Informație

Ce s-ar întâmpla dacă doi viruși diferiți ar pătrunde într-o celulă?


Vreau să știu ce s-ar întâmpla dacă două tipuri diferite de viruși ar prelua o celulă.

Nu s-ar întâmpla nimic? Ar crea celula ambele tipuri de viruși? Ar face o fuziune a celor doi viruși?


O celulă infectată poate produce sute de viruși noi. Până la apariția bolii, multe mii de celule pot fi infectate și produc noi viruși. Acești noi viruși sunt eliberați din celulă, adesea în ciorchini și sunt aproape identici. Uneori, celula gazdă face greșeli în copierea virusului acidului nucleic, provocând unele variații genetice. Cu toate acestea, exteriorul acestor noi viruși tind să fie cam la fel și, de obicei, vor infecta doar câteva altele din același tip de celule care le produc ¯ fie în același animal gazdă, fie, dacă pot ieși, altele animale. Virușii produși în căile respiratorii sunt de obicei vărsate în picături din gură și nas; virusurile produse în tractul digestiv sunt de obicei vărsate în fecale, dar uneori și în vărsături.

O persoană sau un animal este de obicei infectat cu un singur tip de virus la un moment dat, astfel încât ciorchinele de virus pe care le produc și le varsă sunt la fel. Apoi, dacă acest virus infectează o altă persoană, chiar dacă doi din același tip de virus se lovesc de o singură celulă susceptibilă, infecția va fi tot de un singur tip. Cu toate acestea (mult mai puțin probabil), dacă virușii din două infecții diferite se amestecă în aer sau în canalizare și ajung într-o singură persoană, este posibil ca doi viruși diferiți să se atașeze la receptorii de pe aceeași celulă și să infecteze împreună celula respectivă. Dacă cele două viruși sunt strâns legate, acizii lor nucleici se pot „recombina” în timp ce sunt copiați. Când se întâmplă acest lucru, o parte din informațiile genetice ale unui virus sunt legate de informațiile genetice ale altui virus, iar noul virus produs este un „hibrid”.

Dacă citiți despre gripă care călătorește în populații, veți vedea că exteriorul virusului gripal are un tip H și un tip N. De exemplu, ați putea citi că virusul gripal principal din acest an este tipul H3N2.Un motiv pentru a obține o nouă vaccinare împotriva gripei în fiecare an este că vaccinul trebuie făcut pentru a ne imuniza împotriva acestui tip. Undeva în lume, o dublă infecție, așa cum este descrisă mai sus, se poate întâmpla între două tipuri diferite de virusuri gripale, iar unele dintre noile virusuri pot fi de tip H5N4. Odată ce acest nou tip este stabilit, este necesar un nou vaccin sau persoanele nu vor fi protejate. Dezvoltarea și producerea vaccinurilor sunt costisitoare, iar distribuirea acestora și obținerea utilizării oamenilor este dificilă. Deci, iată cel puțin o situație în care întrebarea dvs. despre doi viruși care infectează o celulă poate avea rezultate serioase în sănătatea publică. Desigur, virusurile gripale care se dezvoltă la păsări și, uneori, la alte animale, pot fi transmise și oamenilor. Nu multe alte tipuri de viruși pot sări specii de gazdă ca aceasta, dar este posibil ca Ebola să fi fost transmis oamenilor din maimuțe, poate din consumul de „carne de tufiș”. Se spune că virusurile și alți agenți infecțioși care se transmit de la animale la oameni sunt „zoonotici”; odată ce acest lucru se întâmplă, virusul poate fi transmis de obicei de la persoană la persoană după aceea. Evident, și aceasta este o preocupare importantă pentru sănătatea publică.

http://www.madsci.org/posts/archives/2007-12/1198562498.Vi.r.html


Ei bine, depinde de virus. Presupunând că virusul ar fi tulpini diferite ale aceleiași specii, virușii își pot schimba materialul genetic. Producând atât tulpini părinte, cât și tulpini hibride. Un bun exemplu este virusul gripal.

Dacă virusul este foarte diferit și nu are o natură litică (adică nu ucide celula gazdă), cei doi viruși pot coexista. Iar celula gazdă săracă ajunge să producă particule virale ale ambilor virusuri.

Este posibil ca cei doi să se fi încheiat luptându-se. Dar nu am mai citit așa ceva înainte. În schimb, am citit ce se întâmplă în HIV, unde infecția cu o tulpină de HIV previne reinfectarea cu o a doua tulpină.


Una dintre cele mai îndelungate întrebări despre această pandemie este una simplă: de unde a venit? Cum a apărut brusc un virus care, aparent, nu a infectat niciodată un om în specia noastră, echipat cu ceea ce avea nevoie pentru a mătura din China prin glob în câteva luni?

Analiza genomului virusului a fost ambiguă. Unele analize și-au plasat originea în populația locală de lilieci. Alții au evidențiat similitudini cu pangolinii, care ar fi putut fi aduși în zonă de comerțul cu animale sălbatice. Mai puține idei bazate pe dovezi au inclus o evadare dintr-un laborator de cercetare sau o armă biologică neplasată. Acum, o echipă de cercetare din SUA a făcut o analiză detaliată a unei mari colecții de genomi virali și constată că evoluția a creat virusul din mai multe părți - majoritatea din lilieci, dar cu o contribuție cheie din pangolini.


