Witajcie moi drodzy w pierwszym odcinku działu wirusy. Nagrałam ten dział od nowa ze względu na zmiany w podstawie programowej obowiązujące od najbliższego roku szkolnego. Aczkolwiek w tym pierwszym odcinku specjalnie nic się nie zmieniło pod względem treści.
Natomiast w tej poprzedniej wersji były jakieś takie szumy w tle i stwierdziłam, że nagram to od nowa, żeby po prostu lepiej się tego słuchało. Natomiast jeżeli chodzi o zmiany ogólnie, to do tej pory wymagano od Was wiedzy na temat wirusów i prionów. I te priony wywalili z podstawy, co moim zdaniem jest dość przykre, bo priony są bardzo ciekawym zagadnieniem. I istnieją znacznie nudniejsze rzeczy, które można było wywalić w ich miejsce.
Także ja prawdopodobnie dodam odcinek na temat prionów jako taki dodatkowy, bo i tak już mam materiały na ten temat. Natomiast... Do matury obowiązują Was obecnie tylko wirusy.
No i nie muszę chyba nikogo przekonywać, że wirusy są tematem bardzo aktualnym, chociaż o pandemii koronawirusa chyba już zdążyliśmy zapomnieć, ale pewnie prędzej czy później przyjdzie jakaś inna pandemia. Także warto posiadać przynajmniej jakąś podstawową, rzetelną wiedzę na ich temat, abstrahując już od matury. Tak więc czym wirusy są? Wirus to po łacinie jad albo trucizna, co już sugeruje nam mniej więcej czym są wirusy i nie jest to pozytywna konotacja. I ponadto chociaż wirusy są najmniejszymi formami życia, czy określenie życie jest tutaj adekwatne, to za chwilę do tego przejdziemy.
W każdym razie pomimo tego, że są najmniejsze, to jednak są liczniejsze niż wszystkie inne organizmy na Ziemi razem wzięte. Także można tak optymistycznie powiedzieć, że cały świat jest praktycznie przesycony trucizną. No i wspomniana pandemia koronawirusa dość dobitnie nam pokazała, że wirusy mimo iż są takie malutkie i często bardzo nietrwałe pod względem struktury, to potrafią w krótkim czasie zmienić funkcjonowanie praktycznie całego świata.
Wirusy są bardzo, bardzo powszechne, występują absolutnie we wszystkich środowiskach, aczkolwiek odkryto je dopiero stosunkowo niedawno, to znaczy w 1898 roku odkryto pierwszego wirusa, to był wirus mozaiki tytonium. I od tamtego czasu opisano około 10 tysięcy różnych wirusów, ale na świecie są ich miliony typów, których jeszcze nie znamy i prawdopodobnie nigdy nie zdążymy poznać. Wirusy możemy zdefiniować jako bezkomórkowe cząstki albo formy infekcyjne. Jeżeli chcecie zabrzmieć w sposób bardziej wyrafinowany, to możecie dodać, że są to formy submikroskopijne, czyli takie, które...
nie są widoczne w mikroskopie, takim zwykłym, świetlnym, tylko można je zobaczyć dopiero pod mikroskopem elektronowym. A wynika to z tego, że większość wirusów jest strasznie, strasznie mała. To znaczy mają mniej niż ćwierć mikrometra, czyli to jest mniej więcej jedna setna komórki bakteryjnej, a przypominam, że komórki bakteryjne same w sobie są bardzo małe.
W każdym razie wirusy są czymś, co infekuje, czyli wnika do jakiegoś organizmu, często powodując skutki uboczne w postaci choroby, chociaż nie zawsze. Bo istnieją wirusy, których obecność w organizmie zdaje się nie dawać żadnych skutków negatywnych, pozytywnych czy jakichkolwiek. Mówiąc o wirusach tak w szkole, zazwyczaj stawia się je na pograniczu świata żywego i nieożywionego. I argumenty na poparcie tego stwierdzenia są z reguły takie, że wirusy nie należą do organizmów żywych, bo nie posiadają budowy komórkowej, tak jak wszystkie znane nam organizmy żywe, oraz nie wykazują metabolizmu.
