içinde

Virüsler Nedir? Virüslerin Keşfi Nasıl Olmuştur?

Virüsler, genel olarak bakterilerden daha küçük mikroskobik parazitlerdir. Taşıyıcı bir beden dışında üremede ve hayatta kalmakta zorlanırlar. Virüsler, genellikle hastalıkların bulaşma sebebi olarak bilinir. Bütün dünyadaki hastalık ve ölüm vakaları virüslerin ününü bir hayli arttırdı. 2014 yılında Batı Afrika’da salgına yol açan Ebola virüsü ve 2009 yılında dünya çapında pandemiye sebep olan H1N1 virüsü aklımıza ilk gelen virüslerden. Bazı virüsler doktorların ve sağlık çalışanlarının ezeli düşmanı olurken bazıları ise araştırmalarda bir araç olarak kullanılıyor. Bir diğer deyişle, protein sentezi gibi bazı hücresel süreçleri daha iyi anlamamıza yardımcı oluyorlar.

VİRÜSLERİN KEŞFİ

Virüsler çoğu bakterilere kıyasla ne kadar küçük? Birazcık. 220 nanometre çapa sahip kızamık virüsü, bir E. Coli bakterisinden 8 kat daha küçük. 45 nanometre çapa sahip hepatit virüsü ise E. Coli bakterisinden 40 kat daha küçük. Davidson College’da biyoloji profesörü olan David R. Wessner’in 2010 yılında Nature Education dergisinde yayımlanan makalesine göre, 30 nanometre çapa sahip polio virüsü bir tuz tanesinden 10.000 kat daha küçük. Virüslerin ve bakterilerin arasındaki boyut farkı virüslerin varlığına dair önemli bir ipucuydu.

19.yüzyılın sonlarına doğru mikroorganizmaların, özellikle bakterilerin, hastalığa sebep olabileceği biliniyordu. Fakat araştırmacılar tütünde bulunan bir hastalığın, yani tütün mozaik hastalığının sebebini bulamıyorlardı. 1886 yılında  ‘‘Tütün Mozaik Hastalığı Üzerine’’ isimli makalede, Alman kimyager ve tarımsal araştırmacı Adolf Mayer, geniş kapsamlı deneyinin sonuçlarını yayımladı. Mayer, hasta tütün yapraklarını ezip, çıkan zehirli sıvıyı sağlıklı tütün yapraklarının damarlarına enjekte edince sağlıklı yaprakların sarardığını ve renksizleştiğini gördü.

Virüs Nedir?
Adolf Mayer

Mayer, hastalığa sebep olan şeyin zehirli sıvıda olduğu sonucuna vardı.

Fakat daha somut sonuçlar onun kesin bir cevap bulmasına yardımcı olmuyordu. Mayer, hastalığa sebep olan şeyin bir tür bakteri olduğuna emindi. Fakat hastalığa sebep olan maddeyi izole edemiyor ya da mikroskop altında gözlemleyemiyordu. Ayrıca bir grup bakteriyi yapraklara enjekte ederek hastalığı tekrar ortaya çıkaramıyordu.

Dmitri İvanovsky adında bir öğrenci, 1892 yılında Mayer’in deneyini tekrar gerçekleştirdi ama onunkinden biraz farklıydı. 1972 yılında Bacteriological Reviews dergisinde yayımlanan bir makaleye göre İvanovsky, hasta tütün yapraklarından çıkan sıvıyı Chamberland filtresinden (bakteri ve diğer mikroorganizmaları tutabilen bir filtre) geçirdi. Bu işleme rağmen filtreden çıkan sıvı hâlâ bulaşıcıydı. Bu durum hastalığa sebep olan şeyin filtreden geçebilecek kadar küçük olduğunu gösteriyordu.

Ama İvanovsky çıkan sıvının ‘‘bakteri veya çözülebilir toksin’’ içerdiğini öne sürdü. Dolayısıyla tütün mozaik hastalığının sebebinin bakteriyel olduğu sonucuna vardı. Ancak 1898 yılında virüslerin varlığı kabul edildi. Hollandalı bilim insanı Martinus Beijerinck, İvanovsky’nin deneyinin sonuçlarını teyit ederken hastalığın sebebinin bakteriyel değil, ‘‘yaşayan sıvı virüsü’’ veya o zamanki tabiriyle ‘‘filtreden geçebilen virüs’’ olduğunu öne sürdü.

