Een virus is in wezen een klein stukje genetisch materiaal, gemaakt van RNA of DNA. Het hele virale deeltje, bekend als een virion, bestaat uit dit genetische materiaal en een buitenste laag eiwit die het omhult, een capside genaamd. Sommige virussen hebben een tweede beschermende laag, de envelop.
Virussen zijn wat je verplichte parasieten zou noemen, wat betekent dat ze vreemde cellen moeten binnenvallen om hun biologische machinerie te kapen en te repliceren. Virussen kunnen zichzelf niet repliceren en zonder een gastheer zijn ze gedoemd om uit te sterven.
Omdat ze zichzelf niet kunnen repliceren zoals andere levende cellen (onder andere), geloven de meeste biologen dat virussen niet als levensvormen kunnen worden geclassificeerd. Hun classificatie als levende wezens kan gecompliceerd worden omdat virussen tegelijkertijd, net als elk levend wezen, onderhevig zijn aan evolutionaire druk.
Virussen kunnen bijvoorbeeld razendsnel muteren, waardoor er verschillende stammen kunnen ontstaan die beter zijn aangepast aan het infecteren van gastheren, waardoor meer replicatie ontstaat.
De kleinste van alle microben, virussen zijn berucht om hun besmettelijke gedrag. Mensen hebben over het algemeen geleerd om bang te zijn voor virussen vanwege hun potentieel om ziekten te veroorzaken, van de goedaardige verkoudheid tot de angstaanjagende ebola en hiv, of, recentelijk, het coronavirus dat een ongekende pandemie heeft veroorzaakt.
In de loop van duizenden jaren zijn virussen verantwoordelijk geweest voor het doden van talloze mensen. De Spaanse grieppandemie van 1918 doodde 50 tot 100 miljoen, terwijl alleen al in de 20e eeuw 200 miljoen werden gedood door pokken.
Maar niet alle virussen zijn per se slecht. Sommige zijn instrumenteel gebleken als onderzoekstools en als vitale componenten in vaccins en andere moderne therapieën.
Inhoud
- 1 Hoe verspreiden virussen zich?
- 2 Hoe virussen ziekte veroorzaken (en in hun voordeel gebruiken)
- 3 Hoe groot is een virus?
- 4 De natuur heeft virussen nodig
Hoe verspreiden virussen zich?
Het bestaan van een virus is verweven met dat van zijn gastheer, maar hoe verspreidt het zich?
Afhankelijk van het virus kunnen ze vrijwel alle soorten cellen infecteren, of het nu planten-, bacteriële of dierlijke cellen zijn.
Om dit te kunnen doen, moet het virus eerst toegang krijgen. Het grootste orgaan in het menselijk lichaam, onze huid, is een fantastische isolator die onze cellen en weefsels beschermt tegen vreemde ziekteverwekkers. Het is echter niet waterdicht – ademhalingspassages, zoals de mond en neus, evenals de ogen, laten externe deeltjes het lichaam binnendringen. Open wonden kunnen ook fungeren als toegangspoort voor virussen, bacteriën en andere ziekteverwekkers.
Eenmaal in het lichaam kan het virus zijn infectieuze potentieel niet bereiken als het zich niet kan hechten aan celoppervlakken van de gastheer. Hiervoor moeten virussen bepaalde receptoren op het celoppervlak kunnen herkennen en eraan kunnen binden, zoals een slot en een sleutel. Daarom kunnen virussen alleen bepaalde soorten gastheren en alleen bepaalde cellen binnen die gastheer infecteren.
Als het virion zich aan de receptor kan binden, kan het zijn genoom onmiddellijk via het celmembraan injecteren. Eenmaal binnen instrueert het de gastheercel om virale eiwitten te produceren door middel van transcriptie en translatie, terwijl het de synthese van RNA en eiwitten stopt die de cel zou hebben gebruikt om naar behoren te functioneren.
Het laatste stadium van virale replicatie is de vrijgave van de nieuwe virions die in het gastheerorganisme worden geproduceerd. Dit gebeurt meestal wanneer een cel uitgeput is en sterft, waardoor miljoenen virionen vrijkomen die in staat zijn aangrenzende cellen te infecteren en de replicatiecyclus te herhalen.