To znaczy nie realizują żadnych czynności życiowych typowych dla organizmów żywych, typu odżywianie, wymiana gazowa, wydalanie, reakcja na bodźce itd. Z drugiej strony jednak mają pewne właściwości organizmów żywych, ponieważ po pierwsze zbudowane są właściwie z tych samych związków organicznych, co organizmy żywe, typu białka kwasno-ukrainowe, cukry, niektóre zawierają też lipidy, a poza tym potrafią się namnażać. Czego jednak obiekty nieożywione nie robią.
Także mamy jakby dwa argumenty po jednej stronie, dwa argumenty po drugiej stronie i zazwyczaj się na tym poprzestaje, uznając, że wirusy są gdzieś na granicy. Ale jeśli spojrzy się na wirusy z nieco głębszej takiej biologicznej perspektywy, to okazuje się, że jest jeszcze jeden argument przemawiający za tym, że są one jednak żywe. A mianowicie wirusy ewoluują, a zdolność do ewolucji jest istotą życia. Martwe obiekty nie podlegają ewolucji.
Warto dodać, że wirusy, i to jest taka dość pocieszająca informacja, wirusy ewoluują od form bardziej zjadliwych, zwykle, czyli tych bardziej groźnych, niebezpiecznych dla zdrowia, do form łagodniejszych. No i jest to dość logiczne, ponieważ każdy wirus dąży do tego, znaczy dąży w cudzysłowie, no bo nie robi tego świadomie, ale dąży do tego, żeby się maksymalnie rozprzestrzenić w środowisku. Tak jak zresztą wszystkie organizmy żywe. I logiczne jest to, że jeżeli wirus zabijałby swojego gospodarza, w ciągu 15 minut, no to nie miałby zbyt wielu szans na to, aby się rozprzestrzenić jak najdalej.
Także najlepsze skutki odnoszą wirusy, które możliwie łagodnie traktują swoich gospodarzy, tak że oni sobie mogą żyć długo i szczęśliwie i zarażać maksymalnie dużą liczbę osób wokół siebie. Więc zazwyczaj, gdy pojawia się jakiś nowy wirus atakujący dany gatunek, to zwykle z upływem czasu jakby skutki, które wywołuje, czy objawy choroby, które wywołuje, są coraz łagodniejsze. Tak też zresztą było z COVID-19 i ja twierdziłam od początku, że tak będzie, aczkolwiek to nie był przejaw daru proroctwa, tylko po prostu podstawowej wiedzy na temat wirusologii. Żywe czy nieżywe to tak naprawdę jest dość bezprzedmiotowa dyskusja, bo to zależy od definicji życia, jaką sobie przyjmiemy. Wirusów w każdym razie nie nazywamy organizmami, bo to określenie jest zarezerwowane dla organizmów komórkowych.
I może warto jeszcze dodać, że wirusy są jednymi formami życia, jeżeli przyjmiemy, że są formami życia, które udało się zsyntetyzować od zera w laboratorium. Od zera to znaczy po prostu z tych cząsteczek organicznych, z których się składają. Wiem, że trwają prace nad syntetyzowaniem w ten sposób całych żywych komórek, ale wydaje mi się, że to jest jeszcze dość odległe.
Natomiast wirusy działające, infekujące wirusy udało się otrzymać w laboratorium już dobre kilka dekad temu, czyli tak naprawdę gdzieś w początkach. genetyki, inżynierii genetycznej. No i nie muszę chyba dodawać, że to zdarzenie to był wówczas taki ogromny przełom w nauce, kiedy się wydawało, że po prostu złamaliśmy wszelkie zasady rządzące światem, nie ma już żadnego sacrum i strach pomyśleć, co będzie dalej.
