Cosa sono i virus?

I virus sono delle strutture biologiche, e si utilizza questo termine, che è una sorta di “escamotage” per bypassare un problema terminologico, perché i virus non hanno tutte le caratteristiche degli organismi viventi, riferendoci infatti ai microrganismi viventi normalmente noi intendiamo i miceti, i batteri ed i protozoi, escludendo quindi i virus che possiamo considerare come degli organismi viventi limitati, in quanto hanno delle caratteristiche peculiari, sono cioè dei parassiti endocellulari obbligati.

  • “Parassiti” significa che per la propria replicazione e per il proprio metabolismo devono sfruttare un altro organismo vivente, che è la cellula
  • “Endocellulari” significa che per parassitare e sfruttare le cellule, i virus devono entrare dentro alle cellule stesse, a differenza per esempio di alcuni batteri che sono dei parassiti ma sono esocellulari
  • “Obbligati” significa che al di fuori della cellula il virus non è in grado di compiere nessun’attività, non ha nessuna forma di metabolismo né di sintesi, non consuma né produce energia, non si replica, insomma è assolutamente inerte, al di fuori della cellula il virus può solo andare incontro alla degradazione

 

I virus sono la forma vivente più adattata, sono presenti in qualsiasi ambiente e sono in grado di parassitare qualsiasi organismo vivente, dalla cellula procariota (come i batteri e le alghe) a quelle di ordine superiore. Per cui già possiamo fare un’importante distinzione:

  • batteriofagi o fagi, ovvero i virus che infettano le cellule procariote
  • i virus che infettano le cellule eucariotiche, i quali possono essere vegetali o animali (possono infettare dagli animali inferiori fino all’uomo), quindi qualsiasi tipo di cellula può essere infettata.

Viceversa non esiste nessun virus in grado di infettare tutte le cellule, nel senso che la cellula procariota è ovviamente diversa da una cellula eucariota, quindi è chiaro che un virus non può avere tutte le strutture per poter infettare ogni tipo di cellula, ma possiamo dire che ogni organismo vivente può avere dei virus che lo parassitano.

 

Va sottolineato inoltre molto bene che i virus NON sono cellule (non si può parlare di cellula virale), essi hanno un livello subcellulare di organizzazione, cioè hanno una struttura molto più semplice rispetto a quella delle cellule batteriche, animali o vegetali. Vengono definiti subcellulari sia dal punto di vista dell’organizzazione (perché non hanno niente che possa ricordare delle strutture cellulari) ma anche delle dimensioni (infatti sono molto più piccoli di qualsiasi cellula, anche procariota). I virus non hanno nessun organulo per poter compiere delle sintesi (vale a dire mitocondri, ribosomi, reticoli endoplasmatici, lisosomi o vescicole), sono formati da una molecola di acido nucleico circondata da proteine, dunque qualcosa di estremamente semplice che non può essere confuso con la cellula. Un’altra differenza importante che già di per sé escluderebbe che i virus sono delle cellule, sta nel fatto che i virus hanno sempre un solo tipo di acido nucleico:

  • RNA, per cui parliamo di ribovirus o virus ad RNA
  • DNA, per cui parliamo di desossiribovirus

Naturalmente, il fatto di non avere entrambi gli acidi nucleici impedisce loro di fare la sintesi proteica.

 

La replicazione dei virus

Ci sono altre caratteristiche che distinguono i virus dagli altri organismi viventi, innanzitutto citiamo il meccanismo di replicazione. Per i virus si parla di “replicazione” perché non è una divisione, né una riproduzione sessuata o asessuata, quello a cui vanno incontro questo tipo di strutture biologiche. Qualsiasi cellula, infatti, si divide in 2 o 4 cellule (quindi abbiamo una replicazione binaria o quaternaria) identiche e più piccole, che si accrescono, maturano, invecchiano e poi muoiono, tutto questo invece per i virus non avviene. Una volta entrati nella cellula, i virus la trasformano in una sorta di fabbrica per i componenti virali, infatti come vedremo i virus sono molto abili a deviare le sintesi della cellula a proprio vantaggio, quindi essa diventa una struttura che produce solo o quasi esclusivamente tutte le componenti virali, ovvero le proteine che formano i rivestimenti del virus e nuove copie dell’acido nucleico virale. In definitiva, lo scopo del virus quando infetta la cellula è quello di produrre le proteine e di replicare il proprio genoma, perché quando il virus ha prodotto tutti i suoi componenti, questi vengono poi assemblati a formare nuove particelle virali, proprio come in una catena di montaggio di una fabbrica. Da un virus non se ne formano 2-4-8-16 copie ma, una volta infettata la cellula ospite, se si riesce a portare avanti il ciclo replicativo dello stesso virus, si formeranno centinaia o migliaia di nuove particelle virali. Un’altra differenza fondamentale riguarda il fatto che la particella virale che si forma non va incontro ai processi di accrescimento, maturazione ed invecchiamento, ma nel momento in cui viene assemblata è già presente nella sua struttura matura, non si ingrandisce e non invecchia, ma semplicemente va incontro ad un processo di degradazione e d’inattivazione, una volta liberata dalla cellula, se non trova velocemente un’altra cellula da poter infettare. Inoltre, alcuni virus possono anche cristallizzare, in particolari condizioni di pH e temperatura, precipitando e formando dei cristalli, anche per questo motivo in un primo momento i virus non furono considerati degli organismi viventi, anche se in realtà li possiamo considerare tali in una maniera particolare e un po’ limitata.

