირუსების სტრუქტურა: A. ვირუსები, რომლებსაც არ აქვთ ლიპიდური გარსი (მაგალითად პიკორნავირუსები)
B. გარსიანი ვირუსები (მაგალითად, ჰერპევირუსები).
ციფრებით აღნიშნული: 1. კაპსიდი, 2. გენომური ნიკოიდური მჟავა 3. კაპსომერი 4. ნიკლოკაპსიდი 5. ვარიონი 6. ლიპიდური გარსი 7. მემბრანული ცილის გარსი
ვირუსები გა,ოვლინებას ახდენს ფართოდ სხვადასხვა ფორმბსა და ზომებში. როგორც ჩვეულებრივ ვირუსები გაცილებით პატარები არიან ბაქტერიებზე.

ვირუსების კლასიფიკაციის სქემა:
განვითარების თავისებურების მიხედვით აქტიურ ვირუსებს მიეკუთვნებიან მაგ: გრიპის, სურდოს, წითელას, წითურას და ა. შ. ვირუსები, ხოლო ლატენტურ ვირუსებად შეგვიძლია მივიჩნიოთ შიდსის, ჰერპესის, C ჰეპატიტის ვირუსი და სხვა მსგავსი ვირუსები. უჯრედში შესული ვირუსის მემკვიდრული მასალა ეშენება მასპინძელი უჯრედის დნმ-ს და მისი ნაწილი ხდება. ამის შემდგომ ის იწყებს მასპინძელი უჯრედის ნუკლეოტიდების, ამინომჟავების, ფერმენტებისა და რიბოსომების გამოყენებას საკუთარი ცილისა და დნმ-ის საწარმოებლად. მაგ: გრიპის ვირუსი აიძულებს უჯრედს ,აწარმოოს მისთვის დამახასიათებელი მხოლოდ ორი ტიპის ცილის მოლეკულა, ნაცვლად უჯრედისთვის დამახასიათებელი ასობით სხვადასხვა მოლეკულისა. საბოლოო ჯამში ვირუსი აიძულებს მასპინძელ უჯრედს, წარმოქმნას მრავალი ახალი ვირუსი, რომელიც შემდგომ მასპინძელ უჯრედს ანადგურებს. მცენარეებში ძირითადად რნმ-შემცველი ვირუსები პარაზიტობენ (მაგ: თამბაქოს მოზაიკური ვირუსი), ხოლო ცხოველურ უჯრედებში კი სახლდებიან და დაავადებებს იწვევენ როგორც რნმ, ასევე დნმ შემცველი ვირუსები

იხ. ვიდეო

ცნობილია ასევე ისეთი ვირუსებიც, რომლებიც ბაქტერიების უჯრედებში სახლდებიან. მათ ბაქტერიოფაგებს ანუ ფაგებს უწოდებენ. ბაქტერიოფაგები მთლიანად შლიან ბაქტერიულ უჯრედებს და მათი გამოყენება შეიძლება ისეთი ბაქტერიული დაავადებების სამკურნალოდ როგორიცაა დიზენტერია, მუცლის ტიფი, ქოლერა და ა.შ. განვიხილოთ აგებულება იმ ბაქტერიოფაგისა რომელიც სახლდება ნაწლავის ჩხირის უჯრედებში. ასეთი ბაქტერიოფაგი ფორმით თავკომბალას მოგვაგონებს. მისი სხეული შედგება თავის, კუდისა და კუდის რამდენიმე გამონაზარდისაგან. თავი და კუდი გარედან ცილოვანი გარსითაა დაფარული. თავის შიგნით არის დნმ, ხოლო კუდის შიგნით გადის არხი. ბაქტერიოფაგი ნაწლავის ჩხირის უჯრედში იჭრება. ის ჯერ უჯრედის ზედაპირზე მაგრდება და მიმაგრების ადგილზე ხსნის ბაქტერიის გარსს. შემდეგ ბაქტერიოფაგის დნმ შეშხაპუნდება ბაქტერიის უჯრედში. ამის შემდეგ ბაქტერიოფაგით დასნებოვნებულ ნაწლავის ჩხირში იწყება ბაქტერიოფაგის დნმ-ის და არა საკუთრივ ბაქტერიის დნმ-ის სინთეზი, რის შედეგადაც ბაქტერია იღუპება. თუ ოდესმე ტუჩზე ე.წ. „გაციების გამონაყარი“ გქონია, ეს ნიშნავს, რომ ადრე ინფიცირებული ყოფილხარ ჰერპესის ვირუსით (დნმ შემველი ვირუსი), რომელიც ახლა აქტიურ ფაზაში გადავიდა. გააქტიურებული ვირუსი ანადგურებს თქვენი ტუჩის უჯრედებს. რამდენიმე ხანში ვირუსი ისევ ლატენტურ (ფარულ) ფაზაში გადადის, გამონაყარი გაქრება, მაგრამ ვირუსი ორგანიზმის უჯრედებში მაინც არსებობს. ხელმეორედ გაციებამ შეიძლება ჰერპესის ვირუსი კვლავ გაააქტიუროს. შიდსის (HIV - იმუნოდეფიციტის გამომწვევი ვირუსი) ვირუსი მიეკუთვნება რნმ შემცველ ვირუსებს. (შეიცავს რნმ-ის 2 მოლეკულას). იგი სფერული ფორმისაა და გარედან დაფარულია ლურსმნისებური გამონაზარდებით