No ale mniejsza z tym. Przejdźmy już do budowy wirusów. I wirusy, jak już powiedzieliśmy, nie mają budowy komórkowej, natomiast składają się z takiego... płaszczyku białkowego, zwanego kapsydem. I ten kapsyd może mieć bardzo różny design, o czym za chwilę, ale generalnie składa się z białek ułożonych zwykle w taką wysoce uporządkowaną, wręcz krystaliczną strukturę.
Są to takie właśnie wielościenne formy, mocno geometryczne i te kapsydy można literalnie wykrystalizować, tak jak się krystalizuje sól. No i potem, jeżeli się ich wprowadzi do organizmu, to one będą normalnie działać, infekować. Drugi niezbędny element oczywiście to jest materiał genetyczny.
I to może być DNA albo może być RNA. I tutaj, o ile się uczyliście do tej pory, że DNA jest cząsteczką dwuniciową, a RNA jest cząsteczką jednoniciową, no to niestety wirusy jakby nic sobie nie robią z tych zasad. I mogą posiadać zarówno DNA jednoniciowe, jak i dwuniciowe, mogą posiadać...
RNA jednoniciowe albo dwuniciowe. Mogą to być cząsteczki koliste, albo liniowe, albo segmentowane, albo częściowo jednoniciowe, a częściowo dwuniciowe. Nie ma żadnych ograniczeń.
Różnorodność genetyczna wirusów jest naprawdę większa niż wszystkich pozostałych organizmów i to jest tak skomplikowany temat, że podziwiam odporność psychiczną osób, które się tym zajmują zawodowo. Jeżeli chodzi o sam genom wirusa, czyli jego kompletny zestaw genów, to warto dodać, że jest on zazwyczaj bardzo mały, to znaczy zawiera zwykle... kilka, kilkanaście, czasami kilkaset genów, czyli malutko w porównaniu z dziesiątkami tysięcy genów, jakie ma przeciętne zwierzę. No i kolejny element to jest osłonka białkowo-lipidowa, która nie zawsze występuje.
To jest taki dodatkowy płaszczyk na powierzchni tego kapsydu i on przypomina błonę komórkową, bo on zresztą pochodzi od błony komórkowej gospodarza. Ale do tego jeszcze wrócimy w następnym odcinku omawiając wirusy zwierzęce. W każdym razie te wszystkie składowe składają się razem na... tak zwany virion.
Virion to jest taka kompletna, zdolna do infekcji jednostka wirusa. Także to jest definicja, którą możecie sobie zapamiętać. I to, co myślę, że jest dość niesamowite, to to, że kapsomery, czyli te podjednostki składające się na kapsyd, w obecności materiału genetycznego wirusa, one się same składają w taki gotowy kapsyd. Składają się wokół tego materiału genetycznego. Nie wiem, jak to się dzieje.
Nie wiem, czy to jest już właściwie wytłumaczone. W każdym razie jest dość zjawiskowe. Ok, teraz co możemy powiedzieć na temat różnorodności morfologicznej wirusów, czyli to, w jakich formach mogą one występować. Ogólnie, o ile w przypadku pozostałych form życia, roślin, zwierząt itd.
mamy mniej więcej jakiś tam mniej lub bardziej dokładny system klasyfikacji, który ma oddawać ich pokrewieństwo ewolucyjne, to w przypadku wirusów nie ma takiego systemu. Także kategoryzuje się je różnie, np. ze względu na kształt, na rodzaj materiału genetycznego, ze względu na to, jakie organizmy mogą infekować itd. To są wszystko takie dość sztuczne podziały, które po prostu mają nam pomóc nie zwariować.
Jeżeli chodzi o różnorodność stricte morfologiczną, czyli o budowę kapsydu, bo to jest to, co nas interesuje, to te kapsydy mogą być bardzo różnych kształtów, mogą być takie bardziej wielościenne albo... w postaci takiej tuby czy rurki. Mogą mieć tą dodatkową osłonkę na po...
powierzchni. No i wreszcie niektóre są takie bardzo złożone i tak zazwyczaj wyglądają bakteriofagi, czyli wirusy bakteryjne, o których za chwilę dowiemy się więcej. No i one często mają już taką postać, no totalnie nie z tej ziemi.