Cum răpesc virușii aprovizionarea cu energie a unei gazde

O gazdă va pierde aceeași cantitate de energie pentru a crea doi viruși foarte diferiți: T4, care infectează bacteriile, și gripa, care infectează mamiferele ca oamenii. Dar, comparativ cu bugetul energetic al gazdei, T4 consumă o fracțiune mult mai substanțială de energie decât gripa. Credit: Caltech

Virușii ocupă un pământ straniu al nimănui între cei vii și cei care nu trăiesc. Pentru a se reproduce, trebuie să infecteze o gazdă vie și să-i deturneze resursele. Dar, deși se înțelege că această relație parazitară poate duce la boli și moarte, puține studii cantitative au examinat costul energetic al infecțiilor virale în raport cu economia energetică a gazdei.

Un nou studiu realizat de cercetătorii Caltech oferă acum primele estimări cantitative ale sarcinii energetice a diferitelor procese virale în diferite tipuri de infecții virale. Lucrarea oferă informații critice asupra constrângerilor energetice care ghidează ciclurile de viață virale și evoluția, ceea ce ar putea duce în cele din urmă la vaccinuri și tratamente mai bune.

Lucrarea a fost realizată în laboratorul lui Rob Phillips, Fred și Nancy Morris Profesor de biofizică și biologie atât în ​​Divizia de Biologie și Inginerie Biologică, cât și în Divizia de Inginerie și Științe Aplicate. Apare într-o lucrare în numărul din 16 mai al revistei Lucrările Academiei Naționale de Științe.

Multe virusuri, precum cele examinate în această lucrare, sunt în esență cochilii sferice numite capside care conțin material genetic. Atunci când un virus infectează o celulă gazdă, folosește utilajul celulei pentru a face copii ale propriului material genetic într-un proces numit replicare. În timpul etapei cunoscută sub denumirea de traducere, acest material genetic este utilizat pentru a produce proteinele care vor forma capsida. În cele din urmă, în timpul procesului de auto-asamblare, acea coajă de proteine ​​și copiile materialului genetic al virusului sunt asamblate în viruși noi. La un moment dat, după ce mulți astfel de viruși au fost sintetizați în cadrul gazdei, celula gazdă atinge dimensiunea de rafală - dimensiunea la care virusii nou creați au ieșit din celulă și continuă să infecteze noi gazde. În principiu, infecția se răspândește mai repede pe măsură ce dimensiunea exploziei devine mai mare.

Phillips, alături de primul autor și student absolvent Gita Mahmoudabadi și colegii lor, și-au propus să cuantifice câtă energie este furată de la gazdă în timpul fiecăruia dintre aceste procese - și modul în care aceasta poate stabili o limită a numărului de viruși produși și eliberați de un celulă infectată.

Echipa a analizat două tipuri diferite de viruși: T4, așa-numitul virus bacteriofag, care folosește ADN-ul ca material genetic și infectează bacteriile și virusul gripal, care folosește ARN-ul pentru a transporta informațiile sale genetice și infectează celulele mamiferelor. Folosind estimările lor pentru energia necesară pentru a construi un virus și pentru dimensiunile de explozie ale celor doi viruși, au calculat costul total pentru gazda infecției.

Cercetătorii au descoperit că bacteriofagul a uzurpat aproximativ 30% din resursele energetice ale organismului său gazdă și a produs aproximativ 200 de viruși înainte de a izbucni din celulă. Virusul gripal, pe de altă parte, a sifonat doar aproximativ 1% din energia celulei gazdă, dar a creat aproximativ 6.000 de viruși noi.

"S-ar putea crede că un virus ar dori să scurge cât mai multă energie din gazdă pentru a maximiza dimensiunea sa de explozie", spune Mahmoudabadi. "Dar estimările noastre arată că această strategie se potrivește cel mai mult virusurilor care infectează organisme unicelulare, cum ar fi bacteriile. Am fost surprinși să aflăm că virusurile care infectează organisme multicelulare, cum ar fi cele responsabile de gripa sezonieră, ocupă o mică parte din gazdă furnizarea de energie. Credem că acest lucru ar putea reflecta strategia gripei de a asigura atât supraviețuirea imediată, cât și cea pe termen lung, prin scutirea gazdei sale multicelulare. "

Aceste studii oferă o bază pentru lucrări ulterioare care au ca scop separarea complexului set de interacțiuni care guvernează învingătorii și învinșii în acest război mereu prezent între organisme și agenții lor patogeni.

Lucrarea este intitulată „Costul energetic al construirii unui virus”. Ron Milo de la Weizmann Institute of Science este coautor.


Cum funcționează virușii

Pandemia COVID-19 care a devastat lumea în 2020 ne-a făcut pe mulți dintre noi să realizăm impactul uriaș pe care un virus îl poate avea asupra vieții noastre.