İvanosky’nin, Beijerinck’in ve onların yolunu izleyen bilim insanlarının deneyleri virüslerin var olduğunu gösteriyordu. Virüsler, sadece birkaç on yıl sonra gözle görülebilir olacaktı. 2009 yılında Clinical Microbiology Reviews dergisinde yayımlanan makaleye göre Alman bilim insanları Ernst Ruska ve Max Knoll tarafından icat edilen elektron mikroskobu ile yüksek çözünürlük teknolojisi sayesinde ilk kez bir virüsün fotoğrafları çekildi. 1939’da fotoğrafları çekilen bu virüs, tütün mozaik virüsüydü. Böylece virüsler keşfedilmiş oldu.

Virüs Nedir?
H1N1 virüsünün renklendirilmiş elektron mikroskobisi. Bu virüs ( bilinen diğer adıyla ‘‘domuz gribi’’ ) 2009 yılında pandemiye neden oldu ve dünya çapında 200.000 kişiyi öldürdüğü düşünülüyor. Fotoğraf: National Institute of Allergies and Infectious Diseases (NIAID)

VİRÜSLERİN YAPISI

Virüslerin canlı olup olmadığına karar verilemiyor. Bir yandan bütün canlı organizmalarda bulunan nükleik asitleri ( DNA veya RNA ) barındırıyor. Öte yandan virüsler, bu nükleik asitlerde bulunan bilgiyi bağımsız bir şekilde tanımlayabilmek ve bu bilgiye göre hareket etmek için yeterli kapasiteye sahip değil.

Teksas Üniversitesinde moleküler biyoloji profesörü olan Jaquelin Dudley’e göre bir virüs, taşıyıcı hücrede çoğalması gereken bir parazit. ‘‘Bir virüs taşıyıcı dışında bir ortamda çoğalamaz çünkü taşıyıcı hücrenin sahip olduğu karışık mekanizmaya sahip değil.’’ Taşıyıcının hücresel mekanizması virüslerin kendi DNA’larını kullanarak RNA üretmelerine ( transkripsiyon ) ve kendi RNA’larındaki veriye göre protein üretmelerine ( translasyon ) yardımcı oluyor.

Tamamen oluşmuş ve bulaşabilecek durumda olan virüse ‘‘virion’’ denir. Teksas Üniversitesi tarafından yayımlanan Medikal Mikrobiyoloji (4.Baskı) kitabının yazarlarına göre, basit bir virionun yapısında RNA bulunur ve dış tabakasında kapsit olarak bilinen proteinler vardır. Kapsitler, bulaşıcı nükleik asitleri taşıyıcı hücrenin ‘‘nükleaz’’ olarak bilinen enzimlerine karşı korur. Bazı virüsler ikinci bir koruyucu tabaka olan zara sahiptir.  Bu tabaka genelde taşıyıcının hücre zarından oluşur. Yani virüs, taşıyıcının bazı parçalarını kendi emelleri için kullanabilir.

Virüslerde bulunan DNA veya RNA tek zincirli veya çift zincirli olabilir. Virüsün genomunu veya bütün genetik bilgisini barındırır. Virotik genomlar genellikle küçüktür. Ve sadece önemli proteinler (kapsit proteinleri, enzimler veya çoğalmaya yardım olacak proteinler) için kodlama yapar.

VİRÜSLERİN İŞLEVİ

Medikal Mikrobiyoloji kitabına göre virüslerin veya virionların ana görevi DNA veya RNA genomunu taşıyıcı hücreye aktarmak ve o genomun taşıyıcı hücre tarafından transkripte edilmesi ve çevrilmesidir.

İlk olarak virüsler taşıyıcı hücreye girmeliler. Solunum yolları ve açık yaralar virüsler için giriş kapılarıdır. Bazen böcekler bu görevi üstlenir. Belli virüsler böceklerin salyası aracılığıyla vücuda girer. Bir Hücrenin Moleküler Biyolojisi (4.Baskı) kitabının yazarlarına göre, virüsler hem böceğin hücrelerinde hem de taşıyıcı hücrelerde çoğalabilir ve böylece birinden diğerine rahatlıkla geçebilir. Sarıhummaya sebep olan ve Dang hummasına sebep olan virüsler bunlara örnektir.