წარმოშობა - ვირუსების წარმოშობა  და ევოლუცია უძველესი დროს სიცოცხლის არ არის ბოლომდე ნათელი: რადენიმე მათგანი შეიძლება წარმოშობილიყო პლაზმიდიმებიდან მცირე მოლეკულიდან დნმის, შეუზლიათ გადასცენ ერთი უჯრედიადან მეორეზე , სხვა შეიძლება ბაქტერიებიდან წარმშობოლიყვნენ.

                                                         

                     ძირითადი ვირუსული იფექციები ადამიანის და მისი პათოგენები

ყველაზე ცნობილი ვირუსული დააავდება ადამიანის შეიძლება გამოიწვიოს გაციება (ის შეიძლება იყოს და ბაქტეოროლოგიურიც ეტიმოლოგიური), გრიპი, ჩუთყვავილა და ჰერპესი. ცნობილია ასევე ისეთი ვირუსებიც, რომლებიც ბაქტერიების უჯრედებში სახლდებიან. მათ ბაქტერიოფაგებს ანუ ფაგებს უწოდებენ. ბაქტერიოფაგები მთლიანად შლიან ბაქტერიულ უჯრედებს და მათი გამოყენება შეიძლება ისეთი ბაქტერიული დაავადებების სამკურნალოდ როგორიცაა დიზენტერია, მუცლის ტიფი, ქოლერა და ა.შ. განვიხილოთ აგებულება იმ ბაქტერიოფაგისა რომელიც სახლდება ნაწლავის ჩხირის უჯრედებში. ასეთი ბაქტერიოფაგი ფორმით თავკომბალას მოგვაგონებს. მისი სხეული შედგება თავის, კუდისა და კუდის რამდენიმე გამონაზარდისაგან. თავი და კუდი გარედან ცილოვანი გარსითაა დაფარული. თავის შიგნით არის დნმ, ხოლო კუდის შიგნით გადის არხი. ბაქტერიოფაგი ნაწლავის ჩხირის უჯრედში იჭრება. ის ჯერ უჯრედის ზედაპირზე მაგრდება და მიმაგრების ადგილზე ხსნის ბაქტერიის გარსს. შემდეგ ბაქტერიოფაგის დნმ შეშხაპუნდება ბაქტერიის უჯრედში. ამის შემდეგ ბაქტერიოფაგით დასნებოვნებულ ნაწლავის ჩხირში იწყება ბაქტერიოფაგის დნმ-ის და არა საკუთრივ ბაქტერიის დნმ-ის სინთეზი, რის შედეგადაც ბაქტერია იღუპება. თუ ოდესმე ტუჩზე ე.წ. „გაციების გამონაყარი“ გქონია, ეს ნიშნავს, რომ ადრე ინფიცირებული ყოფილხარ ჰერპესის ვირუსით (დნმ შემველი ვირუსი), რომელიც ახლა აქტიურ ფაზაში გადავიდა. გააქტიურებული ვირუსი ანადგურებს თქვენი ტუჩის უჯრედებს. რამდენიმე ხანში ვირუსი ისევ ლატენტურ (ფარულ) ფაზაში გადადის, გამონაყარი გაქრება, მაგრამ ვირუსი ორგანიზმის უჯრედებში მაინც არსებობს. ხელმეორედ გაციებამ შეიძლება ჰერპესის ვირუსი კვლავ გაააქტიუროს. შიდსის (HIV - იმუნოდეფიციტის გამომწვევი ვირუსი) ვირუსი მიეკუთვნება რნმ შემცველ ვირუსებს. (შეიცავს რნმ-ის 2 მოლეკულას). იგი სფერული ფორმისაა და გარედან დაფარულია ლურსმნისებური გამონაზარდებით.

შიდსის ვირუსი

ანტიბიოტიკი ვირუსულ დაავადებებს ვერ კურნავს, თუმცა ვაქცინების მეშვეობით ზოგიერთი ვირუსული დაავადება შეიძლება თავიდან ავიცილოთ. ვაქცინა მზადდება დაზიანებული ვირუსის ნაწილაკებისაგან, რომელსაც დაავადების გამოწვევა აღარ შეუძლიათ. ქვემოთ მოყვანილ ცხრილში ჩამოთვლილია ადამიანის დაავადებების გამომწვევი ვირუსები და მითითებულია არსებობს თუ არა მისი ვაქცინა:

დაავადება	გამომწვევი ვირუსი	ვაქცინა
შიდსი	HIV	_
ჩუტყვავილა	ზოსტერი ვარიცელა	+
ჩვეულებრივი გაციება (სურდო)	რინოვირუსები	_
გრიპი	A, B, C ტიპის ინფლუენცა	+
წითურა	რუბელა	+
ყბაყურა	პარამიქსოვირუსი	+
პოლიომიელიტი	პოლიოვირუსი	+
ცოფი	რაბდოვირუსი	+

პირველი ვაქცინა 1796 წელს შექმნა ინგლისელმა ექიმმა ედუარდ ჯენერმა მძიმე დაავადების - ყვავილის წინააღმდეგ. იმ დროისათვის ვირუსი არ იყო ცნობილი და მან არც კი იცოდა რას ებრძოდა. თუმცა დღეისათვის ეს მეთოდი ვირუსებთან ბრძოლის ერთადერთ ეფექტურ საშუალებას წარმოადგენს.

რინოვირუსები - ეს ნფექციურიის ყველაზე მსუბუქი მწვავე რესპირაციული ინფექციაა. ახასიათებს ცხვირის ლორწოვანის გარსის უპირატესად დაზიანება და უხვი რინორეა.ორგანიზმის ინტოქსიკაცია ამდროს უმნიშვნელოა.

რინოვირუსუსულ ინფექციას ძველად გაციებას ეძახდნენ. - გადამდედსურდოს. 

რინოვირუსები კარგად იტანნე დაბალ ტემ-რას, გათბობას, გაშრობასა და სადეზინფიქციო ხსნარებისთ ინაქტივირება.

რინოვირუსული ინფექციით ავადებიან როგორც ბავშვები ისე მოზრდილები, ინფექციის წყაროა ავადმყოფი ადამიანი, რ-იც საინკუპაციო პერიოდის ბოლო დღებსა და მწვავე პერიოდში გამოყოფს ვირუსს და ჰაეწვეთოვანი და კონტაქტური გზით გადასცემს ჯამრთელ ადამიანს. ავადობა იმატებს შემოდგომასა და გაზაფხულზე. ზოგჯერ მცირე აფეთქებები სახით. იმუნიტეტი ერთ წლამდე გასტანს დადებით გამნერორება სხვადასხვა სესროვარით არის განპირობებული.

დაავდების საინკუპაციო პერიოდია 1-6 დღ.საშუალოდ 2-3დღ. დაავადება იწყება სურდოთი. სუმფებრულებული ტემპარ-რა 2-4დღ. ცხვირის გასავლებისადა ნიჟარების შეშუპების გამო რადენიმე სატში იწყება რინიტი.უხვი სუროზული გამოდენით . ავდყოფს აწუხებს ცრემლიანობა და ყელის ტკივილი ყლაპვის დროს.ქვედა სასუნთქი გზები იშვიათად ზიანდება. დაავდება გრძელდება 1-6 დღე,საშუალოდ - 2-3 დღ, დაავდება იწყება სურდოთი. საჭიროა ავადყოფის იზოლაცია ბინის პირობებში.

ინფექცია სხვა სახეობებში

ვირუსები აინფიცირებს ყველა უჯრედულ ორგანიზმს და, მიუხედავად იმისა, რომ ვირუსები უნივერსალურად გვხვდება, თითოეულ უჯრედულ სახეობას აქვს საკუთარი სპეციფიკური დიაპაზონი, რომელიც ხშირად მხოლოდ ამ სახეობას აინფიცირებს.  ზოგიერთ ვირუსს, რომელსაც სატელიტებს უწოდებენ , შეუძლია რეპლიკაცია მხოლოდ იმ უჯრედებში, რომლებიც უკვე დაინფიცირდა სხვა ვირუსით. 

ცხოველთა ვირუსები

ვირუსები მეცხოველეობის მნიშვნელოვანი პათოგენებია. ისეთი დაავადებები, როგორიცაა ფეხისა და პირის ღრუს დაავადება და ცისფერი ენა , გამოწვეულია ვირუსებით.  თუ არ მოხდება მათი ვაქცინაცია, ისეთი შინაური ცხოველები, როგორიცაა კატები, ძაღლები და ცხენები, მგრძნობიარენი არიან სერიოზული ვირუსული ინფექციების მიმართ. ძაღლის პარვოვირუსს იწვევს მცირე დნმ-ის ვირუსი და ინფექციები ხშირად ლეტალურია ლეკვებისთვის.  ყველა უხერხემლო ცხოველის მსგავსად , თაფლის ფუტკარი მგრძნობიარეა მრავალი ვირუსული ინფექციის მიმართ. ვირუსების უმეტესობა უვნებლად თანაარსებობს მასპინძელში და არ იწვევს დაავადების ნიშნებს ან სიმპტომებს. 

