נגיפים והשפעתם על האדם
נגיפים יכולים לגרום למגוון רחב של מחלות בבני אדם. כאשר שני נגיפים נכנסים לאותו מאחסן, האלמנטים הגנטיים שלהם עשויים להתערבב. נגיפים יכולים לגרום למגוון תסמינים כמו חום, כאבי פרקים, ולעיתים אף עקרות. תגובת הגוף לנגיף היא דואלית - תחילה תגובה כללית, ובהמשך תגובות ספציפיות יותר. במקרים חמורים, נגיפים יכולים לגרום לדלקות במוח ונזק נוירולוגי. מקרה מיוחד הוא כאשר אישה בהריון נדבקת בנגיף אשר משפיע על העובר.
היסטוריה של זיהוי נגיפים
האנושות הכירה מחלות נגיפיות עוד לפני שידעה מה גורם להן. מחלת האבעבועות השחורות (סמולפוקס) מתועדת בכתבים מלפני 3,500 שנה. בתחילת המחלה, הנגיף חודר לגוף ולא ניכר על העור, אך בהמשך מופיעות שלפוחיות על העור שמתמלאות ונופלות, לעיתים משאירות צלקות. בעין יכול להיגרם עיוורון, אך הבעיה העיקרית הייתה התמותה הגבוהה.
במאה ה-20, כ-300 מיליון איש מתו מאבעבועות שחורות. האבעבועות השחורות גרמו למוות של עשרות מיליוני אנשים לאורך ההיסטוריה.
סוגי נגיפים ומאפייניהם
ישנם סוגים שונים של נגיפים:
- פרק 1: בקטריופאג’ים - נגיפים המדביקים חיידקים
- פרק 2: פאג’ים שמדביקים בקטריה
- פרק 3: אופן הדבקת החיידקים
גם לחיידקים יש נגיפים שמדביקים אותם. נגיפים הם מאוד ספציפיים למאחסן שלהם.
גודל הנגיפים
נגיפים נעים בגודל מ-20 ננומטר ועד לגדלים של נגיפים ענקיים. בעוד שחיידקים הם יצורים תאיים, נגיפים אינם תאיים אך עשויים להיות בגודל דומה לחיידקים הקטנים. חלק מהנגיפים הענקיים, כמו מימי וירוסים (Mimivirus) וג’מבו וירוסים (Jumbo viruses), ניתנים לצפייה במיקרוסקופ אופטי.
הגנום של חיידק מכיל כשני מיליון בסיסים, אך ישנם נגיפים ענקיים שמכילים כשניים וחצי מיליון בסיסים.
מבנה הנגיף
דוגמה לנגיף היא HIV. ניתן לראות את המעטפת המטריציאלית והקפסיד - מעטפת חלבונית המקיפה את החומר הגנטי. ישנם נגיפים שמשתחררים מהתא המאחסן בכמויות גדולות.
במיקרוסקופ אלקטרוני ניתן לראות את מבנה נגיף ההרפס, המורכב ממעטפת ליפידית, קפסיד, ובתוכו החומר הגנטי. חשוב לציין שלא כל הנגיפים המשוחררים מהתא הם אינפקטיביים - בנגיף ההרפס רק כ-10% מהנגיפים המשוחררים יכולים להדביק תאים אחרים.
בנגיף הקורונה ניתן לראות את החומר הגנטי (RNA) העטוף בחלבון, ומסביבו מעטפת שומנית עם חלבונים ויראליים כמו חלבון הספייק המפורסם.
שיטות לנטרול נגיפים
ניתן לנטרול נגיפים באמצעים פשוטים יחסית:
- סבון - מפרק מעטפות שומניות של נגיפים
- אלכוהול - משפיע על המבנה של חלבוני הקפסיד והחלבונים האחרים
- אקונומיקה - מחמצנת ופוגעת בחלבונים ובחומר הגנטי
- מי חמצן - מחמצנים ופוגעים בחלבונים ובחומר הגנטי
את האקונומיקה ומי החמצן יש להשאיר על המשטח למשך לפחות עשר דקות כדי שיפעלו ביעילות.