Cei mai mulți dintre noi, la un moment dat sau altul, au avut răceli sau gripă și suntem deosebit de vulnerabili în anumite perioade ale anului. Simptomele - febră, congestie, tuse, durere în gât - se răspândesc prin birouri, școli și case, indiferent unde trăim în lume. Răceala și gripa (gripa) sunt cauzate de viruși. Dar virușii sunt responsabili de multe alte boli grave, adesea mortale, inclusiv COVID-19, SIDA, Ebola, febră hemoragică, hepatită infecțioasă și herpes. Cum pot cauza virușii atât de multe probleme? Ce ne face atât de vulnerabili la ele și ce le face să se răspândească?

În acest articol, vom explora lumea virușilor. Vom vorbi despre ce este un virus, cum arată virusii, cum ne infectează și cum putem reduce riscul de infecție. Și veți afla de ce vă simțiți atât de nenorocit atunci când un virus rece vă atacă corpul!


Pot doi spermatozoizi să fertilizeze un ou?

Fertilizarea unui ovul cu doi spermatozoizi este posibilă, dar zigotul rezultat este aproape niciodată viabil, deoarece un astfel de zigot ar avea trei seturi de cromozomi în locul celor doi normali. Această afecțiune, numită triploidie, este de obicei incompatibilă cu viața. Acești sugari rare triploizi care supraviețuiesc până la termen au defecte congenitale severe și multiple și rareori trăiesc mai mult de câteva zile.

Fertilizarea este procesul în care doi gameți fuzionează pentru a forma un singur zigot. Gametii, cum ar fi spermatozoizii și celulele ovule, sunt haploide, ceea ce înseamnă că au doar jumătate din numărul normal de cromozomi. Combinația dintre un spermă și un ovul creează un zigot cu un set complet, diploid de cromozomi. Copiii triploizi au 69 de cromozomi în loc de 46. În timp ce se crede că triploidia apare în 1-2 procente din toate concepțiile, astfel de sarcini duc de obicei la avort spontan sau la naștere mortă înainte de a ajunge la termen. În 2007, Time Magazine a raportat o pereche de gemeni care aparent au fost rezultatul unui ovul fertilizat de doi spermatozoizi diferiți. Gemenii rezultați erau identici din partea mamei lor, dar împărțeau doar jumătate din ADN-ul tatălui lor. În timp ce oamenii de știință nu sunt siguri cu privire la mecanismul exact care a avut loc, ei cred că zigotul triploid trebuie să se fi împărțit în doi zigoti separați după fertilizare. Aceeași diviziune apare în dezvoltarea gemenilor identici, doar în acest caz extraordinar, fiecare nouă celulă a reușit cumva să vărsăm materialul genetic superflu, rezultând doi zigoti diploizi.


Tulpini reasortante

Gripa (gripa) și rotavirusul produc, de asemenea, multe tulpini diferite. Ei fac acest lucru într-un mod ușor diferit de mutație. Acești viruși pot produce tulpini reasortante, ceea ce înseamnă că tulpina este produsă din materialul genetic din doi sau mai mulți virusuri similare.

Acest lucru se întâmplă atunci când materialul genetic este tăiat în bucăți mici (mai degrabă decât să fie într-o bucată lungă ca și în cazul altor viruși). Spuneți că ați luat două tulpini diferite de gripă simultan de la două persoane diferite. O celulă din corpul tău s-ar putea infecta cu aceste două tulpini diferite. Tulpinile se pot amesteca în celula gazdă și se pot amesteca și potrivi micile lor bucăți de material genetic pentru a crea o nouă tulpină dramatic diferită. Acesta este modul în care apare o pandemie de gripă. Reasortantul se poate răspândi rapid. Sistemul imunitar al nimănui nu recunoaște noua tulpină de virus, astfel încât este capabil să se răspândească rapid.

Oamenii de știință cred că gripa porcină a apărut în același mod. Un studiu al secvenței genetice a gripei porcine circulante curente arată că este o combinație a gripei porcine, gripei aviare (aviare) și gripei umane. Are gene de la trei tipuri diferite de gripă care s-au amestecat. Deoarece este nou, sistemul nostru imunitar nu are nicio memorie imunologică despre el. De aceea suntem destul de vulnerabili la aceasta.


Un ocean de viruși

Joshua S. Weitz și Steven W. Wilhelm
1 iulie 2013

& copiați KARSTEN SCHNEIDER / SURSA ȘTIINȚEI

Aici se estimează 10 31 de viruși pe Pământ. Adică: pot exista de o sută de milioane de ori mai mulți viruși pe Pământ decât sunt stele în univers. Majoritatea acestor viruși infectează microbii, inclusiv bacteriile, archaea și microeucariotele, toate acestea fiind actori vitali în fixarea și ciclarea globală a elementelor cheie precum carbonul, azotul și fosforul. Aceste două fapte au combinat numărul mare de viruși și relația lor intimă cu viața microbiană și sugerează că și virușii joacă un rol critic în biosfera planetei și rsquos.

Dintre toți biomii pământului și rsquos, oceanul a apărut ca sursă pentru descoperiri majore privind interacțiunea virușilor cu gazdele lor microbiene. 1,2,3 Virușii oceanici au fost inspirația pentru ipotezele timpurii ale așa-numitului șunt ldquoviral și rdquo prin care uciderea virală a gazdelor microbiene redirecționează carbonul și nutrienții departe de organismele mai mari și înapoi.

