Che cos’è un virus?

Che cos’è un virus?

La definizione ufficiale di virus è quella di parassita intracellulare obbligato. Diventa più semplice capire a cosa ci stiamo riferendo se dividiamo questa definizione nelle sue tre parti.

Parassita è definito come quell’organismo il cui metabolismo dipende del tutto o in parte da un altro organismo vivente, da cui “ruba” o prende in prestito qualcosa. Ci sono altri parassiti nel nostro corpo, il concetto non è dunque ristretto solo ai virus, ci sono anche batteri, elminti, e funghi parassiti.
Nel parlare di virus spesso ci dimentichiamo, con una visione antropocentrica, che esistono virus per tutti i viventi. Esistono virus che infettano i batteri, virus che infettano gli animali, virus che infettano le piante e ci sono addirittura virus che infettano i virus. La scoperta è stata fatta in anni recenti analizzando le amebe, organismi unicellulari acquatici che sono infettati da una famiglia di virus giganti, a loro volta parassitati da altri virus.

Il termine intracellulare ci dice dove troviamo i virus quando sono in procinto di svolgere il loro ciclo replicativo, cioè all’interno delle nostre cellule. Questo è il sito in cui “rubano” i meccanismi molecolari della cellula, come i ribosomi o gli enzimi che sintetizzano nucleotidi, lipidi o le altre molecole necessarie al ciclo replicativo. La necessità di specificare che i virus siano intracellulari deriva dal fatto che ci sono anche parassiti extracellulari. I batteri, ad esempio, possono parassitare una cellula rimanendo all’esterno e semplicemente attaccandosi alla membrana cellulare, oppure se pensiamo ai funghi o ad alcuni insetti, questi riescono a parassitare le piante stando all’esterno di esse.

Infine, la definizione include il termine obbligato, che è quello che determina il fatto che i virus non appartengono all’albero dei viventi. I virus non possono replicarsi senza entrare in una cellula e usare le sue componenti. E qui si differenziano nettamente da funghi e batteri che, invece, sono in grado di riprodursi anche senza parassitare. Per coltivare un virus in laboratorio e produrne molte copie avremo quindi bisogno di cellule umane, animali, vegetali o batteriche all’interno delle quali i virus potranno generare moltissime copie di essi. Al contrario per coltivare batteri in laboratorio basterà utilizzare piastre petri con terreno di coltura contenente nutrienti.

Come si classificano i virus?

I virus non sono inseriti nell’albero dei viventi, perché non sono in grado autonomamente di nascere replicarsi e morire. Tuttavia, è possibile classificare i virus sulla base del loro genoma che determina anche le caratteristiche comuni di struttura e ciclo replicativo.
La più ampia suddivisione viene chiamata classificazione di Baltimore, e in essa i virus sono suddivisi a seconda del loro genoma a DNA o a RNA, a loro volta a singolo o a doppio filamento. Il loro genoma determinerà anche il loro ciclo cellulare, e i diversi passaggi necessari per generare l’RNA messaggero che a sua volta, grazie ai ribosomi cellulari, permetterà la produzione di proteine. In questi termini è importante sottolineare che alcuni virus, tra cui il più celebre è l’HIV, hanno capacità uniche di retrotrascrizione, ovvero la capacità di trasformare l’RNA in DNA con un ciclo replicativo diverso dai virus a RNA che non svolgono questo step. Da questo consegue una diversa classificazione (classe VI della figura).

Classificazione di Baltimore: dsDNA DNA a doppio filamento (esempio: virus dell’Herpes), ssDNA DNA a singolo filamento (esempio i parvovirus), (+)ssRNA RNA a singolo filamento a polarità positiva (esempio: SARS-CoV-2), (-)ssRNA RNA a singolo filamento a polarità negativa (esempio: virus dell’influenza), ssRNA-RT RNA a singolo filamento con retrotrascrizione (esempio: HIV), dsDNA-RT doppio filamento di DNA con retrotrascrizione (esempio: virus dell’epatite B) [fonte: Wikimedia Commons]. Immagine da wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Virus_(biologia)

Se prendiamo l’esempio del celebre SARS-CoV-2, questo ha un genoma a singolo filamento di RNA a polarità positiva (la stessa polarità dei nostri RNA messaggeri cellulari). Il virus dell’influenza, invece, ha un genoma segmentato e a singolo filamento di RNA a polarità negativa. Il virus dell’herpes, conosciuto per le manifestazioni labiali, ha infine un genoma a doppio filamento di DNA. La replicazione all’interno della cellula varierà anche spazialmente a seconda del loro genoma, ad esempio i virus a RNA generalmente si replicano nel citoplasma, mentre i virus a DNA di solito hanno una fase del loro ciclo nel nucleo.