მცენარეული ვირუსები

მსუბუქი ჭრელი ვირუსით ინფიცირებული წიწაკა

მცენარეული ვირუსების მრავალი სახეობა არსებობს, მაგრამ ხშირად ისინი მხოლოდ მოსავლიანობის შემცირებას იწვევენ და მათი კონტროლის მცდელობა ეკონომიკურად გამართლებული არ არის. მცენარეული ვირუსები ხშირად მცენარიდან მცენარეზე ვრცელდება ორგანიზმების მიერ, რომლებიც ვექტორებად არიან ცნობილები . ესენი, როგორც წესი, მწერები არიან, მაგრამ ზოგიერთი სოკო, ნემატოდური ჭიები , ერთუჯრედიანი ორგანიზმები და პარაზიტული მცენარეები ვექტორები არიან.  როდესაც მცენარეთა ვირუსული ინფექციების კონტროლი ეკონომიურად ითვლება, მაგალითად, მრავალწლიანი ხილის შემთხვევაში, ძალისხმევა კონცენტრირებულია ვექტორების განადგურებასა და ალტერნატიული მასპინძლების, მაგალითად, სარეველების, მოცილებაზე.  მცენარეული ვირუსები ვერ აინფიცირებენ ადამიანებს და სხვა ცხოველებს, რადგან მათ შეუძლიათ გამრავლება მხოლოდ ცოცხალ მცენარეულ უჯრედებში. 

წარმოშობით პერუდან, კარტოფილი მთელ მსოფლიოში ძირითად კულტურად იქცა.  კარტოფილის ვირუსი Y იწვევს დაავადებას კარტოფილსა და მონათესავე სახეობებში, მათ შორის პომიდორსა და წიწაკაში. 1980-იან წლებში ამ ვირუსმა ეკონომიკური მნიშვნელობა შეიძინა, როდესაც მისი კონტროლი სათესლე კარტოფილის კულტურებში რთული აღმოჩნდა. ბუგრების მიერ გადამდები ამ ვირუსს შეუძლია მოსავლის 80%-მდე შემცირება, რაც კარტოფილის მოსავლიანობის მნიშვნელოვან დანაკარგებს იწვევს. 

მცენარეებს ვირუსების წინააღმდეგ დახვეწილი და ეფექტური თავდაცვის მექანიზმები აქვთ. ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტურია ე.წ. რეზისტენტობის (R) გენების არსებობა. თითოეული R გენი უზრუნველყოფს კონკრეტული ვირუსის მიმართ რეზისტენტობას ინფიცირებული უჯრედის გარშემო უჯრედების სიკვდილის ლოკალიზებული უბნების გამოწვევით, რომლებიც ხშირად შეუიარაღებელი თვალითაც ჩანს დიდი ლაქების სახით. ეს ხელს უშლის ინფექციის გავრცელებას.  ​​რნმ-ის ინტერფერენცია ასევე ეფექტური დაცვაა მცენარეებში.  როდესაც ისინი ინფიცირდებიან, მცენარეები ხშირად გამოიმუშავებენ ბუნებრივ სადეზინფექციო საშუალებებს, რომლებიც კლავენ ვირუსებს, როგორიცაა სალიცილის მჟავა , აზოტის ოქსიდი და რეაქტიული ჟანგბადის მოლეკულები . 

მცენარეული ვირუსული ნაწილაკები ან ვირუსის მსგავსი ნაწილაკები (VLP) გამოიყენება როგორც ბიოტექნოლოგიაში , ასევე ნანოტექნოლოგიაში . მცენარეული ვირუსების უმეტესობის კაფსიდები მარტივი და მყარი სტრუქტურებია და მათი დიდი რაოდენობით წარმოება შესაძლებელია მცენარეების ინფიცირებით ან სხვადასხვა ჰეტეროლოგიურ სისტემებში ექსპრესიით. მცენარეული ვირუსული ნაწილაკების გენეტიკურად და ქიმიურად მოდიფიცირება შესაძლებელია უცხო მასალის კაფსულირებისთვის და მათი ინტეგრირება შესაძლებელია სუპრამოლეკულურ სტრუქტურებში ბიოტექნოლოგიაში გამოსაყენებლად. 

ბაქტერიული ვირუსები

ბაქტერიული უჯრედის კედელზე მიმაგრებული მრავალი ბაქტერიოფაგის ტრანსმისიული ელექტრონული მიკროგრაფია

ბაქტერიოფაგები ვირუსების გავრცელებული და მრავალფეროვანი ჯგუფია და წყლის გარემოში ყველაზე გავრცელებული ბიოლოგიური ერთეულია - ოკეანეებში ამ ვირუსების რაოდენობა ათჯერ მეტია, ვიდრე ბაქტერიების რაოდენობა,  ზღვის წყლის მილილიტრზე 250,000,000 ბაქტერიოფაგის დონეს აღწევს.  ეს ვირუსები აინფიცირებს სპეციფიკურ ბაქტერიებს ზედაპირული რეცეპტორების მოლეკულებთან შეკავშირებით და შემდეგ უჯრედში შეღწევით. მოკლე დროში, ზოგიერთ შემთხვევაში, სულ რაღაც წუთებში, ბაქტერიული პოლიმერაზა იწყებს ვირუსული mRNA-ს ცილად გარდაქმნას. ეს ცილები უჯრედში ახალ ვირიონებად, დამხმარე ცილებად, რომლებიც ხელს უწყობენ ახალი ვირიონების აწყობას, ან უჯრედის ლიზისში ჩართულ ცილებად იქცევიან. ვირუსული ფერმენტები ხელს უწყობენ უჯრედის მემბრანის დაშლას და, T4 ფაგის შემთხვევაში , ინექციიდან ოცი წუთზე ოდნავ მეტხანს შეიძლება სამასზე მეტი ფაგი გამოთავისუფლდეს. 