Printre aceste descoperiri se numără virusuri marine „gigantice”, cu secțiuni transversale de capsidă care pot depăși 500 nm, un ordin de mărime mai mare decât virusurile prototipice. Virușii uriași infectează gazdele eucariote, inclusiv protistul Cafenea și alge verzi unicelulare. 6,7 Acești viruși poartă, de asemenea, genomi mai mari decât aproape toate tipurile virale identificate anterior, în unele cazuri peste 1 milion de perechi de baze. Atât în ​​contextul marin, cât și în cel nonmarin, cercetătorii au identificat chiar și viruși care pot infecta viruși gigantici, așa-numiții virofagi, 8 un exemplu biologic modern al aforismului secolului al XVII-lea al lui Jonathan Swift: „un purice / Are purici mai mici care îl pradă / Și acestea au purici mai mici pentru a-i mușca / Și așa procedați la infinit.”

Se pare că mai avem multe de învățat despre lumea bogată și dinamică a microbilor și virușilor oceanici. De exemplu, un litru de apă de mare colectată în apele marine de suprafață conține de obicei cel puțin 10 miliarde de microbi și 100 de miliarde de viruși - marea lor majoritate rămân neidentificate și necaracterizate. Din fericire, există un număr tot mai mare de instrumente cu randament ridicat care facilitează studiul bacteriofagilor și altor viruși care infectează microbii care nu pot fi încă cultivați în laborator. Într-adevăr, studierea virușilor în medii naturale a devenit recent curentă cu apariția metagenomiei virale, inițiată de Forest Rohwer și colegii de la San Diego State University din California. 9

Mai recent, metodele fără cultură au permis cunoașterea întrebărilor dincolo de caracterizarea diversității virale. De exemplu, grupul lui Matthew Sullivan de la Universitatea din Arizona și colegii săi au dezvoltat recent o metodă adaptată de „etichetare virală”, prin care cercetătorii pot caracteriza acum genotipurile virusurilor de mediu care infectează o serie de interese, chiar dacă acești viruși nu pot fi izolați în cultură . 10 Aceste și alte tehnici - și studiul din ce în ce mai interdisciplinar al virusurilor de mediu - aduc comunitatea științifică din ce în ce mai aproape de o înțelegere mai clară a modului în care virușii modelează ecologia oceanului.

Nu atât de pretențios

GIANT VIRAL: Un model computerizat al unei particule de virus chlorella, care infectează algele unicelulare © SCIEPRO / SURSA ȘTIINȚE Cercetătorii au crezut de multă vreme că virușii sunt extrem de specifici gazdei, ceea ce înseamnă că ar trebui să infecteze un subset îngust taxonomic al comunității microbiene la un moment dat în orice mediu dat. Dar dovezile recente sugerează că virusurile marine ar putea să nu fie atât de pretențioase la urma urmei și să fie capabile să infecteze mai multe specii microbiene sau chiar și organisme înrudite mai îndepărtate. De exemplu, un studiu din 2003 a demonstrat că anumite genotipuri de cianofage pot infecta nu numai tulpini diferite din cadrul aceleiași specii de cianobacterii, ci și genuri cianobacteriene diferite. 11 Și o analiză din 2011 a mai mult de 20 de ani de teste ale infecției virale-gazdă a arătat că virușii naturali dintr-o diversitate de taxoni variază de la specialiști la generaliști. 12 Prin urmare, virușii cu siguranță nu se limitează la un singur genotip gazdă, nici la o anumită specie și poate nici măcar la un gen!

Aparent, virușii ar trebui să scadă abundența oceanică a liniei microbiene vizate. Estimările cantitative ale uciderii mediate de virus demonstrează că virusurile sunt, în unele cazuri, la fel de importante ca pășunătorii, precum protiștii și zooplanctonul, în uciderea selectivă a microbilor. O astfel de relație ar putea, în consecință, să ducă la fluctuații dinamice în populațiile virale și microbiene, deoarece virusurile epuizează bacteriile sensibile. Într-adevăr, noi subtipuri virale apar frecvent și rapid, iar subtipurile rare anterioare pot crește rapid din abundență.

Numărul pur
a virușilor și relația lor intimă cu microbianul
viața sugerează că virușii
joacă un rol critic
în biosfera planetei.

Cu toate acestea, dovezile directe pentru oscilațiile cuplate în sistemele virus-microb din oceane sunt limitate. Este chiar posibil ca virușii să nu joace un rol puternic în controlul populației unui microb. Sau, în unele cazuri, virușii marini care infectează în mod activ și lizează microbii este posibil să nu fi fost contabilizați în anchetele anterioare. De exemplu, până de curând, cea mai abundentă descendență de bacterii marine, SAR11 - estimată a constitui o treime din toate celulele procariote din apele de suprafață - nu avea niciun virus documentat despre care se știa că o infectează, ceea ce a dus la speculații că abundența mare observată de SAR11 se datorează , în parte, lipsei unui prădător de fagi. Cu toate acestea, oamenii de știință au descoperit recent un grup de podovirusuri fără coadă care pot ucide și SAR11. Acești viruși, necunoscuți anterior științei, sunt acum considerați a fi cel mai abundent tip viral din oceane și ar putea fi un factor important în determinarea modificărilor populațiilor SAR11. 13

Unde merg toți nutrienții?