Hoe virussen ziekte veroorzaken (en in hun voordeel gebruiken)
Hoewel cellen beschadigd kunnen raken en kunnen afsterven als gevolg van de virale replicatiecyclus, zal een persoon ziek worden en symptomen van ziekte vertonen, voornamelijk als gevolg van de immuunrespons op het virus. In zijn poging om het virus onder controle te houden en uit het lichaam te verwijderen, zal het immuunsysteem ook gezonde cellen aanvallen. Soms kan dit uit de hand lopen, wat resulteert in een zogenaamde “cytokinestorm”, die bij sommige COVID-19-patiënten op grote schaal schade kan veroorzaken aan vrijwel alle belangrijke inwendige organen.
Het slimme virus zal de ziekte van de gastheer in zijn voordeel gebruiken. Een persoon met symptomen van verkoudheid heeft bijvoorbeeld een loopneus en hoest, en de luchtwegen die ze uitstoten bevatten veel rhinovirus. De meeste van deze virussen die worden uitgestoten door niezen of hoesten, zullen geen gastheer vinden en sterven. Maar uiteindelijk zullen sommigen nieuwe hosts ontmoeten en hun cyclus van virale replicatie opnieuw starten – één host tegelijk.
Contact tussen virussen en gevoelige hosts kan op verschillende manieren plaatsvinden.
Een virus kan in de lucht blijven hangen, gehecht aan aërosolen, die een persoon kan inademen en zo toegang krijgt tot het lichaam. Als alternatief kan een persoon een besmet oppervlak aanraken of een geïnfecteerde persoon de hand schudden, om later zijn mond, neus of ogen aan te raken. Sommige virussen repliceren in tussenliggende hosts, zoals insecten, en gebruiken ze als transmissievectoren. Het Zika-virus wordt bijvoorbeeld verspreid door muggen wanneer ze mensen bijten.
Het nieuwe coronavirus dat de COVID-19-pandemie veroorzaakte, zou afkomstig zijn van vleermuizen, die duizenden verschillende virussen kunnen bevatten zonder zelf ziek te worden. Wetenschappers geloven dat het virus vervolgens naar andere dieren is gesprongen, zoals de pangolin, die door lokale mensen op natte markten in Wuhan werden geconsumeerd. Om deze reden vechten veel natuurorganisaties om natte markten en de handel in dieren in het wild te verbieden om toekomstige pandemieën te voorkomen.
Hoe groot is een virus?
Virussen zijn de kleinste micro-organismen, hoewel hun grootte nogal kan variëren. Het Porcine Circovius dat varkens infecteert, is slechts 17 nanometer breed, terwijl het forse Tupanvirus 2,3 micrometer meet, waardoor het bijna 1.000 keer groter is. Als deze cijfers niet veel zin hebben, stel je dan voor dat het poliovirus, dat 30 nanometer groot is, ongeveer 10.000 keer kleiner is dan een korreltje zout.
Op deze schaal is het onmogelijk om virussen te observeren, zelfs niet met moderne optische microscopen. Geen wonder dat wetenschappers veel tijd nodig hadden om hun bestaan te bevestigen.
Tegen het einde van de 19e eeuw waren wetenschappers zich er terdege van bewust dat micro-organismen ziekten kunnen veroorzaken. Ze wisten echter vooral van bacteriën, terwijl het idee van virussen hen nog steeds ontsnapte.
De invasie van de wetenschap in de wereld van virussen begon voor het eerst toen onderzoekers de tabakmozaïekziekte onderzochten, waarvoor de verantwoordelijke ziekteverwekker niet kon worden geïdentificeerd.
In 1886 verpletterde de Duitse chemicus Adolf Mayer zieke tabaksbladeren en schonk het resulterende sap in de aderen van gezonde tabaksbladeren. Zeker, de bladeren ontwikkelden later de geelachtige spikkelkarakteristiek van de ziekte. Maar ondanks zijn inspanningen kon Mayer de bacteriën niet vinden waarvan hij zeker was dat ze verantwoordelijk waren voor de ziekte.
