Tekintve, hogy éppen meg vagyok fázva,
nem is tudnék alkalmasabb témát a videóhoz, mint a vírusok.
Bár nem akartam ennyire személyessé tenni.
Tehát vírus, vagyis a vírusok.
Véleményem szerint a vírusok bizonyos értelemben
a legérdekesebb téma az egész biológiában,
mivel egészen elmossák a határvonalat
az élettelen tárgyak és az élet között.
Elég, ha csak önmagunkra nézünk –
– az élet olyasvalami, amit rögtön felismersz.
Ha valami olyat látsz, ami megszületik, növekszik,
állandóan változik, izeg-mozog, vagy éppen mozdulatlan,
de anyagokat cserél a környezetével,
majd szaporodik, és elpusztul,
nos, ezt valószínűleg életnek tekinted.
Ide tartozik egy sor közismert dolog.
Példáuk mi magunk,
a baktériumok,
a növények...
Ezzel most kissé felforgatom a rendszertant,
de általában felismerjük azt, ami él.
Ám a vírus nem több,
mint egy kis genetikai információ,
fehérjébe csomagolva.
Egy fehérjeburokba.
Hadd rajzoljam le.
A genetikai információ bármelyik formájában megjelenhet.
Lehet RNS vagy DNS,
lehet egyszálú RNS, kétszálú RNS,
az egyszálú („single stranded”) szerkezetet
néha kettős s-sel jelölik a név előtt.
Amikor kétszálú DNS-ről beszélünk,
akkor a ds („double stranded”) előtagot használjuk.
De bármilyen formában is jelennek meg a vírusok,
mindig van bennük genetikai információ,
valamilyen nukleinsavlánc.
Egy- vagy kétszálú RNS,
illetve egy- vagy kétszálú DNS.
Ez pedig be van csomagolva valamilyen fehérjeszerkezetbe,
amit kapszidnak nevezünk.
Ennek a klasszikus ábrázolása
egy ikozaédernek nevezett forma.
Lássuk, le tudom-e rajzolni.
Valahogy így fest.
Persze nem kell minden vírusnak pont így kinéznie.
Ezernyi különböző típusuk létezik.
Mi most tényleg csak a felszínt kapirgáljuk,
hogy egyáltalán megértsük, mik a vírusok,
és hányféle különböző módon
képesek önmagukat sokszorozni.
Erről majd később beszélünk.
Gyanítom, hogy valószínűleg bármilyen
lehetséges szaporodási mód előfordul
a vírusok világában.
Ám lényegében mégis csupán fehérjékből állnak,
ezekből a fehérjekapszidokból,
amelyeket pár apró fehérje alkot,
és némi genetikai anyagot rejtenek belül,
ami lehet DNS vagy RNS.
Ide rajzolom a genetikai anyagukat.
A fehérje persze nem feltétlenül átlátszó, de ha az volna,
akkor látnánk a genetikai anyagot odabent.
A kérdés tehát az, hogy ez itt élet-e?
Eléggé élettelennek látszik.
Nem növekszik,
nem változik,
nincs anyagcseréje.
Ez a dolog önmagában
csak úgy heverne ott, mint egy könyv az asztalon.
Ott hever, és nem csinál semmit.
De nyomban vita kerekedne, amint...
azt mondhatnád, hé, Sal, eszerint
ez tényleg nem több, mint egy kupac molekula.
Ez nem élet.
De egyszeriben élőnek kezd látszani,
amint olyasmivel érintkezik,
amit általában élönek tekintünk.
A vírus tehát, a klasszikus esetben,
hozzátapad egy sejthez.
Hadd rajzoljam ezt egy kicsit kisebbre.
Mondjuk, ez itt a vírus.
Egy kis hatszögnek fogom ábrázolni.
Ez hozzátapad egy sejthez,
bármilyenhez.
Lehet baktériumsejt, növényi sejt,
vagy emberi sejt.
Ide rajzolom a sejtet.
A sejtek rendszerint sokkal nagyobbak, mint a vírus.
A puha hártyával körülvett sejtek esetében
a vírus megtalálja a bejutás módját.
