CIMG4074

3- Istota i ewolucja wirusów

Z taksonomią i klasyfikacją są także związane problemy istoty i ewolucji wirusów, a przede wszystkim ich związek z komórką gospodarza.

Jest to obszerna dziedzina. Istnieje wiele teorii i poglądów. Najbardziej powszechnie akceptowane można sformułować następująco:

1. Pierwsza z nich zakłada, że wirusy wywodzą się z komórek (cellular origin). Niejako są tworami, które wymknęły się spod kontroli komórki, lecz związane są molekularnie ze strukturami i czynnościowymi elementami komórki. Wirusy powstawałyby więc stopniowo z materiału genetycznego (DNA i RNA) w komórkach prokariotycznych, które stopniowo ukierunkowywały własną syntezę i metaboliczne procesy własnych komórek (ryc. 1). Dochodziło do przesunięcia określonych czynności na jednostki, które w przebiegu ewolucji ulegały zróżnicowaniu. Komórkowy oraz pierwotnie dla komórki zbędny materiał podlegały czynnikom ewolucyjnym, mutacjom i selekcji. Materiał, z którego różnicował się genom komórki, był przydatnym materiałem dla wirusów, fagów, plazmidów, początkowo w stosunku synergicznym. Następnie doszło do jego strukturalnego i czynnościowego zróżnicowania, powstania nowych struktur, co dało dwa samoreplikujące się układy: komórkowy i wirusowy (fagowy), jako struktury wyższe i bardziej złożone, podobnie jak plazmidy i prawdopodobnie wiroidy. Przez nie wyjaśnioną właściwość doszło do oddania swego genetycznego potencjału i do replikowania go w obcych komórkach. W rezultacie powstały dwa układy genetyczne: komórkowy i wirusowy (odpowiednio plazmidowy). Oba powstały z nadmiaru materiału DNA w pjer-wotnych komórkach. Ten genetyczny materiał uległ strukturalnej i funkcjonalnej organizacji we własnym rozwoju (ewolucji). Z początku oba układy tkwiły w genach ułożonych w kwasach nukleinowych.

Na drodze wymiany i różnych zmian w genomach zmieniły się zależności między oboma partnerami. Stosunek antagonistyczny powstał wówczas, kiedy wirus przechodził z pierwotnie wspólnego środowiska do komórek, które w ewolucji wstąpiły na wyższy stopień, a pierwotny materiał wirusowy stał się obcy. W założeniu było jednak przeniesienie genów zmieniających receptory dla wirusów do generacji wyższych „taksonomów”. Potem Vtrirus mógł stać się chorobotwórczy dla nowych gatunków zwierzęcych i roślinnych, swobodnie

Ryc. 1. Chemiczna i biologiczna ewolucja na Ziemi (wg hipotezy D. Bla£kovića).

namnażać się w wektorach i stać się z kolei chorobotwórczy dla obcych roślin i zwierząt.

Przed szkodliwym działaniem wirusów organizmy broniły się - podobnie jak przed innymi biologicznymi, ewentualnie chemicznymi czynnikami - rozwojem systemów swoistej i nieswoistej odporności. Selekcja osobników opornych na choroby wirusowe prowadziła do namnożenia się takich osobników. W ten sposób mogły powstać populacje zwierząt i roślin opornych na wirusa. Wynika to z przykładu z jednej strony zależności między wirusem kleszczowego zapalenia mózgu i jego przenosicielem (wektorem), który wytwarza wirusa bez szkody dla siebie, a z drugiej strony zależności między wielokomórkowymi organizmami jako gospodarzami wirusa o różnym stopniu wrażliwości.

2. Drugą teorię, która najbardziej odpowiada złożonej budowie większych wirusów, określa się jako regresywną (regressive evolution). Zakłada ona wsteczną formę życia, co oznacza, że wirusy utraciły wiele swych czynności posiadanych przez organizmy, zachowując wyłącznie warunkujący ich odtwarzanie materiał genetyczny. Wynika ona ze znanego faktu, że we wszystkich komórkach - od bakterii do ssaków - zachodzą podobne procesy syntetyczne i metaboliczne, które tworzą podwaliny ich składu, a więc niezbędne metabolity. Niektóre organizmy nabyły umiejętności syntezy niezbędnych dla swojego istnienia składników z nieorganicznych elementów, inne potrzebowały również związków organicznych. Rośliny, bakterie fotosyntetyczne i chemoautotroficz-ne są organizmami, przez które przechodzi oddawanie energii, jaką zużywają układy biologiczne. Na takim stopniu organizacji komórek i organizmów wielokomórkowych są wolno żyjące drobnoustroje, które zużywały już gotowe związki i mogły się stać pasożytami innych organizmów, które służyły im jako źródło energii. Jeżeli takie związki nie dyfundowały przez błony komórkowe.

21