Zes jaar later, in 1892, herhaalde Dmitri Ivanovksy, destijds student in Rusland, Mayer’s experiment. Hij voerde echter een extra stap in: voordat Ivanovsky het sap in gezonde tabaksbladeren injecteerde, gaf hij het sap door een Chamberland-filter. Dit filter is fijn genoeg om bacteriën en andere bekende organismen op te vangen, maar zelfs na het zeven veroorzaakte het vloeibare brouwsel nog steeds ziekte toen het tabaksbladeren aantrof.
Onderzoekers hadden nog steeds geen idee wat de oorzaak was van de ziekte van tabakmozaïek, maar nu wisten ze tenminste dat het micro-organisme dat verantwoordelijk was voor de ziekte kleiner was dan alles wat ze wisten.
De Nederlandse wetenschapper Martinus Beijerinck herhaalde ook het experiment en kwam tot dezelfde resultaten als de Duitse en Russische onderzoekers. Hij had echter enkele belangrijke inzichten om te delen. Beijerinck meende dat de oorzaak van de tabaksziekte niet van bacteriële oorsprong was, maar eerder van een ‘filterbaar virus’. Het woord ‘virus’ beschrijft eigenlijk ‘giftige vloeistoffen’ in het Latijn.
Pas veel later, in 1939, bevestigden wetenschappers het bestaan van het tabaksmozaïekvirus met behulp van een elektronenmicroscoop – het enige wetenschappelijke instrument dat in staat is objecten van zo’n kleine schaal af te beelden.
De natuur heeft virussen nodig
Er circuleren mogelijk minstens een miljoen verschillende soorten virussen in de wereld, waarvan 320.000 mogelijk zoogdieren kunnen infecteren, zo blijkt uit een onderzoek uit 2013 .
Dat klinkt beangstigend. Het betekent dat overal waar je kijkt duizenden verschillende virussen zijn, waarvan sommige in staat zijn menselijke cellen te infecteren.
Virussen zijn echter niet per definitie slecht. Zoals alle dingen in de natuur, bestaan ze niet voor niets. De meeste virussen kunnen mensen niet infecteren en spelen een belangrijke rol in ecosystemen, waarbij ze een evenwicht bewaren tussen verschillende belanghebbenden, van planten en insecten tot mensen.
Als er geen virussen waren, zou het leven zoals we het kennen zelfs kunnen instorten.
“Als alle virussen plotseling zouden verdwijnen, zou de wereld ongeveer anderhalve dag een prachtige plek zijn en dan zouden we allemaal sterven – dat is het eindresultaat”, vertelde Tony Goldberg, een epidemioloog aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, BBC Future . ‘Alle essentiële dingen die ze in de wereld doen, wegen veel zwaarder dan de slechte dingen.’
Dit is allemaal erg contra-intuïtief: virussen ondersteunen het leven in plaats van het te vernietigen.
Een manier om ecosystemen onder controle te houden, is door bacteriën te infecteren. Virussen die bacteriën infecteren, worden ‘fagen’ genoemd (uit het Grieks faagine , wat ‘verslinden’ betekent), en zonder deze zouden we allemaal in grote problemen komen.
Fagen zijn de belangrijkste regulatoren van bacteriepopulaties, vooral in de oceaan. Als alle virussen op de een of andere manier op magische wijze zouden zijn verdwenen, zouden we binnen enkele weken of misschien zelfs dagen worden overspoeld door bacteriën. Niet alleen mensen, maar al het leven op aarde zou waarschijnlijk worden overtroffen door bacteriën.
En hoewel dit nog niet helemaal duidelijk is, denken wetenschappers dat sommige virussen organismen een voordeel kunnen geven. Virussen lijken bijvoorbeeld een rol te spelen in het proces waarbij cellulose van gras in koeien wordt omgezet in melk.
Virussen zijn echt beangstigend wanneer ze op wereldschaal uitbreken en pandemieën loslaten. Het is bekend dat pandemieën de loop van de samenleving veranderen. De huidige COVID-19 is geen uitzondering en zal waarschijnlijk een nieuwe wereldorde ontketenen.
Pandemieën zoals COVID-19 kunnen de economie en de medische systemen zodanig schokken dat ze kunnen instorten. Daarom is het belangrijk dat we in de toekomst niet te veel pandemieën hebben – en de beste manier om dergelijke scenario’s te vermijden, is door de natuurlijke wereld te beschermen.