Ardından virüsler taşıyıcı hücrenin yüzeyine sabitlenirler. Bunu hücre yüzeyindeki reseptörlere bağlanarak gerçekleştiriyorlar. Birbirinden farklı virüsler aynı reseptöre bağlanabilir veya tek bir virüs birbirinden farklı reseptörlere bağlanabilir. Virüsler, reseptörleri kendi çıkarları için kullanıyor. Oysaki reseptörlerin görevi hücreye yardımcı olmaktır.

Virüs, taşıyıcı hücrenin yüzeyine sabitlendiğinde hücre zarının üzerinde hareket edebilir.

Hücreye birçok farklı giriş yolu var. Kılıfa sahip HIV virüsü hücre zarıyla birleşip içeri giriyor. Kılıfa sahip başka bir virüs olan Influenza virüsü, hücre tarafından içeri çekiliyor. Polio virüsü gibi bazı kılıfsız virüsler, gözenekli bir kanal oluşturup hücrenin içine giriyorlar.

İçeri girdiklerinde virüsler genomlarını bırakıyorlar ve hücrenin mekanizmasını bozuyorlar. Virotik genomlar, taşıyıcı hücrelerin virotik proteinler üretmelerini sağlıyor ve çoğu zaman hücrenin RNA veya protein sentezi yapmasını engelliyor. Çoğalmaları için gerekli ortamı sağlayan virüsler avantajlı konumda oluyor. Örneğin, nezle olan biri hapşırdığında ağzından rhino virüs veya korona virüs içeren 20.000 damlacık çıkıyor. Bu damlacıkları solumak veya onlarla temasta bulunmak virüsün yayılması için yeterli.

Virüs Nedir?
Ebola virüsünün mikroskobik görüntüsü (Fotoğraf: CDC/Cynthia Goldsmith/Public Health Image Library )

YENİ KEŞİFLER

Virüslerin; boyutları-şekilleri, formları ve nükleik asitleri incelenerek, arasındaki ilişki anlaşılmaya başlandı.Virotik genomları daha iyi metotlarla sıralayıp karşılaştırdıkça ve yeni bilimsel veriler arttıkça virüsler hakkında daha çok bilgi ediniyoruz.

Virüslerin bakterilerden daha küçük olduğu olgusu 1992 yılına kadar kabul görüyordu. Wessner’a göre, o yıl bir soğutma kulesinin içindeki amiplerde bakteriye benzer yapıda bir mikroorganizma keşfedildi. Bu mikroorganizma bir tür bakteri değilmiş, aslında ‘‘Mimivirüs’’ adını verdikleri büyük bir virüsmüş. Virüsün boyutu yaklaşık 750 nanometre ve gram pozitif bakteriler ile aynı özelliklere sahip. Hemen arkasından Mamavirüs ve Megavirüs gibi başka büyük virüsler keşfedildi.

Dudley, bu büyük virüslerin nasıl evrimleştiğinin bilinmediğini belirtiyor ve onları ‘‘virüs dünyasının filleri’’ olarak görüyor. Bunların başka hücrelerin paraziti haline gelmiş gelişmemiş hücreler (çünkü Mimivirüs amiplere bulaşıyor) ya da fazladan taşıyıcı genlerini ele geçiren daha tipik virüsler olabileceğini öne sürüyor. Wessner’e göre, Mimivirüslerin de diğer küçük virüsler gibi, protein üretebilmek için taşıyıcının hücresel mekanizmasına ihtiyacı var. Fakat Mimivirüslerin genomunda translasyon işleminden kalan genler var. Mimivirüslerin bir zamanlar bağımsız virüsler olduğu olgusu doğru olabilir. Ya da en basit şekilde, bazı taşıyıcı genlerini ele geçirdiler ve biriktirdiler.

Böyle keşiflerle yeni sorular ve yeni araştırma alanları ortaya çıkıyor. Bu çalışmalar gelecekte virüslerin başlangıcı, şu anki parazitik durumları ve virüslerin hayat ağacına dahil olup olmaması gibi önemli meseleleri açığa kavuşturacak.

Bunlar Da İlginizi Çekebilir

Nobel Fizyoloji & Tıp Ödülü 2020: Hepatit C Virüsü’nün Keşfi

Bakteri Yiyen Virüsler, Diyabetik Ayak Ülserindeki Enfeksiyonları Temizliyor

Donmuş Topraklar Eridikçe Eski Virüsleri Ortaya Çıkarıyor!