تشريح بنية الفيروسات

تنتشر الفيروسات في كل مكان من حولنا وتنتقل من جسم إلى آخر عبر العديد من الأشياء، وبعض هذه الفيروسات لا تؤثر بشكل كبير على حياة البشر أو الحيوانات، ولكن هناك بعض الفيروسات التي قد تكون قاتلة، وهناك بعض الفيروسات التي يمكن أن تؤثر سلبا على الحيوانات وغير ضارة على البشر، والعكس صحيح، ولكن ما هي هذه الفيروسات التي يمكن أن تشكل خطرا على البشر بشكل عام؟

الفيروسات

الفيروس هو ميكروب طفيلي صغير لا يمكنه التكاثر بمفرده، فور إصابته للخلية الحساسة، يتجه الفيروس نحو آلية معينة ليتكاثر داخلها عن طريق اختراق الخلية الحية وإنتاج المزيد من الفيروسات. يحتوي العديد من الفيروسات على حمض نووي كمادة جينية أو حمض نووي ريبي، ويمكن أن يكون الحمض النووي للفيروس أحاديا أو مزدوجا. تتكون الجسيمات المعدية للفيروس بالكامل من الحمض النووي وقذيفة خارجية من البروتين، وهذا التكوين يساعد الفيروس على التكاثر.

تحتوي الفيروسات الأبسط على كمية كافية من الحمض النووي (DNA) أو الحمض النووي الريبي بالإضافة إلى تشفير لأربعة بروتينات، وتحتوي الفيروسات الأكثر تعقيداً على تشفيرات تصل إلى 100-200 بروتين.

الدراسات التي تمت على الخلايا الفيروسية

هناك العديد من الدراسات التي تمت على الفيروسات النباتية وبعض التجارب الأولى في البيولوجيا الجزيئية وهذا منذ عام 1935، وفي تجربة علمية قام العالم وندل ستانلي بتطهير فيروس فسيفساء التبغ المبلور جزئياً، هذا الأمر جعل الفيروسات النباتية الأخرى تتبلور بعد ذلك بوقت قصير، وكان من المفاجئ في هذا الوقت أن الكائن الحي المتمثل بحالة الفيروسات يمكن أن يتبلور أيضاً.

تم توفير الأبحاث التي أجريت حول الفيروسات الحيوانية والبكتيرية لفهم هياكلها المنفصلة، وتم إثبات أن الخلايا المصابة بالفيروسات تكون ذات فائدة كبيرة كنموذج حي لدراسة الجوانب الأساسية للخلايا الحية. في كثير من الأحيان، تستخدم الفيروسات ذات الحمض النووي إنزيمات خلوية لإنشاء جينوماتها الخاصة.

المادة الوراثية الفيروسية

الفيروسات تحتوي على حمض نووي، وعادة ما تحتوي كل خلية فيروسية على جينوم خاص بها، ولكنه عادة ما يكون مغلفا بطبقة من البروتينات تسمى الكبسيد. يمكن أن يتكون جينوم الفيروس من عدد قليل جدا من الأحماض النووية. يجب أن نلاحظ أن الجينوم الفيروسي عادة ما يتم تنظيمه على شكل سلسلة مستقيمة طويلة أو بشكل دائري.

هيكل الفيروس

تأتي الفيروسات في مجموعة متنوعة ومدهشة من الأحجام والأشكال، كما أنها صغيرة جدا حتى يمكن قياسها بالنانومترات، ومن الممكن أن تكون مساحتها تصل إلى مليار مليمتر مربع، ويمكن أن يتراوح حجم الفيروسات بين 20 و 750 نانومترا، ولفهم هذا الحجم بشكل جيد، فهو أصغر بمقدار 45000 مرة من عرض شعر رأسك، وأغلبية الفيروسات لا يمكن رؤيتها بواسطة المجهر الضوئي لأن دقته يمكن أن تقتصر على حوالي 200 نانومتر، ولذلك يتطلب وجود مجهر إلكتروني لرؤية معظم الفيروسات.

يتكون الهيكل الأساسي للفيروس من جزء يحتوي على المعلومات الوراثية وطبقة بروتينية تحمي تلك المعلومات. يتكون جوهر الفيروس من الحمض النووي، وهو يشكل المعلومات الوراثية للفيروس ويأخذ شكل الـ DNA أو RNA. يمكن للهيكل الفيروسي أن يكون مظروفا أو معقدا أو حلزونيا أو إيسكوساهدرا من خلال أحد العمليات المختلفة.