DISTRUPȚIE VIRALĂ: Virușii din ocean pot afecta ecosistemul marin în mai multe moduri. În primul rând, uciderea virală a microbilor ar putea fi la fel de importantă în reducerea abundenței de linii țintite, la fel ca și păstorii, cum ar fi protiștii și zooplanctonul. Mai mult, în timpul procesului de infecție, un virus poate modifica metabolismul celulei gazdă prin creșterea ratei de fotosinteză, de exemplu, modificând astfel rata de fixare a carbonului. Și atunci când un virus provoacă liza gazdei, nu numai că sunt eliberate noi particule virale, dar și carbunele și alți nutrienți organici care au fost prinși în interiorul celulei. Aceste materiale devin apoi disponibile pentru utilizare de către microbii din apropiere, un proces potențial benefic cunoscut sub numele de amorsare virală. În cele din urmă, în anumite condiții, un virus poate deveni un rezident pe termen lung în celula gazdă, integrându-și materialul genomic în cel al gazdei sale pentru a forma un „lizogen”.
Vedeți diagrama completă JPG | PDF © THOM GRAVES Moartea unei celule gazdă și eliberarea descendenților virali sunt doar o parte a poveștii despre modul în care virușii afectează ecosistemul oceanului. Liza microbilor eliberează, de asemenea, carbon și alți nutrienți organici, legați anterior ca materiale celulare, înapoi în mediu. Microbii marini pot asimila aceste materiale organice, ducând la o consecință paradoxală a infecției virale: moartea unei gazde poate beneficia indirect de alți microbi.

Această ipoteză, pe care o numim „amorsare virală”, a fost documentată în sisteme experimentale model folosind microbi care apar predominant în apropierea suprafeței oceanului. Într-un exemplu ilustrativ, liza virală a unei bacterii infectate în laborator a eliberat complexe organice-fier care au fost preluate rapid de alte bacterii marine, precum și de diatomee (alge eucariote unicelulare). 14 Această asimilare a crescut ratele de creștere ale organismelor nedestinate. Într-un al doilea exemplu, eliminarea dintr-un sistem experimental a virușilor care infectează și lizează heterotrofii a încetinit Sinechococ creșterea și proliferarea celulelor, probabil din cauza scăderii eliberării de nutrienți mediată de virus. 15 Astfel, ceea ce este rău pentru o celulă microbiană poate fi într-adevăr bun pentru alții. Cu toate acestea, în oceanul adânc nu știm încă ce se întâmplă cu materia organică eliberată de virus. Este asimilat, îngropat sau exportat în alt mod? Ce se întâmplă cu materia organică la câțiva kilometri sub suprafață este important, deoarece închide bucla ciclului global al carbonului. Carbonul liber din oceanul adânc este „antic” (4.000–6.000 de ani) și în mare măsură recalcitrant la asimilarea de către microbi, sugerând că ar putea exista o altă aprovizionare cu acest material. Lizarea virală a microbilor din oceanul profund poate fi o sursă potențială. 16

Mai mult, chiar înainte de liză, infecția microbilor modifică metabolismul gazdei. Modificările induse de virus în metabolismul gazdei pot fi atât de semnificative încât particula infectată rezultată este, biochimic și metabolic, o celulă foarte diferită. De exemplu, cianobacteriile infectate cu fagi prezintă o rată mai mare de fotosinteză decât omologii lor neinfectați, schimbându-se probabil rata de fixare a carbonului din mediu până când sunt în cele din urmă ucise de infecție. Celulele bacteriene supuse infecțiilor cu fagi activi pot avea, de asemenea, distribuții modificate ale altor elemente majore, cum ar fi azotul și fosforul, făcându-le unice din punct de vedere biochimic.

Mai mult, virusurile pot stabili infecții persistente în celulele lor gazdă microbiene - similar cu infecțiile stabilite de viruși în gazde mari eucariote, așa cum se întâmplă în cazul infecțiilor retrovirale - prin integrarea materialului lor genomic în cel al gazdei lor, formând ceea ce se numește „ lizogen. ” (A se vedea diagrama de mai sus.) Soarta celulelor infectate poate fi însoțită de disponibilitatea de carbon și substanțe nutritive în mediu. Un studiu recent a constatat că fagii marini erau mai predispuși să inițieze lizogenia, în loc de liză, atunci când gazdele lor erau epuizate de nutrienți. 17 Prin urmare, virușii care ar putea „dori” să-și lizeze gazdele s-ar putea să nu poată - sau, probabil, au evoluat pentru a răspunde la fiziologia gazdei, astfel încât să-și omoare gazdele numai atunci când este mai probabil ca alte gazde sănătoase să fie disponibile de infectat, care poate fi indicat de starea fiziologică a gazdei lor actuale. Cu toate acestea, lizogenia este adesea mai greu de detectat decât liza, deoarece virușii sunt în mare parte „ascunși” în cadrul gazdei. În viitor, înțelegerea noastră despre interacțiunile viral-gazdă va trebui să ia în considerare nu doar cine îi infectează pe cine, ci și ce se întâmplă după aceea.

