I virus: cosa sono e come si diffondono

I virus rappresentano una delle entità biologiche più affascinanti e complesse studiate nella scienza moderna. Nonostante la loro semplicità strutturale, i virus hanno un impatto significativo sulla salute umana, sulla biologia degli organismi e sugli ecosistemi.

Il termine virus in latino significa «veleno» ed è stato usato per la prima volta nel 1898 dal biologo olandese M. Beijerinck. Egli descrisse con questo termine la causa della malattia delle piante “mosaico del tabacco”. È importante sapere che esistono virus per ogni tipo di organismo vivente, dagli animali ai vegetali. Persino i batteri hanno delle malattie virali!

Ad oggi sono stati identificati circa cinquemila tipi di virus, ma potrebbero essere anche mille volte più numerosi.

• Che cosa sono i virus
• Come è fatto un virus
• Categorie di virus: DNA e RNA
• La forma dei virus
• La replicazione dei virus: ciclo litico e ciclo lisogeno
• Come si trasmettono i virus
• I virus che infettano l’uomo
• Un esempio di virus: il coronavirus

Che cosa sono i virus

I virus sono agenti infettivi microscopici privi di cellula, delle dimensioni di 20-1000 nm, che si situano al confine tra il vivente e il non vivente. I virus sono definiti come parassiti intracellulari obbligati:

• PARASSITI in quanto si possono riprodurre solamente all’interno di una cellula viva;
• ENDOCELLULARI perché devono inserire il loro materiale genetico nella cellula per riprodursi;
• OBBLIGATI perché per vivere hanno bisogno di una cellula, al di fuori della quale possono sopravvivere per periodi brevi. (Virione è la forma extracellulare del virus, in grado di permanere all’esterno dell’ospite).

Questa caratteristica li rende responsabili di una vasta gamma di malattie, dalle comuni infezioni respiratorie come il raffreddore, a patologie più gravi come l’HIV/AIDS e l’epatite. La ricerca sui virus non solo è fondamentale per comprendere le basi della virologia e delle malattie infettive, ma svolge anche un ruolo cruciale nello sviluppo di vaccini, terapie antivirali e misure di prevenzione delle epidemie. Con l’avvento di nuove tecnologie e metodologie di ricerca, la nostra comprensione dei virus continua a evolversi, offrendo nuove prospettive sul loro impatto sulla salute umana e sull’ecosistema.

Come è fatto un virus

Un virus è una struttura biologica estremamente semplice ma efficace, composta principalmente da due elementi fondamentali: il materiale genetico e la capside. Il nucleo del virus è costituito da materiale genetico, che può essere DNA o RNA, a singolo o doppio filamento, e racchiude le informazioni necessarie per replicare il virus all’interno della cellula ospite. Questo nucleo genetico è avvolto e protetto dalla capside, una guaina proteica composta da subunità chiamate capsomeri, che non solo salvaguarda il materiale genetico, ma facilita anche l’attacco del virus alle cellule ospiti riconoscendo specifici recettori sulla loro superficie.

In alcuni virus, attorno alla capside si trova un ulteriore strato chiamato envelope o pericapside, derivato dalla membrana cellulare dell’ospite e che contiene proteine virali. Questo strato può conferire al virus maggiore resistenza e versatilità nell’infezione delle cellule.

In generale, il virus si lega alla membrana della cellula ospite attraverso dei recettori e penetra rilasciando il suo genoma (il materiale genetico) ed eventuali proteine utili per la replicazione. Una volta nella cellula il virus utilizza i sistemi di replicazione dell’ospite per moltiplicarsi velocemente.

Categorie di virus: DNA e RNA

I virus possono essere classificati in base al tipo di materiale genetico che possiedono, distinguendosi principalmente in virus a DNA e virus a RNA.

I virus a DNA contengono il loro materiale genetico sotto forma di DNA, che può essere sia a doppio che a singolo filamento. Questi virus si integrano spesso nel genoma della cellula ospite e utilizzano il meccanismo trascrizionale della cellula per sintetizzare le proprie proteine virali, seguendo un processo simile a quello cellulare. Esempi: il virus della Quinta malattia, del vaiolo o dell’Epatite B.

I virus a RNA, invece, portano il loro materiale genetico sotto forma di RNA, che può essere anch’esso a singolo o doppio filamento. Nei virus a RNA le cellule ospite non duplicano l’RNA introdotto dal virus, ma costruiscono RNA a partire dal proprio RNA. I virus a RNA sono noti per il loro elevato tasso di mutazione, il che li rende particolarmente adattabili e difficili da contrastare. Tra questi, il virus dell’influenza e il virus dell’HIV sono esempi significativi.

La forma dei virus

La forma dei virus può essere molto varia:

• Virus icosaedro regolare con ai vertici delle punte che servono al virus per agganciarsi alla cellula da infettare;
• Virus con molteplici facce. Possono avere anche 430 facce;
• Virus a forma di tubo cavo al cui interno è situato l’acido nucleico;
• Virus sferici con capsomeri che servono per agganciarsi alla cellula da infettare;
• Virus testa-coda come i batteriofagi che hanno una testa icosaedrica montata su una coda appoggiata su una struttura a sei gambe. Nel batteriofago la testa contiene l’acido nucleico, coda e gambe servono per iniettarlo nella cellula batterica ospite.