I teraz zanim przejdziemy do funkcjonowania wirusu, do tego co one właściwie w życiu robią, to podsumujmy tą różnorodność morfologiczną. A więc wirusy mogą albo mieć osłonkę, albo występować bez osłonki, mogą zawierać DNA albo RNA, mogą mieć kapsyd albo mogą nie mieć kapsydu, aczkolwiek takie wirusy bez kapsydu to są nie tyle wirusy, co wirojdy i one infekują rośliny. Natomiast wiedza o wirojdach już Was nie obowiązuje od najbliższego roku szkolnego, ale wspominam o nich, bo jest to dość ciekawe, że może być taki wirus, który po prostu jest samym latającym materiałem genetycznym.
bez żadnego kapsydu. Kapsydy mogą być wielościane, kuliste, tubularne, złożone itd. No i teraz w jaki sposób wirusy funkcjonują, czyli czym właściwie się zajmują w tej swojej wirusowej egzystencji. A więc wirusy, tak jak już powiedzieliśmy, zajmują się instakowaniem wszystkiego, co żyje. Zazwyczaj w dość specyficzny sposób, czyli że dany wirus atakuje tylko dany gatunek organizmu.
Chociaż czasami niektóre wirusy potrafią atakować jakiś szerszy zakres różnych organizmów. Czasami dochodzi też do przekroczenia bariery gatunkowej, czyli to jest wtedy, kiedy wirus adaptuje się do atakowania nowego gatunku. Tak prawdopodobnie było w przypadku wirusa HIV, który przeskoczył na człowieka z szympansów. No i wirusy atakują naprawdę wszystko, to znaczy istnieją nawet wirusy, które atakują inne, większe wirusy.
Wirusy mają to do siebie, że mogą się namnażać tylko we wnętrzu komórek. Poza nimi w ogóle nie funkcjonują. I dlatego wirusy nazywa się skrajnymi pasożytami.
W pasożytach będzie więcej w dziale ekologia, ale to, co zapewne wiecie, to to, że pasożyty są takie organizmy, które żyją kosztem innych organizmów, z tym, że pasożyty różnią się w stopniu zależności od swojego gospodarza. Na przykład komary są dość niezależne, bo dopadają nas tylko wtedy, kiedy chcą się nażrzeć, a tak poza tym funkcjonują sobie wolno w środowisku zewnętrznym. Tasiemce są znacznie bardziej zależne, bo poza organizmem nie są w stanie przeżyć, ale jednak nadal same realizują swoje czynności życiowe typu rozmnażanie itd. Natomiast wirusy są właśnie takimi skrajnymi pasożytami, ponieważ poza komórką nie są w stanie zrobić nic, bo po prostu nie posiadają żadnych własnych enzymów, żadnych struktur komórkowych czy czegokolwiek.
Także potrzebują komórki gospodarza, potrzebują enzymów, mechanizmów działających w komórce, w komórce gospodarza, żeby móc osiągać ten swój główny cel egzystencjalny, czyli namnażanie się. No i teraz w jaki sposób wirusy infekują komórki? Omawia się to z reguły na przykładzie bakteriofagów, albo fagów w skrócie, czyli to są te wspomniane wirusy bakteryjne. One są po prostu bardzo dobrze poznane, ponieważ łatwo się je hoduje, bo same bakterie się łatwo hoduje, także dużo o bakteriofagach wiemy, one też są niesamowicie powszechne.
