منشا ویروس ها و کاربرد آن ها در علوم زیستی
منشاء ویروس‌ها
پیدایش ویروس‌های جدید هنوز کاملاً مشخص نیست و احتمالاً یک مکانیسم واحد برای پیدایش ویروس‌ها وجود ندارد. از آنجایی که ویروس‌ها قادر به تشکیل فسیل نیستند، تکنیک‌های مولکولی برای فرضیه‌سازی نحوه ظهور آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. تحقیقات در مورد شناسایی میکروفسیل‌ها و زیست‌شناسی مولکولی هنوز می‌تواند شواهد فسیلی مربوط به دوره‌های آرکی‌ها یا پروتروزوییک‌ها (Proterozoic) را شناسایی کند.
فرضیه پیدایش ویروس‌ها
ویروس‌های کوچک که تنها چند ژن دارند، ممکن است بخش‌هایی از اسیدهای نوکلئیک فراری باشند که از ژنوم یک ارگانیسم زنده دیگر نشأت می‌گیرند. مواد ژنتیکی ویروس‌ها ممکن است از عناصر ژنتیکی قابل انتقال مانند پلاسمیدها گرفته شده باشد که در باکتری‌ها به وفور یافت می‌شوند. پلاسمیدها توانایی حرکت دارند و می‌توانند از سلول خارج شده و وارد ژنوم ارگانیسم‌های دیگر شوند. ویروس‌هایی با ژنوم‌های بزرگتر مانند Poxviruses ممکن است روزی سلول‌های کوچکی بوده‌اند که به عنوان انگل روی سلول‌های میزبان بزرگتر رشد و تکثیر می‌کردند. در طول زمان، ژن‌هایی که برای روند زندگی انگلی آن‌ها ضروری نبودند، در یک پروسه ساده‌سازی از بین رفته‌اند. همچنین، باکتری‌های ریکتسیا و کلامیدیا نیز سلول‌های زنده‌ای هستند که مانند ویروس‌ها تنها در سلول‌های میزبان تولید مثل می‌کنند. وجود آن‌ها به این فرضیه اعتبار می‌بخشد، زیرا احتمالاً آن‌ها در راستای سبک زندگی انگلی خود ژن‌هایی را از دست داده‌اند که امکان زندگی خارج از سلول میزبان را برای آن‌ها فراهم می‌کردند.
بیماری‌های ویروسی انسان
نمونه‌هایی از بیماری‌های مشترک انسانی ناشی از ویروس‌ها شامل سرماخوردگی، ویروس کرونا، آنفولانزا، آبله مرغان و تبخال هستند. علاوه بر این‌ها، ویروس‌ها می‌توانند بیماری‌های کشنده و مهلکی را نیز در انسان ایجاد کنند که از جمله آن‌ها می‌توان به ابولا، کووید-19، ایدز، آنفولانزای مرغی و سارس اشاره کرد. توانایی نسبی ویروس‌ها در ایجاد بیماری با اصطلاح Virulence یا شدت بیماری‌زایی تعریف می‌شود.
ردیابی، تخلیص و تشخیص ویروس‌ها
در آزمایشگاه، چندین روش برای رشد و شناسایی ویروس‌ها وجود دارد. تخلیص ذرات ویروسی را می‌توان با استفاده از روش‌های سانتریفیوژ افتراقی، سانتریفیوژ گرادیان، رسوب‌گذاری با سولفات آمونیوم یا اتیلن گلیکول و حذف اجزای سلولی از یک مخلوط سلولی همگن با استفاده از حلال‌های آلی یا آنزیم‌ها انجام داد.
آزمون‌هایی که برای شناسایی و شمارش ویروس‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، عبارتند از:
سنجش هماگلوتیناسیون: روشی برای اندازه‌گیری تعداد ذرات ویروسی در محلول گلبول‌های قرمز است که با بررسی میزان رسوب یا آگلوتینه شدن ویروس‌ها در میان آن‌ها انجام می‌گیرد.
شمارش مستقیم با میکروسکوپ الکترونی: در این روش مخلوطی رقیق از ذرات ویروس و دانه‌های با اندازه مشخص بر روی یک ورق مخصوص اسپری می‌شود و تحت بزرگنمایی بالا مورد بررسی قرار می‌گیرد.