La replicazione dei virus: ciclo litico e ciclo lisogeno

La replicazione dei virus può seguire due percorsi principali: il ciclo litico e il ciclo lisogeno.

Nel ciclo litico, il virus inietta il suo materiale genetico in una cellula ospite e prende il controllo del suo apparato riproduttivo per produrre nuovi virioni. Questo processo culmina con la lisi, o distruzione, della cellula ospite, liberando i nuovi virus che possono infettare altre cellule. Questo ciclo è caratteristico di molti virus a RNA e di alcuni virus a DNA, ed è noto per la sua natura aggressiva e per l’immediato danno alla cellula ospite.

D’altra parte, nel ciclo lisogeno, tipico di alcuni batteriofagi e virus a DNA, il materiale genetico virale si integra nel genoma dell’ospite, diventando un “profago” che può essere replicato e trasmesso alle cellule figlie senza distruggere immediatamente la cellula ospite. Questa integrazione permette al virus di rimanere dormiente per periodi prolungati, potenzialmente riattivandosi in seguito per entrare nel ciclo litico.

Come si trasmettono i virus

I virus sono ovunque ci siano organismi da infettare. Ogni tipologia virale infetta specifici organismi e particolari cellule: possono essere parassiti di animali, funghi, piante, batteri e altri virus.

Ad esempio, il virus del raffreddore del cane è diverso dal virus che colpisce gli esseri umani. Per questo motivo un cane non può contagiare un uomo con il suo raffreddore. Può succedere che un virus muti la sua natura per infettare anche altre specie animali. Questo fenomeno è noto come salto di specie o spillover.

I virus possono trasmettersi in diversi modi:

• Per inalazione. Le particelle virali presenti sulle gocce del respiro (droplets) possono essere espulse da un corpo tramite starnuto o tosse ed essere trasferite ad un individuo nelle vicinanze;
• Tramite lo scambio di fluidi corporei;
• Per ingestione di cibo o bevande contaminate;
• Tramite punture di insetto. Zanzare, mosche o zecche sono portatrici di virus;
• Attraverso la gravidanza: la madre gravida può trasmettere un virus al feto.

I virus che infettano l’uomo

Solo alcuni virus infettano l’uomo, per la maggior parte sono di piante e animali che possiedono recettori più reattivi. Ma tra i virus che infettano l’uomo, molti causano gravi malattie anche mortali. I più pericolosi e diffusi sono:

• Il virus HIV (Human Immunodeficiency Virus) è un virus a RNA che prova l’AIDS o sindrome da immunodeficienza acquisita. HIV si lega alle cellule del sistema immunitario e ne impedisce il corretto funzionamento. È un virus che si riproduce molto velocemente, ma i suoi effetti sono visibili anche dopo anni e il soggetto colpito è più esposto a infezioni da parte di batteri, funghi e altri virus. HIV attacca le cellule del sistema immunitario, impedendone il corretto funzionamento e rendendo l’individuo soggetto a infezioni da parte di batteri, funghi e altri virus;
• I virus dell’influenza sono virus a RNA e ne esistono di diversi tipi (A, B, C). L’influenza è un’infezione stagionale che colpisce durante i mesi invernali anche se la temperatura di massima diffusione di questo virus supera i 30°C. Si trasmette soprattutto per via aerea e colpisce le cellule delle vie respiratorie;
• Il virus Ebola è a RNA e colpisce principalmente le popolazioni di gorilla e scimpanzè dell’Africa centrale. Può infettare anche altri mammiferi tra cui l’uomo. Anche questo virus come HIV e influenza può essere letale per l’uomo in quanto causa gravi emorragie;
• Gli Herpesvirus sono a DNA e provocano diversi tipi di malattie più o meno gravi. Tutti questi virus dopo essersi manifestati rimangono nella cellula ospite in forma latente e in alcuni casi le infezioni si possono ripresentare.

Un esempio di virus: il coronavirus

I coronavirus (CoV) sono virus RNA a filamento positivo con aspetto simile ad una corona. Sono virus respiratori che possono causare malattie che vanno dal comune raffreddore a malattie più gravi come la Sindrome respiratoria mediorientale (MERS) e la Sindrome respiratoria acuta grave (SARS).

I coronavirus sono stati identificati a metà degli anni ’60 e sono noti per infettare l’uomo e alcuni animali (inclusi uccelli e mammiferi). Principalmente colpiscono le cellule del tratto respiratorio e gastrointestinale. La famiglia è quella dei Coronaviridae. Tra questi c’è la sottofamiglia Orthocoronavirinae, composta a sua volta da quattro generi (CoV):

• Alphacoronavirus;
• Betacoronavirus;
• Deltacoronavirus;
• Gammacoronavirus.

In particolare, il genere Betacoronavirus è diviso in cinque sottogeneri tra cui il Sarbecovirus a cui appartiene il SARS-CoV-2, ovvero il virus che è stato identificato come portatore di COVID-19: il 12 febbraio 2020, l’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) ha identificato il nome definitivo di questa malattia, abbreviazione per Coronavirus Disease 2019.