co wynika po części z tego, że same bakterie, jak wiemy, są bardzo powszechne, występują w kosmicznych ilościach na całej Guli Ziemskiej. I bakteriofagi, tak jak już widzieliśmy wcześniej, mają tą ciekawą, skomplikowaną strukturę. Natomiast jeżeli chodzi o działanie, to zwykle fagi dzieli się na łagodne i zjadliwe. I klasycznym przykładem takiego faga łagodnego jest bakteriofag lambda, tutaj po lewej, a przykładem takiego bakteriofaga bardziej zjadliwego jest bakteriofag T4. I łagodne fagi infekują komórki bakterii na drodze tzw.
cyklu lizogenicznego, czyli takiego łagodniejszego, natomiast fagi infekują komórki na drodze cyklu litycznego. Do tych nazw jeszcze za chwilę wrócę w trakcie omawiania przebiegu tych cykli. Zaczniemy od cyklu litycznego, czyli tego, który przeprowadza ten groźny bakteriofag T4.
Pierwszym etapem takiego cyklu jest adsorcja, czyli po prostu fag. Przykleja się do powierzchni bakterii. Przypominam, że wirusy nie są w stanie się same poruszać, one nie mają żadnych struktur lokomotorycznych.
No ale powiedzmy, że gdzieś tam losowo w roztworze czy w czymkolwiek taki fag trafi na komórkę bakterii. Przyczepia się do powierzchni poprzez specjalne receptory, dlatego zazwyczaj dany rodzaj faga będzie się specyficznie wiązał z jakimś tam gatunkiem bakterii ze względu na te receptory. No i po prostu przyczepia się za pomocą tych swoich włókien białkowych do powierzchni takiej bakterii, do jej ściany komórkowej.
I następny etap to jest wnikanie, czyli ten fag wprowadza swój materiał genetyczny, na przykład poprzez skurcz tej pochewki, ogonka tak zwanej. Ona się może kurczyć, jest zbudowana z takich włókien białkowych. I w ten sposób materiał genetyczny trafia do środka komórki bakteryjnej. Taki cały kapsyt bakteriofaga nie może wniknąć do środka, no bo jest ściana komórkowa, która u bakterii jest dość solidna.
Niektóre fagi nie mają takiego mechanizmu wstrzykiwania. One np. mogą robić enzymatycznie dziury w ścianie tej komórki bakterii i w ten sposób wprowadzają tam swój materiał genetyczny.
W każdym razie, w taki czy inny sposób fagowe DNA musicie dostać do komórki bakterii. No i następny etap w cyklu litycznym to jest ekspresja genów faga. Zazwyczaj wygląda to tak, że materiał genetyczny bakterii jest zdegradowany, czyli po prostu niszczony i bakteriofag całkowicie przejmuje kontrolę nad komórką bakterii, nad jej mechanizmami, nad jej enzymami i wykorzystuje je do replikacji swojego materiału genetycznego. do syntezy nowych białek, do syntezy tych kapsomerów, które potem będą tworzyć nowe kapsydy. Oczywiście robi to wszystko na podstawie informacji zawartej w tym swoim genomie, który wprowadza do komórki bakterii.
No i ostatni etap to jest składanie fagów, czyli te kapsomery samolicznie składają się w kapsydy wokół materiału genetycznego wirusa i potem gotowe bakteriofagi na koniec uwalniają się, po prostu rozkładając ścianę komórkową za pomocą specjalnych enzymów. No i tych fagów może w komórce powstać nawet około 100, co też daje dobre wyobrażenie, jak bardzo one są malutkie. I całość tego procesu, który opisałam, może trwać jedynie pół godziny.
Także jeżeli taki zjadliwy fag wniknie do komórki bakterii, czy zainfekuje komórkę bakterii, no to raczej jej koniec jest już bliski. I teraz jeśli chodzi o te nazwy, o których już wspomniałam, czyli cyklityczny i izogeniczny, to ja przez dłuższy czas nie mogłam... dobrze zapamiętać, który jest który, ale w końcu zapamiętałam w ten sposób, że cykl lityczny, to jest ten, który widzieliśmy przed chwilą, to jest ten, który się kończy śmiercią komórki bakteryjnej, no stąd tutaj ten krzyżyk na T. Natomiast cykl izogeniczny to jest ten drugi, ten łagodniejszy, który zobaczymy za chwilę i on nie jest zabójczy dla komórki bakterii, chociaż w pewnych warunkach może przechodzić w cykl lityczny.