ბაქტერიები ბაქტერიოფაგებისგან თავის დასაცავად ძირითადი გზაა უცხო დნმ-ის განადგურების ფერმენტების გამომუშავება. ეს ფერმენტები, რომლებსაც რესტრიქციული ენდონუკლეაზები ეწოდებათ , ანადგურებენ ვირუსულ დნმ-ს, რომელსაც ბაქტერიოფაგები ბაქტერიულ უჯრედებში შეჰყავთ.  ბაქტერიები ასევე შეიცავს სისტემას, რომელიც იყენებს CRISPR თანმიმდევრობებს იმ ვირუსების გენომების ფრაგმენტების შესანარჩუნებლად, რომლებთანაც ბაქტერიები ადრე შეხებაში იყვნენ, რაც მათ საშუალებას აძლევს დაბლოკონ ვირუსის რეპლიკაცია რნმ-ინტერფერენციის ფორმით .  ეს გენეტიკური სისტემა ბაქტერიებს ინფექციის მიმართ შეძენილ იმუნიტეტს აძლევს. 

ზოგიერთ ბაქტერიოფაგს „ ზომიერ “ ფაგს უწოდებენ, რადგან ისინი იწვევენ ლატენტურ ინფექციებს და მაშინვე არ ანადგურებენ მასპინძელ უჯრედებს. ამის ნაცვლად, მათი დნმ მასპინძელი უჯრედების დნმ-ში პროფაგის სახით ინტეგრირდება . ეს ლატენტური ინფექციები პროდუქტიული ხდება, როდესაც პროფაგის დნმ აქტიურდება სტიმულებით, როგორიცაა გარემოს ცვლილებები.  ცხოველების, მათ შორის ადამიანების ნაწლავები შეიცავს ზომიერ ბაქტერიოფაგებს, რომლებიც აქტიურდება სხვადასხვა სტიმულით, მათ შორის დიეტის ცვლილებებით და ანტიბიოტიკებით.  მიუხედავად იმისა, რომ პირველად ბაქტერიოფაგებში დაფიქსირდა, ცნობილია, რომ მრავალი სხვა ვირუსი წარმოქმნის პროვირუსებს , მათ შორის აივ-ს. 

არქეული ვირუსები

ზოგიერთი ვირუსი არქეებში რეპლიკაციას ახდენს : ესენი არიან დნმ-ის ვირუსები უჩვეულო და ზოგჯერ უნიკალური ფორმებით.  ეს ვირუსები ყველაზე დეტალურად შესწავლილია თერმოფილურ არქეებში, განსაკუთრებით Sulfolobales და Thermoproteales რიგებში . ^[ 195 ] ამ ვირუსებისგან დაცვა გულისხმობს რნმ-ის ჩარევას არქეების გენომებში განმეორებადი დნმ-ის თანმიმდევრობებიდან, რომლებიც დაკავშირებულია ვირუსების გენებთან.  არქეების უმეტესობას აქვს CRISPR-Cas სისტემები, როგორც ადაპტური დაცვა ვირუსებისგან. ეს საშუალებას აძლევს არქეებს შეინარჩუნონ ვირუსული დნმ-ის მონაკვეთები, რომლებიც შემდეგ გამოიყენება ვირუსით შემდგომი ინფექციების დამიზნებისა და აღმოფხვრისთვის რნმ-ის ჩარევის მსგავსი პროცესის გამოყენებით. 