Virușii, în teorie

VAST NECUNOSCUT: Un litru de apă de mare colectat în apropierea insulelor Galapagos conține cel puțin 10 miliarde de microbi și 100 de miliarde de viruși - marea majoritate dintre aceștia rămân neidentificați și necaracterizați. © ALEXIS ROSENFELD / SURSA DE ȘTIINȚĂ Având în vedere dificultățile de cuantificare a rolului pe care îl joacă virușii în medii complexe, cercetătorii s-au orientat spre modele matematice pentru a ajuta la luminarea a ceea ce ar putea face virușii gazdelor lor și a consecințelor acestor interacțiuni pentru sistemul oceanic. La fel ca multe modele matematice din biologie, aceste modele pot fi foarte utile pentru a face predicții calitative și cantitative și pentru a da sens proceselor complexe. Dar fac și presupuneri simplificatoare. Deci, ce presupun aceste modele, ce au ajutat să descopere și cum pot ajuta la modelarea a ceea ce știm despre interacțiunile virale cu gazdele lor? Răspunsul la aceste întrebări necesită un exemplu ilustrativ. Aici, discutăm pe scurt modele care examinează modificările densității populației gazdelor și virușilor dintr-o comunitate.

Luați în considerare întrebarea: Cum depinde dimensiunea populației unei anumite linii bacteriene de interacțiunile cu un anumit set de viruși? Modelele matematice deconstruiesc interacțiunile dintre gazde și mediul lor, între viruși și gazde, și între viruși și mediu. De exemplu, infecția unei cianobacterii marine de către un cianofag poate duce la liză în aproximativ 12 ore. Efectul net este moartea unei celule gazdă, eliberarea de

50 de viruși descendenți și eliberarea de material organic din celula originală atât ca particule de virus cât și ca resturi celulare. Prin urmare, un model poate ignora dinamica intracelulară complicată și se poate concentra asupra rezultatului, descompunând întregul proces în termeni de reacție „chimică” reprezentativă, cum ar fi 1 gazdă + 1 virus = 50 de viruși. Apoi, dinamica populației gazdelor și a virușilor poate fi derivată din aceste reacții la fel cum s-ar obține cinetica reacției chimice.

Arta modelării este de a decide când și unde contează detaliile. Detaliile, însă, depind de întrebare. Prin urmare, eforturile de a caracteriza dinamica intracelulară a celulelor infectate necesită luarea în considerare a interacțiunilor genă-genă și, în special, a interacțiunii produselor genetice virale cu fiziologia gazdei. La fel, eforturile de caracterizare a dinamicii extracelulare necesită înțelegerea ratei la care gazdele și virușii interacționează, în special în medii complexe.

Poate că cea mai interesantă inovație în domeniul modelării virus-gazdă este studiul dinamicii coevolutive. Spre deosebire de majoritatea modelelor de cinetică chimică, componentele (gazde și viruși) evoluează în timp. Modelele coevolutive sunt provocatoare din punct de vedere tehnic, având în vedere că genotipurile din comunitate (și din model) trebuie să se schimbe în continuare. Cu toate acestea, astfel de modele au fost utilizate pentru a genera ipoteze cheie cu privire la dinamica pe termen lung a diverselor populații microbiene și virale. De exemplu, s-a folosit un model evolutiv de ucidere a câștigătorului pentru a sugera că tulpinile virale și bacteriene se pot schimba rapid chiar dacă dimensiunea totală a populației și diversitatea totală rămân relativ constante. 18 În mod similar, modelele coevolutive au sugerat că ar trebui să se aștepte coexistența pe termen lung a diverselor comunități microbiene și virale, atât timp cât există compromisuri între infecție și alte rate fiziologice ale gazdei, cum ar fi rata de creștere sau rata de absorbție a nutrienților. 19

Provocarea constă în reconcilierea predicțiilor modelului cu realitatea biologică. De exemplu, grupul Debbie Lindell de la Technion-Israel Institute of Technology a descoperit recent un nou compromis în care gazdele care dezvoltă rezistență la anumite infecții virale pot fi din ce în ce mai susceptibile la infecția cu alte tipuri virale cu care nu au evoluat împreună. 20 Acest tip de descoperire susține în continuare necesitatea luării în considerare a interacțiunilor viral-gazdă într-un context comunitar dinamic.