 

Le caratteristiche comuni a tutti gli organismi viventi:

  • riproduzione
  • nutrizione
  • respirazione
  • irritabilità (nel senso della capacità di rispondere agli stimoli esterni modificando l’espressione genica del proprio genoma)
  • movimento
  • crescita
  • secrezione

I virus non hanno nessuna di queste proprietà, a parte la capacità di replicarsi, che però non è autonoma, nel senso che anche per fare ciò, devono entrare all’interno di particolari strutture biologiche viventi chiamate cellule, ed utilizzarle. Ma è proprio per questa caratteristica che invece possiamo considerarli come degli organismi viventi, nel senso che hanno una serie d’informazioni genetiche nella loro molecola di acido nucleico e sono in grado di trasmettere queste informazioni alla progenie (con le stesse caratteristiche genetiche del progenitore). Dunque questa caratteristica degli organismi viventi è sufficiente per considerare anche i virus come organismi viventi, ma limitati dal fatto che possono esprimere questa caratteristica solo all’interno della cellula che parassitano.

 

Le caratteristiche che ci permettono di riconoscere i virus

Con le conoscenze attuali si possono identificare più caratteristiche tipiche dei virus che ci permettono di classificare il microrganismo come tale, non come nel passato in cui si consideravano solamente le dimensioni ultramicroscopiche e l’incapacità di crescere sui terreni di coltura, per quanto riguarda le caratteristiche dei virus. Utilizzando questo sistema, una serie di batteri come le clamidie furono inizialmente considerati virus, perché come questi presentavano tali caratteristiche. Ma essi si caratterizzano anche per altre peculiarità, ad esempio non fanno la divisione binaria, né possiedono entrambi gli acidi nucleici, o i ribosomi, né le strutture che formano la parete batterica, ed infine non sono sensibili agli antibiotici (esistono infatti dei farmaci antivirali che non sono degli antibiotici), è dunque l’insieme di queste caratteristiche che ci consente appunto d’identificare i virus e di definire un organismo vivente come un virus.

 

I virus sono di dimensioni ultramicroscopiche, molto più piccole delle dimensioni cellulari ed anche delle cellule procariotiche (e già queste di per sé sono circa 10 volte più piccole rispetto alle cellule eucariote). Anche i virus più grossi (come i poxvirus, la famiglia che comprende i virus del vaiolo) sono molte volte più piccoli di una cellula batterica. Le dimensioni sono nell’ordine dei nanometri, i virus umani hanno delle dimensioni comprese tra i 20 nm e i 300-400 nm, quindi sempre e comunque al di sotto del potere di risoluzione del microscopio ottico (infatti, per visualizzare i virus bisogna utilizzare il microscopio elettronico).

LE PARTICELLE SUBVIRALI

Va ricordato, però, che esistono delle entità ancora più semplici e primitive, più piccole rispetto ai virus, a cui ora facciamo un breve cenno, si tratta infatti delle particelle subvirali. Cominciamo ora a parlare dei viroidi e dei virusoidi, che sono delle strutture biologiche che in ogni caso non interessano la medicina umana, poiché si tratta di microrganismi che infettano le piante. Li citiamo perché in realtà sono importantissimi in biologia molecolare, in quanto hanno permesso di scoprire alcune proprietà delle cellule eucariote, ad esempio il fenomeno del “silencing” del DNA è stato scoperto proprio grazie ai viroidi.

I viroidi

I viroidi sono dei piccoli RNA (con poche centinaia di nucleotidi) a singolo filamento, circolari (quindi la molecola si chiude ad anello) con tantissime regioni appaiate, quindi assumono una caratteristica struttura bastoncellare, inoltre hanno un’attività di ribozima (ovvero di enzima ad RNA) e sono in grado d’interferire pesantemente col metabolismo della cellula che infettano, causando delle conseguenze molto importanti, essi sono infatti responsabili di diverse malattie vegetali, in quanto sono in grado d’interferire con le sintesi proteiche della cellula vegetale, influenzandone l’espressione del genoma (attraverso un attività di “silencing”). Non hanno nessun altro rivestimento, cioè sono in realtà dei piccoli pezzi di RNA (non codificanti per nessuna proteina), però sono in grado di replicarsi nella cellula sfruttandone la RNA polimerasi, inoltre essi si trasmettono per esempio attraverso i semi, i pollini, gli attrezzi agricoli ed altre strutture ancora.

I virusoidi

Ancora più semplici sono i virusoidi, essi non sono neanche in grado di replicare il loro RNA nella cellula, ma hanno bisogno di un “virus helper” che fornisca loro le funzioni enzimatiche che non riescono ad esplicare autonomamente. In sostanza, essi sono degli RNA che per replicarsi devono infettare una cellula in cui è presente un virus vegetale, quindi sono ancora più dipendenti dalla struttura che parassitano rispetto ai viroidi.

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