როლი წყლის ეკოსისტემებში

ვირუსები წყლის გარემოში ყველაზე გავრცელებული ბიოლოგიური ერთეულია.  ზღვის წყლის ერთ ჩაის კოვზში დაახლოებით ათი მილიონი მათგანია.  ამ ვირუსების უმეტესობა არის ბაქტერიოფაგები, რომლებიც აინფიცირებენ ჰეტეროტროფულ ბაქტერიებს და ციანოფაგები , რომლებიც აინფიცირებენ ციანობაქტერიებს და ისინი აუცილებელია მარილიანი და მტკნარი წყლის ეკოსისტემების რეგულირებისთვის.  ბაქტერიოფაგები უვნებელია მცენარეებისა და ცხოველებისთვის და აუცილებელია ზღვის და მტკნარი წყლის ეკოსისტემების რეგულირებისთვის .  ისინი ფიტოპლანქტონის მნიშვნელოვანი სიკვდილიანობის აგენტებია , რაც წყლის გარემოში საკვები ჯაჭვის საფუძველია .  ისინი აინფიცირებენ და ანადგურებენ ბაქტერიებს წყლის მიკრობულ საზოგადოებებში და წარმოადგენენ ნახშირბადის და საკვები ნივთიერებების ციკლის გადამუშავების ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს მექანიზმს საზღვაო გარემოში. მკვდარი ბაქტერიული უჯრედებიდან გამოთავისუფლებული ორგანული მოლეკულები ასტიმულირებენ ახალი ბაქტერიების და წყალმცენარეების ზრდას, პროცესში, რომელიც ცნობილია როგორც ვირუსული შუნტი .  კერძოდ, ვირუსების მიერ ბაქტერიების ლიზისი აძლიერებს აზოტის ციკლს და ასტიმულირებს ფიტოპლანქტონის ზრდას.  ვირუსულმა აქტივობამ შესაძლოა გავლენა მოახდინოს ბიოლოგიურ ტუმბოზეც , პროცესზე, რომლის დროსაც ნახშირბადი ილექება ოკეანის სიღრმეში . 

მიკროორგანიზმები ზღვაში არსებული ბიომასის 90%-ზე მეტს შეადგენენ. დადგენილია, რომ ვირუსები ყოველდღიურად ამ ბიომასის დაახლოებით 20%-ს კლავენ და ოკეანეებში 10-15-ჯერ მეტი ვირუსია, ვიდრე ბაქტერიები და არქეები.  ვირუსები ასევე ფიტოპლანქტონის , მათ შორის მავნე წყალმცენარეების ყვავილობის განადგურების ძირითადი აგენტებია .  ოკეანეებში ვირუსების რაოდენობა კიდევ უფრო მცირდება ზღვის ფსკერზე და წყალში უფრო ღრმად, სადაც ნაკლები მასპინძელი ორგანიზმებია. 

2018 წლის იანვარში მეცნიერებმა განაცხადეს , რომ დედამიწის ატმოსფეროდან ყოველდღიურად პლანეტის ზედაპირის ყოველ კვადრატულ მეტრზე 800 მილიონი ვირუსი ილექება, ძირითადად ზღვის წარმოშობის, რაც ვირუსების გლობალური ატმოსფერული ნაკადის შედეგია, რომლებიც ამინდის სისტემის ზემოთ, მაგრამ ჩვეულებრივი საჰაერო მოგზაურობის სიმაღლეზე დაბლა ცირკულირებენ და ვირუსებს მთელ პლანეტაზე ავრცელებენ. 

ნებისმიერი ორგანიზმის მსგავსად, ზღვის ძუძუმწოვრები მგრძნობიარენი არიან ვირუსული ინფექციების მიმართ. 1988 და 2002 წლებში ევროპაში ათასობით სელაპი დაიღუპა ფოცინის ჭირის ვირუსით .  ზღვის ძუძუმწოვრების პოპულაციებში ცირკულირებს სხვა მრავალი ვირუსი, მათ შორის კალცივირუსები , ჰერპესვირუსები , ადენოვირუსები და პარვოვირუსები . 

2022 წლის დეკემბერში მეცნიერებმა პირველად დააკვირდნენ ვირუსოვირუსს აუზის წყალში ჩატარებული ექსპერიმენტის მეშვეობით, რომელიც შეიცავდა ქლოროვირუსს , რომელიც ხშირად აინფიცირებს მწვანე წყალმცენარეებს მტკნარი წყლის გარემოში. როდესაც წყლიდან ამოიღეს მიკრობული საკვების ყველა სხვა წყარო, დაფიქსირდა წამწამოვანი ჰალტერიის რაოდენობის ზრდა ქლოროვირუსის აქტიური მოხმარების გამო, როგორც საკვების წყაროს, მისი ტიპიური ბაქტერიჭამია დიეტის ნაცვლად . 

როლი ევოლუციაში

ვირუსები სხვადასხვა სახეობას შორის გენების გადაცემის მნიშვნელოვან ბუნებრივ საშუალებას წარმოადგენენ, რაც ზრდის გენეტიკურ მრავალფეროვნებას და ხელს უწყობს ევოლუციას.  ითვლება, რომ ვირუსებმა ცენტრალური როლი ითამაშეს ადრეულ ევოლუციაში, ბოლო უნივერსალური საერთო წინაპრის ბაქტერიებად, არქეებად და ეუკარიოტებად დივერსიფიკაციამდე.  ვირუსები დღემდე დედამიწაზე შეუსწავლელი გენეტიკური მრავალფეროვნების ერთ-ერთ უდიდეს რეზერვუარს წარმოადგენს. 