I teraz jak wygląda ten cykl lizogeniczny? Więc pierwsze etapy są takie same, to znaczy znowu Fag przyczepia się do powierzchni komórki bakteryjnej, następnie wprowadza swój materiał genetyczny w jakikolwiek sposób i kolejny etap już jest inny niż w cyklu litycznym i to jest integracja. I on polega na tym, że materiał genetyczny Faga po prostu włącza się w chromosom bakteryjny, włącza się do bakteryjnego genoforu i takie coś, czyli taki Fag zintegrowany z materiałem genetycznym bakterii, nazywa się profagiem.
Pamiętajcie, że w biologii pro nie oznacza tego, co w języku potocznym, czyli że ktoś jest profesjonalny, tylko pro oznacza w biologii zazwyczaj coś takiego, jak przed albo prawie, tak jak prokarioty, czyli przedjądrowce albo proenzymy, czyli coś, co może się aktywować i stać się aktywnym enzymem. I tak samo profag to jest taki utajony fag, który w pewnych warunkach może się znowu stać normalnym. Fagiem.
Niemniej jednak mamy tą integrację, Fag się włączył w genofor bakteryjny no i teraz po prostu jak komórka się dzieli, to następuje replikacja jej materiału genetycznego, czyli podwojenie materiału genetycznego, razem z tym zintegrowanym Fagiem. Także w ten sposób ten profag się niepostrzeżenie namnaża. Aczkolwiek w pewnych warunkach może się właśnie obudzić, że tak powiem i wejść w cyklityczny i rozwalić taką bakterię. No i to by było na tyle, jeśli chodzi o te cykle infekcyjne bakteriofagów, aczkolwiek chciałam dodać na koniec jeszcze jedną rzecz, to jest trochę bardziej taka ciekawostka. Mianowicie istnieje coś takiego jak konwersja lizogenna i to polega na tym, że czasami się zdarza, że bakterie, które zawierają tego profaga w swoim materiale genetycznym, czyli są zainfekowane jakimś bakteriofagiem i on się zintegruje z ich materiałem genetycznym, to mogą nabywać nowych cech.
niekoniecznie przyjemnych dla nas. Bo np. bakterie, które powodują choroby, takie jak błonica albo szkarlatyna, one są chorobotwórcze tylko wtedy, kiedy właśnie zabierają w sobie takiego profaga. Tak normalnie są łagodne, w sensie nie wywołują choroby, ale jak zostaną zainfekowane i taki bakteriofag wmontuje się w ich materiał genetyczny, to robią się chorobotwórcze.
Podobnie bakteria Clostridium botulinum, znana z tego, że produkuje... najpotężniejszą toksynę na świecie, czyli botulinę, używaną w kosmetyce jako botoks, również jest w stanie produkować tę toksynę tylko wtedy, kiedy jest nosicielką takiego profaga. Także taka sytuacja, kiedy bakteria nabywa jakichś nowych cech dzięki obecności profaga, nazywa się konwersją izogenną. I to było na tyle. Do samych chorób wirusowych przejdziemy w dwóch następnych odcinkach.
Ja dziękuję serdecznie patronom z ostatniego miesiąca, osobom, które wpłaciły na moją zrzutkę, a także, które zafundowały mi wirtualną kawę. Jeżeli również chcecie wesprzeć finansowo mój kanał, co jest bardzo wskazane, to linki macie zawsze w opisie pod filmem. Od niedawna możecie również wspierać mnie bezpośrednio przez YouTube'a. Wybór należy do Was. Ja dziękuję Wam wszystkim za uwagę i zapraszam do następnego odcinka.