Némelyik lényegében összeolvad vele.
Nem akarom túlbonyolítani,
de némelyik vírusnak saját kis hártyája van.
Mindjárt erről is beszélünk,
amikor a membránokra kerül a sor.
A vírusnak tehát lehet saját membránja,
ami körülveszi a kapszidot.
Ezek a membránok összeolvadnak,
így a vírus be tud jutni a sejtbe.
Ez az egyik módszer.
A másik módszer (bár ez nem mindig egyformán történik),
hogy a vírus elhiteti azt, hogy...
a vírus vagy a sejt fehérjereceptoraira építve
egy trójai falóhoz hasonló trükköt alkalmaz.
A sejt nem kér a vírusokból.
Így a vírusnak meg kell győznie a sejtet arről,
hogy ő nem valami idegen anyag.
Több száz videóban mutathatnánk be a vírusok működését,
ez egy folytonosan bővülő kutatási terület.
Egyes vírusokat a sejt egyszerűen bekebelez.
A sejt talán úgy véli, hogy ez valami ennivaló.
A sejt tehát körülveszi,
ez a két széle végül összeér,
és a vírus bekerül a sejtbe.
Ez az endocitózis, mindjárt beszélek róla.
Így lehet bejuttatni valamit a sejtplazmába.
Nemcsak vírusokat,
de számukra is ez a bejutás egyik módja.
Ha a szóban forgó sejtnek
– például a baktériumok esetében –
nagyon kemény külső fala van...
(ehhez kell egy jobb szín)
Tehát mondjuk, hogy ez itt egy baktérium,
aminek kemény fala van.
Ilyenkor a vírusok be sem jutnak a sejtbe,
csak a felszínéhez tapadnak.
(A rajz nem méretarányos.)
Ezek injekcióként juttatják be az örökítőanyagukat.
Látható, hogy tényleg sokféle módja van annak,
hogy a vírusok bejussanak a sejtbe.
De most nem ez a lényeg.
A lényeg az, hogy bejutnak.
Amint bejutnak a sejtbe,
beleeresztik a genetikai anyagukat.
A genetikai anyaguk tehát ott úszkál a sejtben.
Ha a genetikai anyaguk eleve RNS...
(Valószínűleg szinte bármilyen működésű vírusra
találunk példát a temészetben,
csak még nem tudunk róla.
De az ismert vírusok közt
tényleg minden lehetőség előfordul.)
Tehát ha RNS-ük van,
ez az RNS rögtön felhasználható arra, hogy...
Na jó, legyen ez itt a sejt magja.
Ez a sejtmag, ami normális esetben
a DNS-t tartalmazza.
(A DNS-t más színnel kellene jelölni.)
Rendes esetben a DNS RNS-sé íródik át.
A normálisan működő sejtben, mint ez itt,
az RNS kijut a sejtmagból, eljut a riboszómákhoz,
majd összekapcsolódik a tRNS-sel,
és létrehozza ezeket a fehérjéket.
Az RNS hordozza a különböző fehérjék kódjait.
Erről majd egy másik videóban beszélek.
Létrejönnek azok a fehérjék, amelyek végső soron
a sejt belső szerkezeti elemeit alakítják ki.
Ám a vírus beavatkozik ebbe a folyamatba.
Megzavarja a működést.
A vírus RNS-e végzi a folyamatot
a sejt saját RNS-e helyett.
A saját fehérjéit kezdi el kódolni.
Nyilván nem ugyanazokat kódolja, mint amit sejt.
Sőt gyakori, hogy az általa kódolt legelső fehérjék
éppenhogy elkezdik tönkretenni azt a DNS-t és RNS-t,
amelyek a vetélytársai lehetnének.
Tehát a saját fehérjéit kódolja.
Ezek a fehérjék pedig újabb burkokká állnak össze.
Újabb és újabb burkokká állnak össze.
Ezzel egyidőben az RNS is másolódik,
és ehhez a sejt saját eszközeit használja.