הבדל בין נגיף בתוך התא למחוץ לתא
כאשר נגיף נמצא בתוך התא המאחסן, הוא מוגן יותר. חומר גנטי מסוג DNA בתוך התא מאורגן סביב היסטונים בצורה כרומוזומלית. נגיף כמו סימיאן פורטי (Simian virus 40) מנצל את ההיסטונים של התא המאחסן לארגון הגנום שלו.
מאפיינים משותפים לנגיפים
רוב הנגיפים מכילים גנום בגודל שנע בין שני קילו-בסיס עד שלוש מאות קילו-בסיס. באמצעות חקר הנגיפים אנו לומדים רבות על המערכות התאיות.
סיווג הנגיפים
קיימת מערכת סיווג בינלאומית לנגיפים (International Committee on Taxonomy of Viruses - ICTV). כאשר מתגלה נגיף חדש, הוא מסווג במסגרת זו.
ישנן 4 משפחות עיקריות, ביניהן משפחת הקורונה-וירידה שמתחלקת לתתי-משפחות:
- אלפא קורונה וירוס
- בטא קורונה וירוס
- גאמא קורונה וירוס
- דלתא קורונה וירוס
חלק מנגיפי הקורונה כמעט לא גורמים למחלה בבני אדם, בעוד אחרים, כמו SARS-CoV-2, גורמים למחלות קשות. בנוסף יש את נגיפי הרפס, המתחלקים לאלפא, בטא וגאמא, וכוללים את הרפס סימפלקס וירוס ווריצלה זוסטר וירוס.
אבולוציה של נגיפים
נגיפים הם יצירות אבולוציוניות שעוברות שינויים מהירים מאוד. נגיף תלוי במאחסן וכאשר הוא עובר למאחסן חדש, הוא עשוי לא להתאים אליו בצורה מיטבית ולגרום למחלה קשה. זה מה שקרה עם וירוס הקורונה SARS-CoV-2 כשעבר מעטלפים לבני אדם.
בתחילת המגיפה, הנגיף גרם למחלה קשה יותר כי הוא גרם לפיוזיה (התמזגות) של ממברנות תאים בריאה, מה שהוביל לנזק ריאתי. עם הזמן, הנגיף עבר מוטציות כך שהוא לא גורם עוד לחיבור בין ממברנות התאים, והמחלה נהייתה קלה יותר.
המטרה האבולוציונית של הנגיף אינה להרוג את המאחסן, אלא להתרבות ולהיות מופץ ככל האפשר. נגיף הקורונה מזהה את קולטן ה-ACE2 באמצעות חלבון הספייק שלו, וכך חודר לתאים.
מוטציות בנגיפים אינן מקריות לחלוטין - בחלק מהנגיפים יש אנזימים שבכוונה מכניסים מוטציות רבות כדי לאפשר התאמה מהירה לתנאים משתנים. דוגמה קלאסית היא נגיף השפעת, שבו חלבוני המעטפת משתנים כל הזמן, כך שהמערכת החיסונית שלנו לא מכירה את הגרסה החדשה.
נגיפים ומחקר
נגיפים אינם יכולים להתרבות לבד, הם חייבים להיכנס לתא כדי לקבל את אבני הבניין הדרושים. הם יוצרים אינטראקציות עם התאים המאחסנים ויכולים לשנות את הפעילות התאית. באמצעות מחקר של האינטראקציות בין הנגיף למאחסן, אנחנו יכולים ללמוד על התא המאחסן.
מעניין לציין שיש נגיפים שאנו נחשפים אליהם דרך המזון, כמו נגיפים בפלפל. גם בגנום האנושי יש שרידים של רטרו-וירוסים שהשתלבו בגנום שלנו במהלך האבולוציה.
דור פסקל