سنجش پلاک ویروسی: در این تکنیک یک لایه نازک از سلول‌های باکتریایی روی محیط کشت رشد می‌کند و ویروس‌ها سلول‌های محیط کشت را آلوده کرده و پلاک‌هایی در لایه سلولی ایجاد می‌کنند که قابل شمارش هستند.
تشخیص و جداسازی ویروس‌های جدید از بیماران، موضوعی تخصصی و آزمایشگاهی است. برای این کار باید از امکانات و تجهیزات گران‌قیمت استفاده کرد و متخصصان آموزش‌دیده مانند کارشناسان علوم آزمایشگاهی، زیست‌شناسان مولکولی و ویروس‌شناسان در آن نقش دارند.
اپیدمی
اپیدمی به بروز یا ظهور گسترده یک بیماری خاص در یک جمعیت مشخص اطلاق می‌شود. ویروس‌ها در طول تاریخ مسبب اپیدمی‌های زیادی بوده‌اند و هر ساله تعداد زیادی از مردم در سراسر دنیا بر اثر ابتلا به بیماری‌های همه‌گیر با منشا ویروسی جان خود را از دست می‌دهند. ویروس‌های Filoviridae، مانند ویروس ماربورگ و ابولا، از جمله پاتوژن‌های ویروسی بسیار کشنده هستند. این ویروس‌ها اولین بار به ترتیب در سال‌های 1967 و 1976 کشف شدند.
پیشگیری و درمان بیماری‌های ویروسی
ویروس‌ها از امکانات سلول‌های میزبان برای تولید مثل استفاده می‌کنند، به همین دلیل از بین بردن ویروس‌ها کار دشواری است. واکسیناسیون و تولید داروهایی برای درمان عفونت‌های ویروسی از جمله موثرترین رویکردهای پزشکی در پیشگیری و درمان بیماری‌های ویروسی بوده‌اند.
آنتی‌بیوتیک‌ها در برابر ویروس‌ها بی‌فایده هستند و استفاده نادرست از آن‌ها در عفونت‌های ویروسی می‌تواند به مقاومت باکتری‌ها منجر شود.
پژوهش‌های ویروس‌شناسی
تحقیقات ویروس‌شناسی بیشتر به بررسی ارتباط بیماری‌های ویروسی و سایر بیماری‌ها پرداخته است. به عنوان مثال، ویروس هرپس انسان (HHV6) با بیماری‌های عصبی مانند مولتیپل اسکلروزیس (MS) و سندرم خستگی مزمن (Chronic Fatigue Syndrome) ارتباط دارد. همچنین تحقیقات نشان داده‌اند که سرطان گردن رحم تا حدی ناشی از ویروس پاپیلوما است.
همانندسازی ویروس‌ها
ویروس‌ها سلولی ندارند و برای همانندسازی خود باید از امکانات و متابولیسم سلول میزبان استفاده کنند. ویروس‌های جدید پس از تولید، از طریق تماس مستقیم یا مایعات بدن به میزبان‌های جدید منتقل می‌شوند. در برخی ویروس‌ها مانند تبخال، میزبان سه نوع پروتئین تولید می‌کند: پروتئین‌های اولیه، پروتئین‌های دیررس و پروتئین‌های لیتیک.
ویروس درمانی
ویروس درمانی فرایندی است که طی آن از ویروس‌ها به عنوان درمانی در برابر بیماری‌ها استفاده می‌شود. در این روش معمولاً از ویروس‌ها برای هدف قرار دادن سلول‌ها و به طور خاص DNAها به عنوان یک وکتور استفاده می‌شود. ویروس درمانی روش نوید بخشی در درمان سرطان و ژن درمانی است.
کاربرد ویروس‌ها در علوم زیستی
مطالعه ویروس‌ها نه تنها برای شناسایی و یافتن روش‌های درمانی بیماری‌های ویروسی اهمیت دارد، بلکه در سایر رشته‌های علوم زیستی نیز کاربرد دارد. برای مثال، ویروس‌ها در تحقیقات زیست‌شناسی مولکولی و سلولی برای مطالعه فرآیندهای اساسی سلولی و ژنتیک مفید هستند. همچنین، متخصصان ژنتیک از ویروس‌ها به عنوان ناقل برای وارد کردن ژن‌ها به سلول‌ها استفاده می‌کنند.