Possiamo ulteriormente classificare i virus sulla base della somiglianza genetica in ordini, famiglie, generi e specie. Quindi prendendo lo stesso esempio SARS-CoV-2, come dice il suo stesso nome (severe acute respiratory syndrome – coronavirus – 2) appartiene alla famiglia Coronaviridae. Tutti i virus della stessa famiglia hanno ovviamente genomi, cicli replicativi e strutture simili. Ma all’interno della stessa famiglia possono esserci virus patogeni e virus che non causano sintomi, e virus che infettano specie molto differenti. Per esempio, nella Coronaviridae ci sono virus che infettano solamente i pipistrelli e alcuni virus che infettano anche l’uomo, e ci sono anche virus che causano semplici raffreddori e virus come il SARS-CoV-2 che invece possono causare sintomi molto più gravi come le polmoniti.
La classificazione in sé non ci aiuta quindi nella comprensione della pericolosità di un virus ma è estremamente importante in diagnostica e per lo sviluppo di antivirali.
Il SARS-CoV-2, in seguito alla sua comparsa a Wuhan, in Cina, è stato identificato anche grazie a dei test sviluppati per identificare generalmente qualsiasi virus appartenente alla Coronaviridae, a partire da una porzione di sequenza altamente conservata tra tutti i virus appartenenti alla famiglia conosciuti.
Sempre per SARS-CoV-2 lo sviluppo di alcuni antivirali, attualmente in via di approvazione, è iniziato da antivirali precedentemente sviluppati per il virus della SARS del 2003, che aveva una sequenza di RNA molto simile, o per altri virus con genoma a singolo filamento di RNA positivo.

FARE SCIENZE
CHE COSA è CAUSATO DAI VIRUS?
Vero o falso? A partire da alcune false credenze e da alcune verità, si può parlare e discutere in classe dei virus.

VERO
1) Screziatura di foglie e fiori delle piante. Virus vegetali possono causare variazioni di colore sia nelle foglie sia nei fiori. Per poter mantenere l’effetto cromatico spesso si usano innesti per trasferire il virus alla nuova pianta.
2) Influenza. L’influenza, associata a sintomi respiratori e febbre alta, è causata dal virus dell’influenza. Si tratta di una famiglia di virus ad alta variabilità genetica, per questo motivo il vaccino viene variato e adattato di anno in anno.
3) Origine della placenta. La placenta, ovvero la barriera che permette lo scambio di ossigeno e nutrienti tra la madre e il feto, presente nei mammiferi, ha avuto origine tra i 150 e i 200 milioni di anni fa grazie a una proteina (sincizina) di origine virale che permette la fusione tra le cellule e la creazione di questa barriera permeabile.
4) Covid-19. Ne sentiamo parlare ormai da due anni, la pandemia globale di infezioni respiratorie che possono causare polmoniti e molti altri sintomi è causata da un virus chiamato SARS-CoV-2.
5) Herpes. Si può presentare sul labbro in forma di vesciche. Il responsabile è un virus chiamato herpes simplex che, in seguito all’infezione, rimane nascosto all’interno dei neuroni e si riattiva generalmente in coincidenza con abbassamenti delle difese immunitarie o stress.
6) Raffreddore. Esistono molti virus in grado di causare congestione nasale e tosse. In alcuni casi possono anche essere associati a febbre, ma generalmente l’infezione è autolimitante e passa in qualche giorno. La principale causa del raffreddore sono i rhinovirus (da rhino – naso), ne esistono circa 150 tipi diversi.

FALSO
1) Fermentazione della birra. I processi di fermentazione sono causati dai lieviti e non dai virus. I lieviti sono organismi viventi molto più complessi dei virus
2) Peste bubbonica. La peste di cui si parla in alcuni celebri libri, tra cui I Promessi sposi, è una malattia batterica e non virale. Il responsabile è il batterio Yersinia Pestis.
3) Mal di gola con placche. Quando si ha un forte mal di gola associato alla presenza di placche biancastre in fondo alla gola, l’origine è generalmente batterica. I responsabili sono gli streptococchi.

VERO E FALSO
1) Gastroenterite. Può essere causata sia da virus che da batteri. Tra i virus che la causano c’è il rotavirus per cui esiste un vaccino efficace somministrato in età pediatrica.
2) Polmonite. Un’infezione polmonare che causa difficoltà di respirazione può essere causata sia da virus (come il SARS-CoV-2) sia da batteri.
3) Uccisione batteri (antibiotici e batteriofagi). Ci sono diversi modi per bloccare la crescita dei batteri. Quelli che usiamo più comunemente sono gli antibiotici. Ma esistono anche virus che infettano e uccidono i batteri. Sono chiamati batteriofagi o fagi.
4) Tumori. I tumori hanno moltissime cause diverse, ma ci sono dei tumori la cui causa sono i virus. L’esempio più celebre è quello del tumore alla cervice uterina la cui causa è il papillomavirus. Abbiamo a disposizione un vaccino per la prevenzione dell’infezione da papillomavirus e conseguentemente del tumore alla cervice uterina.


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