A saját erejéből semmire sem jutna,
ám a sejtbe beférkőzve már képes kihasználni
a sejt finom gépezetét a saját sokszorosításához.
Van valami elképesztő annak a biokémiájában,
ahogy ezek az RNS molekulák egyszercsak
újra kapszidokba csomagolódnak.
Amikor már jó sokan vannak,
és a sejt minden erőforrását kimerítették,
az új vírusok,
amelyek mind a sejt eszközeivel jöttek létre,
valahogyan kijutnak a sejtből.
A leg... nem mondanám, hogy a legtipikusabb,
hiszen még nem is ismertük meg a vírusok különböző típusait,
de a legtöbbször emlegetett módszer az,
hogy amikor már elegen vannak,
olyan fehérjéket termelnek, illetve termeltetnek,
(hiszen ők maguk képtelenek erre)
amelyek a sejtet lényegében öngyilkosságra késztetik,
vagy a sejthártya lebomlását idézik elő.
A membrán tehát lebomlik,
és bekövetkezik a sejt lízise.
Hadd írjam ezt le.
Sejtlízis.
A lízis azt jelenti, hogy a sejthártya egyszerűen eltűnik,
a sok vírus meg kiszabadul a sejtből.
Az előbb már említettem,
hogy közülük egyeseknek saját membránjuk van.
Honnan szerezték ezeket
a kettős lipid membránokat?
Egyesek azután, hogy elszaporodtak a sejtben
anélkül hagyják el a sejtet, hogy elpusztítanák azt,
igy a lízis elmarad.
Ezek mind különféle működési módok,
de a vírusok szinte minden...
...a különféle vírusok szinte minden elképzelhető módon képesek
sokszorozódni, fehérjéket kódolni,
és a sejtből kijutni.
Némelyek úgyszólván kitüremkednek a sejtből.
Ezt úgy kell elképzelni,
hogy belülről kinyomják a sejtfalat,
akarom mondani, a sejthártyát, nem a sejtfalat.
A sejt külső membránját.
Nekinyomódnak,
és kinyomják a membrán egy darabját,
míg végül...
a kitüremkedett rész alul összezárul,
és a vírus ellop egy membrándarabot.
Sejtheted, hogy ez miért olyan hasznos dolog.
Hiszen amit egy ilyen membrán borít,
az úgy néz ki, akár egy sejt.
Így amikor egy újabb, hasonló sejtet akar megfertőzni,
a vírus nem feltételenül úgy néz majd ki,
mint valami idegen anyag.
Nagyon hasznos trükk
valami másnak álcázni magunkat.
Ha nem volna már az is elég hajmeresztő,
hogy egy élőlény DNS-ét ki lehet játszani,
a vírusok még meg is változtathatják
egy élőlény DNS-ét.
Erre az egyik legismertebb példa éppen a HIV vírus.
Ezt leírom.
A HIV az úgynevezett retrovírusok egyik típusa,
akik egy elképesztő társaság, ugyanis...
Ezekben RNS van,
és a sejtbe bejutva (tegyük fel, hogy már bejutottak a sejtbe)
tehát ez már bent van a sejtben, így ni...
Magukkal hoznak egy fehérjét.
Ha kérded, honnan van ez a fehérje,
nos, mindez egy másik sejtből származik.
Egy másik sejt aminosavait, riboszómáit, nukleinsavait,
és egyebeit használták fel a felépítésükhöz.
Tehát minden fehérjéjüket
egy másik sejtből szerezték,
közöttük ezt a fehérjét is, az úgynevezett reverz transzkriptázt.
A reverz transzkriptáz pedig fogja az RNS-t,
és a kódja alapján DNS-t készít.
Tehát RNS alapján DNS-t.
Amikor ezt felfedezték, eléggé...
...addig azt hitték, hogy ez csak a DNS-től az RNS felé működik,
de ezzel megdőlt a korábbi elképzelés.
Tehát RNS alapján DNS-t kódol,
és ha ez nem volna elég,
még be is illeszti ezt a DNS-t a gazdasejt DNS-ébe.
Ez a DNS tehát beépül a gazdasejt DNS-ébe.