Este o lume microbiană și virală

Rolul potențial al virușilor în ciclurile biogeochimice marine a fost discutat de aproape două decenii, însă influența cantitativă pe care o au virușii la scară regională și globală rămâne în mare parte nerezolvată. Din fericire, există un interes tot mai mare pentru rolul ecologic al virusurilor oceanice. Într-adevăr, așa cum a formulat-o microbiologul marin Mya Breitbart de la Universitatea din Florida de Sud, știința virusurilor de mediu intră într-o perioadă interesantă de „adevăr sau îndrăzneală”. 3 Adică, există multe principii stabilite de interacțiuni virale-gazdă în oceane care sunt adesea repetate, dar care sunt acum testate. Există, de asemenea, multe principii pe care cercetătorii ar trebui să „îndrăznească” să le demonstreze sau cel puțin să le susțină în continuare. Într-adevăr, un grup de lucru pe care l-am organizat pentru a studia dinamica virală a oceanului la Institutul Național de Sinteză Matematică și Biologică al Universității din Tennessee nu este decât un exemplu de colaborări între experimentaliști și modelatori pentru a caracteriza interacțiunile viral-gazdă și consecințele acestora la scară globală. Dacă grupul de lucru este un ghid, lucrările viitoare asupra virusurilor oceanice vor include eforturi de combinare a proceselor biogeochimice conduse de virus, a datelor biologice moleculare și a modelelor matematice într-un context unificat.

Virușii oceanici pot transforma până la 150 de gigați de carbon pe an - de peste 30 de ori abundența permanentă de carbon din planctonul marin.

O mai bună evaluare cantitativă a rolului virușilor în ocean va avea implicații importante pentru înțelegerea tendințelor anterioare și a modificărilor viitoare ale sistemului Pământ. Curtis Suttle de la Universitatea din Columbia Britanică a estimat că virusurile oceanice pot transforma până la 150 de gigați de carbon pe an1 - de peste 30 de ori abundența permanentă de carbon din planctonul marin. Această reciclare a carbonului și a altor substanțe nutritive sugerează că virușii trebuie luați în considerare în modele cantitative și dinamice ale schimbării globale.

Modelele de schimbare globală integrează procesele geofizice cu biologia microbilor și metazoanelor pentru a prezice dinamica nutrienților carbonului și a biodiversității. Cu toate acestea, cei mai mici, dar cei mai abundenți agenți biotici de pe planetă - virușii - sunt rareori, chiar dacă vreodată, incluși în astfel de modele. După cum a remarcat grupul interguvernamental privind schimbările climatice într-un raport din 2007 (accentul nostru): „Reacția generală a ciclului biologic marin al carbonului (inclusiv procesele precum ciclul nutrienților, precum și modificările ecosistemului, inclusiv rolul bacteriilor și viruși) la un agent cald și cu un conținut ridicat de CO2 lumea nu este încă bine înțeleasă. Mai multe mecanisme mici de feedback se pot adăuga la unul semnificativ. ”

Joshua S. Weitz este profesor asociat la Școala de Biologie de la Georgia Institute of Technology din Atlanta. Steven W. Wilhelm este profesor la Departamentul de Microbiologie de la Universitatea Tennessee-Knoxville.

Acest articol este adaptat dintr-o recenzie în F1000 Rapoarte de biologie, DOI: 10.3410 / B4-17 (acces deschis).


Ce s-ar întâmpla dacă doi virusuri diferite ar pătrunde într-o celulă? - Biologie

Termenul de coevolutie este folosit pentru a descrie cazurile în care două (sau mai multe) specii se afectează reciproc evoluția celuilalt. De exemplu, o schimbare evolutivă a morfologiei unei plante ar putea afecta morfologia unui erbivor care mănâncă planta, ceea ce la rândul său ar putea afecta evoluția plantei, ceea ce ar putea afecta evoluția erbivorului. si asa mai departe.

Coevoluția este probabil să se întâmple atunci când diferite specii au interacțiuni ecologice strânse între ele. Aceste relații ecologice includ:

Plantele și insectele reprezintă un caz clasic de coevolutie & # 151, care este adesea, dar nu întotdeauna, mutualist. Many plants and their pollinators are so reliant on one another and their relationships are so exclusive that biologists have good reason to think that the "match" between the two is the result of a coevolutionary process.

But we can see exclusive "matches" between plants and insects even when pollination is not involved. Some Central American Salcâm species have hollow thorns and pores at the bases of their leaves that secrete nectar (see image at right). These hollow thorns are the exclusive nest-site of some species of ant that drink the nectar. But the ants are not just taking advantage of the plant — they also defend their acacia plant against herbivores.

This system is probably the product of coevolution: the plants would not have evolved hollow thorns or nectar pores unless their evolution had been affected by the ants, and the ants would not have evolved herbivore defense behaviors unless their evolution had been affected by the plants.


Difference Between Enveloped Virus and Non Enveloped Virus

The virus is an infectious agent that gets produced or replicates within the living body. We often fell confuse between virus and bacteria. The virus is 100 times smaller than a single bacteria cell and is not alive it only gets production after entering into the human or animal cell. Contrary to that, bacteria are microorganisms that are most commonly found in soil and oceans. Most primarily, the virus is an infectious agent that are an intercellular parasite, they are a nucleic acid, either RNA or DNA, which are simply bounded in a protein coat called capsid. Some of the viruses have an extra covering, which is the membranous envelope covering the protein coat (capsid). Due to the presence of this envelope, viruses can be classified into two types enveloped virus, and non-enveloped virus. The one with the membranous envelope covering outside the capsid is called enveloped virus, and the one lacking this envelope is called a non-enveloped virus. The non-enveloped virus is more virulent as compared to that of enveloped viruses as it causes the breaking down of the membrane of the cell (lysis), whereas it rarely happens in the case of enveloped virus.

