Virusten elinkaari: miten ne lisääntyvät ja ovatko ne eläviä?

Virukset muistuttavat monella tavalla eläviä organismeja, mutta niissä on myös ratkaisevia eroja. Yksi syy, miksi niitä joskus pidetään elävinä, on se, että viruksen "tarkoitus" on lisätä itseään: virus tarvitsee matemaattisesti ilmaistuna kapasiteetin tuottaa uusia kopioita genomistaan. Virus ei kuitenkaan kykene elämään tai lisääntymään itsenäisesti — se on obligaatisti solunsisäinen loinen. Se on aktiivinen ja kykenee lisääntymään vain isäntäsolun sisällä käyttäessään isännän energiaa, entsyymejä ja rakennusosia. Kun virus on päässyt isäntäsoluun, sen keskeinen "tavoite" on tehdä mahdollisimman paljon kopioita itsestään ja levitä uusiin isäntäsoluihin; kaikki viruksen toiminnot tähtäävät siihen, että sen perimä siirtyy seuraaviin isäntiin ja lisääntyy.

Viruksen rakenne ja genomityypit

Virukset koostuvat yleensä geenisestä materiaalista (DNA tai RNA), sitä suojaavasta proteiinikuoresta eli kapsidista ja joillain viruksilla myös lipidikalvosta (ympäröivä envelope). Virusten genomit voivat olla yksijuosteisia tai kaksijuosteisia, lineaarisia tai renkaassa, ja niiden koosta ja sisällöstä riippuu, miten ne käyttävät isännän koneistoa.

Viruksen elinkaaren päävaiheet

Yksinkertaistettuna viruksen lisääntyminen etenee useissa selkeissä vaiheissa. Alla on yleinen malli, jota seuraavat monet virukset, mutta poikkeamia on paljon riippuen virustyypistä ja isäntäsolusta:

• Kiinnittyminen (adsorptio) – virion tunnistaa ja sitoutuu isäntäsolun pinnan reseptoriin.
• Sisäänpääsy (penetration) – virus tai sen perimä pääsee solun sisään endosytoosilla tai fuusiolla solukalvon kanssa.
• Kuorien purkautuminen (uncoating) – kapsidi avautuu ja vapauttaa genomin solun sisään.
• Transkriptio ja käännös – viruksen genomista muodostetaan tarvittavia proteiineja käyttäen isäntäsolun ribosomeja ja usein myös viruksen omia entsyymejä.
• Genomin kopiointi – viruksen perimä replikoidaan käyttäen joko isännän tai viruksen omia replikaatioproteiineja.
• Kokoonpano (assembly) – uudet virionit rakennetaan kapsidi- ja muista proteiineista sekä kopioidusta genomista.
• Vapautuminen – valmiit virionit pääsevät ulos solusta ja tartuttavat uusia soluja. Tämä voi tapahtua solun lysosyn kautta (solun hajoaminen) tai buddaamalla solukalvon läpi, jolloin virukset saavat ympärilleen lipidivaipan.

ELYkseen liittyvät strategiat: lyyttinen, lysogeeninen ja latenssi

Virukset käyttävät erilaisia lisääntymisstrategioita. Esimerkiksi bacteriofagit voivat toimia lyyttisesti — ne replikoituvat nopeasti ja aiheuttavat isäntäsolun hajoamisen — tai lysogeenisesti, jolloin viruksen genomi integroituu isännän DNA:han ja voi pysyä passiivisena pitkään ennen aktivoitumistaan. Monet eläinten virukset voivat aiheuttaa akuutin infektion, kroonisen tai latenttitaudin (esim. herpesvirukset, jotka pysyvät latentteina ja aktivoituvat uudelleen).

Ovatko virukset eläviä?

Tähän ei ole yksiselitteistä vastausta, ja vastaus riippuu siitä, miten määrittelet "elävän". Molemmilla puolilla on perusteita:

• Väitteet, että virukset ovat eläviä: niillä on perimä, ne evolvoivat luonnonvalinnan kautta, ja ne tuottavat uusia kopioita itsestään hyödyntäen ympäristöä (isäntäsolua).
• Väitteet, että virukset eivät ole eläviä: ne eivät pysty aineenvaihduntaan, eivätkä ne lisäänty itsenäisesti — ilman isäntää ne ovat inerttejä partikkelia (virioneja).

Usein viruksia kuvataan välitilaksi elollisten ja elottomien välillä: ne ovat biologisia entiteettejä, jotka ilmaisevat elämän piirteitä vasta vuorovaikutuksessa solun kanssa.

Miksi virusten elinkaari on tärkeä ymmärtää?

Elinkaaren tuntemus auttaa kehittämään rokotteita, antiviraalisia lääkkeitä ja torjuntastrategioita. Esimerkiksi monet antiviraalit kohdistuvat tiettyihin vaiheisiin kuten replikaatioon tai proteaasien toimintaan, ja rokotteet pyrkivät estämään viruksen kiinnittymisen tai vapautumisen isäntään.

Yhteenvetona: virukset eivät ole elinkelpoisia ilman isäntää, mutta isäntäsolussa ne toimivat dynaamisesti ja sopeutuvat niin, että niiden perimä replikoituu ja leviää. Näin ne muistuttavat elollisia organismeja, mutta niiltä puuttuu itsenäisen elämän keskeinen kyky — aineenvaihdunta ja itsenäinen lisääntyminen.

Hae kirjaimella