الفيروسات ذوات الوجوه (أيسكوساهدرا)

تظهر الفيروسات بشكل كروي، ولكن إذا نظرنا إليها بعناية، فسنرى أنها تشكل شكلًا مجسمًا، حيث يتكون الإيكوساهيدرون من مثلثات متساوية الأضلاع تندمج معبعضها البعض بطريقة ما لتشكل شكلًا كرويًا، وهذه الطريقة تساهم في تكوين قشرة مغلفة باستخدام وحدات من البروتين المماثلة.

تحيط المادة الوراثية لهذا الفيروس بتقفيصة كاملة، وهي عبارة عن قشرة بروتينية تحيط بالفيروس. تنتشر الفيروسات التي تحتوي على هياكل الأيكوساهيدرا في البيئة عندما تموت الخلية المضيفة وتنهار وتتحلل. وبهذه الطريقة، تطلق الفيروسات في الهواء. ومن بين الفيروسات ذات البنية الأيكوساهيدرية فيروسات الغدد وفيروسات الأنف وفيروس شلل الأطفال.

الفيروس المظروف

إن بنية الفيروس هذه عبارة عن هيكل حلزوني محاط بغشاء ثنائي الطبقة الدهنية أو هيكل إيكولوجي تقليدي، مما يعني أن الفيروس محاط بشكل خاص، ويتشكل غلاف الفيروس أو ما يعرف بظرف الفيروس عندما يخرج الفيروس من الخلية التي كانت تحتويها عن طريق التبرعم، وتعتمد عدوى هذه الفيروسات في الغالب على الظرف الفيروسي.

تُعد فيروسات الأنفلونزا وفيروس نقص المناعة البشرية والتهاب الكبد الوبائي أكثر الأمثلة المعروفة للفيروسات المغلفة.

الفيروس المركب

تحتوي هياكل الفيروسات على مزيج من الأيكوساهيدرا والشكل الحلزوني للفيروس، وقد يكون لها جدار خارجي مُعقد أو تحتوي على شكل رأس، وتتميز بتشكيلة مورفولوجية فريدة من نوعها من الرأس والذيل، وتصيب فقط البكتيريا.

شكل رأس هذا الفيروس هو إيكوساهيدرولي ذو ذيل حلزوني، ويستخدم الفيروس ذيله للالتصاق بالبكتيريا وتشكيل ثقب في جدارها الخلوي، ومن ثم يقوم الفيروس بإدخال حمضه النووي الخاص في الخلية من خلال الذيل. يعد فيروس الجدري من أشهر أنواع هذه الفيروسات، وهو يسبب مرض الجدري المعروف.

الفيروس الحلزوني

يتميز هيكل هذا الفيروس بوجود تقفيصة تحتوي على تجويف مركزي أو أنبوب مجوف، وتكون مصنوعة من بروتينات مرتبة بشكل دائري، تشبه قرصا، وترتب هذه الأقراص فوق بعضها البعض لتشكل أنبوبا مجوفا يحتوي على الحمض النووي بترتيب حلزوني. يتراوح عرض الفيروسات الخيطية ذات الشكل الحلزوني عادة بين 15 إلى 19 نانومتر ويتراوح طولها بين 300 إلى 500 نانومتر، وذلك حسب الجينوم، ومن أشهر الفيروسات ذات الشكل الحلزوني فيروس فسيفساء التب.

تكرار الفيروسات

في الواقع، الفيروسات غير قادرة على تكرار جيناتها بمفردها، وبالتالي تحتاج إلى خلية مضيفة للتكاثر. يحدث التكاثر الفيروسي عندما يقوم الفيروس بحقن مادته الوراثية في الخلية، ويتم التكاثر في هذه العملية عندما يندمج الحمض النووي للفيروس مع الحمض النووي للخلية المضيفة. يعرف الجينوم الفيروسي في هذه الحالة بـ prophage، ثم يتم دمج جينوم prophage مع جينوم الخلية البكتيرية، وعندما تنقسم الخلية، ينتقل جزء من الجينوم الفيروسي مع كل خلية مولودة. ومن الممكن أن تطلق الفيروسات غير المغلفة من الخلية عن طريق الطرد والتحلل، وعادة ما تتم إصدار الفيروسات المغلفة عن طريق التبرع.

أشهر الفيروسات التي تصيب الإنسان

تنتقل العديد من الفيروسات بين البشر من خلال العدوى، مثل فيروسات حمى الإيبولا والجدري والحصبة وفيروس نقص المناعة البشرية والهربس. كما أنه يمكن للفيروسات أن تصيب الحيوانات والنباتات، مثل مرض الفسيفساء وورقة الضفيرة وبقعة الخاتم.