Legyen a gazdasejt DNS-e sárga,
ez itt a sejtmagja.
Szó szerint belepiszkál
a fertőzőtt sejt genetikai állományába.
Amikor a baktériumokról szóló videót készítettem,
elmondtam, hogy a testünkben
minden emberi sejtre húsz baktériumsejt jut.
Ezek velünk együtt élnek, a testünk hasznos részei,
ők adják a szárazanyagunk 10 %-át, és a többi.
De a baktériumok lényegében kívülállók.
Nem változtatnak meg bennünket.
A retrovírusok viszont szó szerint
megváltoztatják a génállományunkat.
Úgy értem, a személyes génjeim
meghatározzák azt, hogy ki vagyok.
De ezek a fickók egyszerűen belém másznak,
és megváltoztatják a génállományomat.
Attól kezdve, hogy a DNS részévé váltak,
a természetes folyamat a DNS-től az RNS-en át a fehérjéig
az ő fehérjéiket fogja kódolni.
Mindazt, amire szükségük van.
Van, hogy csak tétlenül szunnyadnak,
aztán egyszer csak
– például valamilyen környezeti hatásra –
ismét másolódni kezdenek.
Elkezdenek sokszorozódni.
De ezt a folyamatot közvetlenül
a gazdasejt DNS-éből irányítják.
A gazdaszervezet részévé válnak.
Elképzelni sem tudok ennél bensőségesebb viszonyt.
Úgy válnak egy szervezet részévé, hogy beépülnek a DNS-ébe.
Nem tudok egyéb módszert arra,
hogy meghatározzuk egy élőlényt.........
Ha ez önmagában nem volna elég hátborzongató...
hadd vessem közbe,
hogy a gazdasejt DNS-ébe beépült vírust
provírusnak nevezzük.
De ha ez önmagában nem volna elég hátborzongató, a becslések alapján...
...ha megfertőz egy sejtet az orromban vagy a karomban,
a megfertőzött sejt osztódása során keletkező összes utódsejtben –
– amelyek genetikailag azonosak –
– jelen lesz a vírus DNS-e.
Ez nem is lenne gond,
hiszen legalább a gyerekeim nem öröklik,
azaz legalább nem válik a fajom részévé.
De a vírus nem csak a testi sejteket fertőzheti meg,
hanem a csírasejteket is.
Bejuthat egy csírasejtbe.
Amint tanultuk, a csírasejtek
hozzák létre az ivarsejteket.
Férfiakban a spermiumokat, nőkben a petesejteket.
Gondold el, egy csírasejt megfertőzése
a csírasejt DNS-ébe való beépülés nyomán
továbbörökítem a vírus DNS-ét a gyermekeimnek,
ők pedig a saját gyermekeiknek.
Önmagában ez a gondolat, legalábbis az én számomra
eléggé hajmeresztő.
A becslések alapján 5-8 %...
– és így elég bizonytalanná válik az,
hogy mi, emberek, mik is vagyunk valójában –
tehát a becslések szerint az emberi genom 5-8 %-a...
...a baktériumokról szólva megjegyeztem,
hogy ők kívülállók.
De a jelenlegi becslések alapján (ennek több helyen utánanéztem),
van, aki 8%-ot ír, van aki 5%-ot,
ebben sok a találgatás.
Ezt az egyes élőlények DNS-ének
hasonlósága alapján állapítják meg.
De becslések szerint az emberi genom 5-8%-a vírusoktól származik,
ősi retrovírusokból, amik beépítették magukat
az emberi csírasejtvonalba,
azaz a humán DNS-be.
Ezeket endogén retrovírusoknak nevezik.
Szerintem ez észbontó, mivel eszerint
ezek nem valami kívülállók,
amik a számunkra hasznosak vagy károsak.
Eszerint mi, a DNS-ünk 5-8 %-a
valójában vírus eredetű.
Ez egy újabb tényező
a genetikai változatossággal kapcsolatban.
A vírusok ugyanis képesek valamire,
amit horizontális DNS-transzfernek nevezzük.