Diagramă de comparație

Enveloped VirusNon Enveloped Virus
Outer CoveringEnveloped virus has the membranous envelope surrounding the capsid.Non-enveloped virus lacks such covering and has capsid as the outermost part.
VirulentThe enveloped virus rarely does cell lysis in the host.The non-enveloped virus is more virulent as compared to the enveloped virus as it causes the breaking down of the membrane of the cell (lysis).
Different ConditionsEnveloped virus are sensitive to the conditions like drying and heatingNon-enveloped virus even remains effective after drying and provides resistance against the conditions like heating and drying.
TransmittedEnveloped virus gets the transmission to the living cells through the secretions, and most notably through blood or organ transplants.Non-enveloped virus gets the transmission to the living cells through the oral matter or fecal.
ExempluInfluenza virus, Hepatitis C and HIV.Feline Calcivirus, Murine Norovirus, and Vesicular Exanthema Virus.

What is Enveloped Virus?

Enveloped virus has the membranous envelope covering the capsid the envelope is made up of phospholipids, glycoproteins (Proteins attached with sugar chains) or proteins. The outer covering called capsid is made up of proteins and is present in all sort of viruses the envelope surrounds the capsid in the enveloped viruses. These viruses are less virulent as compared to the non-enveloped viruses, and are also sensitive to the conditions like drying and heating. Usually, enveloped virus gets into the living body through the secretions, and most notably through blood or organ transplants. As they are sensitive to several conditions, they didn’t survive or reproduce when they are present in the gastrointestinal tract. When the enveloped virus enters the host, they attack with both the cell mediated and antibody mediated immune response. The process of the virus turning into the enveloped virus is called ‘budding off.’ The envelope or outer covering of the virus comes from the affected cell or the host.

What is Non-enveloped Virus?

As the name tells non-enveloped virus lacks the membranous layer, it has the capsid as the outermost covering. The outermost covering capsid is made up of the proteins. This type of virus is more virulent (harmful) as it can lead to the cell lysis in which breaking down of the membrane of the cell takes place. They are not vulnerable to several conditions like enveloped viruses they have strong resistance against the conditions like heat and dry. They can retain their affectivity even after drying and can also survive in the gastrointestinal tract. The non-enveloped virus gets transmitted to the living body through the oral matter or fecal. They utilize their outer covering capsid while binding to the host cell. Seeing their resistance in different condition, they are more stable as compared to the enveloped viruses.

Enveloped Virus vs. Non Enveloped Virus

  • Enveloped virus has the membranous envelope covering the capsid, whereas non-enveloped virus lacks such covering and has capsid as the outermost part.
  • The non-enveloped virus is more virulent as compared to the enveloped virus as it causes the breaking down of the membrane of the cell (lysis), on the other hand, the enveloped virus rarely does it.
  • Enveloped virus are sensitive to the conditions like drying and heating while non-enveloped virus even remains effective after drying and provides resistance against the conditions like heating and drying.
  • Enveloped virus gets the transmission to the living cells through the secretions, and most notably through blood or organ transplants, whereas non-enveloped virus gets the transmission to the living cells through the oral matter or fecal.

Comparison Video

Janet White

Janet White is a writer and blogger for Difference Wiki since 2015. She has a master's degree in science and medical journalism from Boston University. Apart from work, she enjoys exercising, reading, and spending time with her friends and family. Connect with her on Twitter @Janet__White


What are the steps of the lytic cycle?

Lytic Cycle :
Simply mean bursting or rupturing cycle , over and over again.

Explicaţie:

It is one of the cycles of a bacteriophage (virus) in which their is a master-slave relationship between the bacteriophage (master) and bacteria (slave).

Following are the steps of lytic cycle..

1) Attachment:
In this step, the bacteriophage, attaches itself by it's tail to the
perete celular
of bacterium (plural-bacteria).

2) Digestion:
In this step, the bacteriophage contains an enzyme called
lysozyme, which digest the cell wall of bacterium (plural-
bacteria).
Thus an opening is formed in the bacterial cell wall.

3) Injection:
The bacteriophage contracts and injects it's DNA through the
opening, inside the host (bacterium), while the protein coat and
tail remain outside.

4) Taking Control:
Inside bacterial cell, the bacteriophage DNA takes over the
biosynthetic machinery of the host
(bacterium), to synthesize it's
own DNA and protein molecule.

5) Multiplication:
The bacteriophage multiplies and increases it's number,hence
form a lot of daughter bacteriophages , the daughter
bacteriophages exert pressure on the cell wall of
bacterium.

6) Rupturing:
In cele din urma, the bacterial cell ruptures ( lysis occurs) due to all that pressure caused by daughter bacteriophages and release the
daughter bacteriophages out, which are now ready to attack a new
bacteria and start their lytic cycle, all over again.

https://courses.lumenlearning.com/microbiology/chapter/the-viral-life-cycle/

For more information watch this..


Priveste filmarea: Dziwny wirus grypy Magdalena Fikus (Ianuarie 2022).