აპლიკაციები

სიცოცხლის შემსწავლელი მეცნიერებები და მედიცინა

მეცნიერი, რომელიც სწავლობს H5N1 გრიპის ვირუსს

ვირუსები მნიშვნელოვანია მოლეკულური და უჯრედული ბიოლოგიის შესწავლისთვის, რადგან ისინი წარმოადგენენ მარტივ სისტემებს, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია უჯრედების ფუნქციების მანიპულირებისა და კვლევისთვის.  ვირუსების შესწავლამ და გამოყენებამ მოგვაწოდა ღირებული ინფორმაცია უჯრედული ბიოლოგიის ასპექტების შესახებ.  მაგალითად, ვირუსები სასარგებლო იყო გენეტიკის შესწავლაში და დაგვეხმარა მოლეკულური გენეტიკის ძირითადი მექანიზმების , როგორიცაა დნმ-ის რეპლიკაცია , ტრანსკრიფცია , რნმ-ის დამუშავება , ტრანსლაცია , ცილის ტრანსპორტირება და იმუნოლოგია , გაგებაში .

გენეტიკოსები ხშირად იყენებენ ვირუსებს ვექტორებად , რათა შეიყვანონ გენები მათ მიერ შესწავლილ უჯრედებში. ეს სასარგებლოა უჯრედის მიერ უცხო ნივთიერების წარმოსაქმნელად ან გენომში ახალი გენის შეყვანის ეფექტის შესასწავლად. ანალოგიურად, ვიროთერაპია იყენებს ვირუსებს ვექტორებად სხვადასხვა დაავადებების სამკურნალოდ, რადგან მათ შეუძლიათ კონკრეტულად უჯრედებისა და დნმ-ის დამიზნება. ის პერსპექტიულ გამოყენებას აჩვენებს კიბოს მკურნალობასა და გენურ თერაპიაში . აღმოსავლეთ ევროპელი მეცნიერები გარკვეული ხანია იყენებენ ფაგოთერაპიას ანტიბიოტიკების ალტერნატივად და ამ მიდგომის მიმართ ინტერესი იზრდება, რადგან ზოგიერთ პათოგენურ ბაქტერიაში ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტობის მაღალი დონეა.  ვირუსების მიერ ჰეტეროლოგური ცილების ექსპრესია რამდენიმე წარმოების პროცესის საფუძველია, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება სხვადასხვა ცილების, როგორიცაა ვაქცინის ანტიგენები და ანტისხეულები , წარმოებისთვის . ბოლო დროს შემუშავდა სამრეწველო პროცესები ვირუსული ვექტორების გამოყენებით და რამდენიმე ფარმაცევტული ცილა ამჟამად კლინიკურ და წინასაკლინიკო კვლევებშია. 

ვიროთერაპია

ვიროთერაპია გულისხმობს გენმოდიფიცირებული ვირუსების გამოყენებას დაავადებების სამკურნალოდ.  მეცნიერებმა ვირუსები ისე შეცვალეს, რომ გამრავლდნენ კიბოს უჯრედებში და გაანადგურონ ისინი, მაგრამ არ დააინფიცირონ ჯანსაღი უჯრედები. მაგალითად, Talimogene laherparepvec (T-VEC) არის მოდიფიცირებული ჰერპეს სიმპლექსის ვირუსი , რომელსაც წაშლილი აქვს გენი, რომელიც აუცილებელია ვირუსების ჯანმრთელ უჯრედებში რეპლიკაციისთვის, და ჩანაცვლებულია ადამიანის გენით ( GM-CSF ), რომელიც ასტიმულირებს იმუნიტეტს. როდესაც ეს ვირუსი აინფიცირებს კიბოს უჯრედებს, ის ანადგურებს მათ და ამით GM-CSF გენის არსებობა იზიდავს დენდრიტულ უჯრედებს სხეულის მიმდებარე ქსოვილებიდან. დენდრიტული უჯრედები ამუშავებენ მკვდარ კიბოს უჯრედებს და მათ კომპონენტებს გადასცემენ იმუნური სისტემის სხვა უჯრედებს .  წარმატებული კლინიკური კვლევების დასრულების შემდეგ , ვირუსმა მიიღო დამტკიცება მელანომის სამკურნალოდ 2015 წლის ბოლოს.  ვირუსებს, რომლებიც რეპროგრამირებულია კიბოს უჯრედების მოსაკლავად, ონკოლიზურ ვირუსებს უწოდებენ . 