Gondold végig, ahogy a vírus egyik fajról a másikra terjed,
az A fajról a B fajra,
és mutálódik, hogy bejuthasson ezekbe a sejtekbe,
magával vihet egy kis...
Magával viszi a saját DNS-ét,
ami őt azzá teszi, ami,
De néha, amikor elkezdi ezeket kódolni...
Mondjuk, ez itt egy provírus.
A kék szakasz az eredeti vírus.
A sárga rész az élőlény eredeti DNS-e.
Működés közben néha magával ragad egy-egy darabkát
a gazdaszervezet DNS-éből.
Ennek a nagy része persze a vírus DNS-e,
de az átírás során belekerülhet
egy kis darab a másolás során......
Belekerülhet egy kis darab a gazdaszervezet korábbi DNS-éből.
Ezzel lényegében kivág egyes darabokat az egyik élőlény DNS-éből,
és átviszi egy másik élőlénybe.
Átviheti ugyanazon faj egyik egyedéről a másikra.
Ez akár különböző fajok között is végbemehet.
Egyszeriben kiderül,
hogy a DNS átugorhat egyik fajról a másikra,
ami egyszerűen, nem is tudom...
számomra azt mutatja, milyen szoros a kapcsolatunk.
Azt gondolhatjuk magunkról, hogy önálló faj vagyunk,
csak egymással szaporodunk,
és a genetikai változatosságunk
csak a populáción belül érvényesül.
A vírusokkal azonban bekerül a képbe
a horizontális génáramlás, transzdukció útján.
A horizontális transzdukció lényege az,
hogy a vírus a másolódása során
magával vihet egy kis darabot abból az élőlényből,
amelyikből épp kiszabadul,
magával viheti a DNS-ének egy kis darabját,
és a továbbadja a következő megfertőzött élőlénynek.
Így ez a DNS szakasz
egyik élőlényről a másikra ugrál.
Így egyfajta egységbe köti az összes DNS alapú életet,
azaz minden ismert életet ezen a bolygón.
És ha mindez még mindig nem elég hajmeresztő,
(a legmeredekebb részt a végére tartogatom),
rengeteget beszélhetnénk a vírusok ezerféle csoportjáról.
Csak hogy megismerjünk néhány szakkifejezést:
A baktériumokra támadó vírusokat (sok ilyen van),
azért tanulmányozzuk alaposan,
mert hasznos alternatívát jelenthetnek az antibiotikumokkal szemben.
A baktériumokat megtámadó vírusokat...
(néha a baktériumok sokkal rosszabak, mint a vírusok)
...bakteriofágoknak nevezik.
Beszéltem már a DNS-ükről.
A baktériumok vastag sejtfalán keresztül
úgy juttatják be a DNS-üket, mint egy injekciót.
Említettük, hogy a DNS-nek ez a része a provírus.
Amikor a vírus a sejt lízisét okozza,
azt litikus ciklusnak nevezzük.
Ezeket a szakkifejezéseket jó tudni,
ha biológia vizsgára készülsz.
Azt, amikor a vírus beépül a DNS-be,
és ott szunnyad, beágyazódva a gazdasejt DNS-ébe,
és egy ideig ott pihen,
ezt lizogén ciklusnak nevezzük.
Többnyire a provírus tulajdonképpen
egy lizogén ciklust hajt végre az eukariótákban
azaz a sejtmagvas élőlényekben.
A lizogén cikluson általában azt értjük,
hogy a vírus DNS ott szunnyad
a baktérium DNS-ében.
Azaz a bakteriofág DNS-e ott szunnyad
a baktérium DNS-ében.
Hogy megmutassam, mindez „hogy néz ki”,
Itt van két kép a Wikipédiáról.
Az egyik forrása a CDC (Centers for Disease Control).
Itt ez a sok kis zöld pötty...
(Ez egy színezett kép, az eredeti fekete-fehér volt.)
...ez a sok kis zöld pötty szerteszét a felszínen...
Ez a nagy gömb egy fehérvérsejt.
Az immunrendszerünk egyik tagja.
Szóval ez egy fehérvérsejt.
Amik a felszínén előbukkanak,
mintegy kisarjadzanak a fehérvérsejtből,
(éreztetve a méretviszonyokat is),
ezek HIV-1 vírusok.
A következő neveket már ismered:
A HIV olyan vírus, amely fehérvérsejteket fertőz meg.
Az AIDS olyan tünetegyüttes, amelyik
az immunrendszer teljes legyengülésével jár.
Sokszor olyan fertőzéseket okoz,
amelyeket az erős immunrendszerű emberek
észre sem vesznek.
Ez elég ijesztő.
Ezek a kis jószágok bejutottak ebbe a nagy sejtbe,
és a sejt saját eszközeit használták ki,
saját DNS, RNS és fehérjekapszidok készítésére..
Ezután előbújnak a sejtből,
és elvisznek egy kis darabor a membránjából.
Ráadásul még a DNS-ük egy darabját is ott hagyják
a sejt saját DNS-ében.
Jó nagy felfordulást csinálnak a sejtben.
Ez a kép is elég rázós.
Ezek bakteriofágok.
Itt van, amiről korábban szóltam.
Ez itt egy baktérium.
Ez a sejt fala, ami jó szilárd.
Túl kemény ahhoz, hogy csak úgy belemerüljenek.
Nem lehet belemerülve összeolvadni a membránjával.
Így a vírusok a baktérium felszínére tapadnak.
Akár egy injekciót,
bejuttatják a genetikai anyagukat a baktériumsejtbe.
A méreteket látva elképzelheted...
Ez itt egy sejt.
Olyan nagynak látszik, mint egy bolygó.
Vagy itt ez a baktérium.
Mennyivel kisebbek!
Körülbelül százszor kisebbek, mint a baktériumok.
Ehhez a sejthez képest pedig még annál is kisebbek.
Rettentő nehéz őket kiszűrni, vagyis távoltartani.
mert annyira icipicik.
Ha úgy véled, hogy ezek
csak egzotikus különlegességek,
mint a HIV, az Ebola vagy a SARS,
akkor igazad van.
De vannak közönségesek is.
A videó elején mondtam,
hogy meg vagyok fázva.
Azért vagyok náthás, mert valami vírusok
megfertőzték a szövetet az orrjáratomban.
Ettől folyik az orrom, és egyebek.
Vírusok okozzák a bárányhimlőt is,
A herpes simplex vírus okozza az ajakherpeszt.
Itt vannak körülöttünk.
Szinte bizonyos, hogy benned is van valamilyen vírus.
Mindenütt körülvesznek.
Ez egy nagyon zavarba ejtő filozófiai kérdés.
Hiszen az elején azzal kezdtem, hogy mindez élet-e?
Amikor bemutattam őket, azt mondtam,
nézd, ez csak pár fehérjeburok,
amely néhány nukleinsav molekulát rejt,
ami semmit sem csinál,
és nem úgy tűnik, mintha élne.
Nem mozog, nincs anyagcseréje,
nem eszik, nem szaporodik.
De amint végiggondolod, hogy mit művel a sejtekkel,
hogyan használja őket a szaporodásra,
üzleti nyelven ezt alacsony tőkének nevezzük.
Nincs szüksége saját eszközökre,
mert a mások eszközeit tudja használni a szaporodásához.
Akár úgy is tekinthetnénk,
mint egy okosabb életformát,
hiszen nem kell annyi nehézséggel megküzdenie,
mint a többi életformának.
Megkérdőjelezi azt, hogy, mi az élet, sőt azt is, hogy mi magunk mik vagyunk.
DNS-t tartalmazó élőlények vagyunk-e,
vagy csak a DNS-t szállító eszközök?
És ezek a legfontosabb kérdések.
A vírusfertőzések pedig lényegében háborúk
a DNS és RNS különböző formái között.
Nem akarom agyonfilozofálni a dolgot,
de remélem, hogy eből kapsz egy képet arról, hogy mik is a vírusok,
és hogy számomra miért ők
az egész biológia legérdekesebb (élő?)lényei.