მასალათმცოდნეობა და ნანოტექნოლოგია

მასალათმცოდნის თვალსაზრისით, ვირუსები შეიძლება ჩაითვალოს ორგანულ ნანონაწილაკებად .  მათი ზედაპირი შეიცავს სპეციფიკურ ხელსაწყოებს, რომლებიც მათ საშუალებას აძლევს გადალახონ მასპინძელი უჯრედების ბარიერები. ვირუსების ზომა და ფორმა, ასევე მათ ზედაპირზე არსებული ფუნქციური ჯგუფების რაოდენობა და ბუნება ზუსტად არის განსაზღვრული. შესაბამისად, ვირუსები ხშირად გამოიყენება მასალათმცოდნეობაში, როგორც კოვალენტურად დაკავშირებული ზედაპირის მოდიფიკაციების საყრდენები. ვირუსების განსაკუთრებული თვისება ის არის, რომ მათი მორგება შესაძლებელია მიმართული ევოლუციის გზით. სიცოცხლის შემსწავლელი მეცნიერებების მიერ შემუშავებული ძლიერი ტექნიკა ხდება ნანომასალებისადმი საინჟინრო მიდგომების საფუძველი, რაც ხსნის ფართო სპექტრის გამოყენებას ბიოლოგიისა და მედიცინის მიღმა.  მათი ზომის, ფორმისა და კარგად განსაზღვრული ქიმიური სტრუქტურების გამო, ვირუსები გამოიყენება როგორც შაბლონები მასალების ნანომასშტაბიან ორგანიზებისთვის. მაგალითებია ვაშინგტონში, საზღვაო კვლევით ლაბორატორიაში ჩატარებული სამუშაოები, სადაც გამოიყენება Cowpea მოზაიკური ვირუსის (CPMV) ნაწილაკები დნმ-ის მიკრომასივზე დაფუძნებულ სენსორებში სიგნალების გასაძლიერებლად . ამ შემთხვევაში, ვირუსული ნაწილაკები გამოყოფენ სიგნალიზაციისთვის გამოყენებულ ფლუორესცენტურ საღებავებს , რათა თავიდან აიცილონ არაფლუორესცენტური დიმერების წარმოქმნა , რომლებიც მოქმედებენ როგორც ჩამქრობები .  კიდევ ერთი მაგალითია CPMV-ის გამოყენება ნანომასშტაბიან პუდდაფად მოლეკულური ელექტრონიკისთვის. 

სინთეტიკური ვირუსები

ბევრი ვირუსის სინთეზირება შესაძლებელია de novo („ნულიდან“) პრინციპით. პირველი სინთეზური ვირუსი 2002 წელს შეიქმნა. ^[ 227 ] მიუხედავად იმისა, რომ ეს გარკვეულწილად მცდარი წარმოდგენაა, სინთეზირდება არა თავად ვირუსი, არამედ მისი დნმ-ის გენომი (დნმ ვირუსის შემთხვევაში) ან მისი გენომის cDNA ასლი (რნმ ვირუსების შემთხვევაში). ვირუსების მრავალი ოჯახისთვის შიშველი სინთეზური დნმ ან რნმ (სინთეზური cDNA-დან ფერმენტულად ხელახლა გარდაქმნის შემდეგ) გადამდებია უჯრედში შეყვანისას. ანუ ისინი შეიცავს ყველა საჭირო ინფორმაციას ახალი ვირუსების წარმოებისთვის. ეს ტექნოლოგია ამჟამად გამოიყენება ახალი ვაქცინის სტრატეგიების შესასწავლად. ^[ 228 ] ვირუსების სინთეზირების უნარს შორსმიმავალი შედეგები აქვს, რადგან ვირუსები აღარ შეიძლება ჩაითვალოს გადაშენებულად, თუ მათი გენომის თანმიმდევრობის შესახებ ინფორმაცია ცნობილია და ხელმისაწვდომია ნებადართული უჯრედები. 2021 წლის ივნისის მდგომარეობით, 11,464 სხვადასხვა ვირუსის, მათ შორის ყვავილის, სრული გენომის თანმიმდევრობები საჯაროდ ხელმისაწვდომია ჯანმრთელობის ეროვნული ინსტიტუტების მიერ შენახულ ონლაინ მონაცემთა ბაზაში . 

იარაღი

ვირუსების მიერ ადამიანთა საზოგადოებებში დამანგრეველი ეპიდემიების გამოწვევის უნარმა გამოიწვია შეშფოთება, რომ ვირუსები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბიოლოგიური ომისთვის . დამატებითი შეშფოთება გამოიწვია 1918 წლის სამარცხვინო გრიპის ვირუსის ლაბორატორიაში წარმატებით ხელახლა შექმნამ.  ყვავილის ვირუსმა ისტორიის განმავლობაში მრავალი საზოგადოება გაანადგურა მის აღმოფხვრამდე. მსოფლიოში მხოლოდ ორი ცენტრია, რომლებსაც ჯანმო-ს მიერ უფლებამოსილი აქვთ ყვავილის ვირუსის მარაგების შენახვა: ვირუსოლოგიისა და ბიოტექნოლოგიის სახელმწიფო კვლევითი ცენტრი VECTOR რუსეთში და დაავადებათა კონტროლისა და პრევენციის ცენტრები შეერთებულ შტატებში.  მისი გამოყენება შესაძლებელია იარაღად,  რადგან ყვავილის ვაქცინას ზოგჯერ მძიმე გვერდითი მოვლენები ჰქონდა, ის აღარ გამოიყენება რუტინულად არცერთ ქვეყანაში. ამრიგად, თანამედროვე ადამიანის მოსახლეობის დიდ ნაწილს თითქმის არ აქვს დადგენილი წინააღმდეგობა ყვავილის მიმართ და დაუცველი იქნება ვირუსის მიმართ.