تکثیر ویروس ها به زبان ساده

ویروس ها موجوداتی هستند که در مرز میان زنده و غیرزنده قرار می گیرند و همین ویژگی آن ها را برای دانشمندان بسیار جذاب کرده است. آن ها برخلاف سلول های زنده، خودشان قادر نیستند انرژی تولید کنند، غذا مصرف کنند یا حتی بدون کمک موجودات دیگر تکثیر شوند. ویروس ها برای اینکه خودشان را زیاد کنند، لازم است وارد سلول موجودات زنده شوند و از ماشین سلولی میزبان استفاده کنند. به همین دلیل به آن ها انگل درون سلولی اجباری گفته می شود. یعنی بدون سلول میزبان هیچ کاری از دستشان برنمی آید. با این حال هنگامی که وارد یک سلول می شوند، می توانند آن طور که خودشان می خواهند از دستگاه های حیاتی سلول استفاده کنند و تعداد زیادی نسخه از خودشان بسازند. این روند پایه تکثیر ویروس ها است و تقریبا تمام ویروس ها، با وجود تفاوت هایی که دارند، از این الگو پیروی می کنند.

در قدم اول، ویروس باید خودش را به سلول مناسب برساند. هر ویروس فقط به سلول هایی متصل می شود که گیرنده خاص آن ویروس را روی سطح خود دارند. این گیرنده ها مثل قفل هایی هستند که کلید آن فقط در ویروس های خاصی وجود دارد. بنابراین ویروس سرخه درمانی که سلول های تنفسی را هدف می گیرد نمی تواند به سلول های پوست متصل شود و برعکس. وقتی ویروس به گیرنده مناسب رسید، سطح بیرونی آن با سطح سلول تماس برقرار می کند. این چسبیدن اولیه بسیار مهم است چون اگر به درستی انجام نشود، چرخه تکثیر آغاز نخواهد شد.

بعد از اتصال، ویروس باید وارد سلول شود. روش های مختلفی برای ورود وجود دارد. برخی ویروس ها غشای خود را با غشای سلول میزبان یکی می کنند و محتوای ژنتیکی شان را وارد سلول می فرستند. برخی دیگر باعث می شوند سلول آن ها را ببلعد؛ فرایندی که شبیه خوردن قطره ای از محیط اطراف توسط سلول است. در هر دو حالت، ویروس موفق می شود از سد غشای سلولی عبور کند و وارد فضای درونی سلول شود. این ورود مرحله حساسی است، چون اگر سلول ویروس را تشخیص دهد و نابود کند، تکثیر متوقف می شود. اما بسیاری از ویروس ها راه هایی دارند که خود را پنهان کنند و از سیستم دفاعی سلول عبور کنند.

وقتی ویروس وارد سلول شد، نوبت به باز شدن پوشش ویروسی می رسد. ویروس هایی که کپسید یا پوشش پروتئینی دارند، این پوسته را کنار می زنند تا ماده ژنتیکی خود را آزاد کنند. ماده ژنتیکی ویروس بسته به نوع ویروس می تواند DNA یا RNA باشد و همین تفاوت، در روش تکثیر نقش مهمی دارد. اما در هر صورت، آزاد شدن ژنوم ویروس درون سلول باعث آغاز مرحله ای حیاتی می شود. سلول میزبان که معمولا نمی داند مهمان ناخوانده واردش شده است، شروع می کند به پردازش و خواندن این ماده ژنتیکی.

در این مرحله سلول میزبان عملا به کارخانه تولید ویروس تبدیل می شود. اگر ویروس RNA داشته باشد، سلول از همان مولکول RNA برای ساخت پروتئین های ویروسی استفاده می کند. اگر ژنوم ویروس DNA باشد، ابتدا وارد هسته سلول می شود و در آن جا رونویسی و تکثیر صورت می گیرد. همین که سلول شروع به ساختن پروتئین های ویروسی و نسخه هایی از ژنوم ویروس می کند، چرخه تکثیر به طور جدی آغاز شده است. در این مرحله ویروس کاملا کنترل سیستم تولیدی سلول را در دست می گیرد. درست مثل اینکه گروهی از مهاجمان وارد کارخانه ای شوند و در آنجا همه چیز را در اختیار بگیرند تا محصول جدیدی تولید کنند.

پس از تولید مواد اولیه لازم، سلول شروع می کند به کنار هم گذاشتن اجزای مختلف ویروس. این مرحله که سرهم بندی نام دارد، شامل ترکیب مواد ژنتیکی ویروس با پروتئین های ساختاری آن است. نتیجه این فرآیند تشکیل ویریون های کامل و آماده خروج است. ویریون ها همان ذرات ویروسی هستند که قابلیت آلوده کردن سلول های دیگر را دارند. با این حال برای خروج از سلول باید یکی از دو راه را طی کنند.

برخی ویروس ها برای خروج از سلول باعث پاره شدن و مرگ سلول میزبان می شوند. در این حالت سلول منفجر می شود و تعداد زیادی ویروس آزاد می شوند. این اتفاق معمولا برای ویروس هایی رخ می دهد که پوشش ندارند. روش دیگر که مخصوص ویروس های دارای پوشش است، جوانه زنی نامیده می شود. در این روش ویروس ها هنگام خروج از سلول، بخشی از غشای سلول را برداشته و به عنوان پوشش خود استفاده می کنند. این فرآیند معمولا به سلول آسیب کمتری می زند، اما سلول میزبان پس از مدتی به دلیل مصرف انرژی زیاد و فشار وارد شده ضعیف شده و ممکن است بمیرد.

پس از رها شدن، ویروس های جدید می توانند سلول های دیگر را آلوده کنند و چرخه تکثیر ادامه می یابد. همین چرخه ساده اما کارآمد باعث می شود که ویروس ها در مدت کوتاهی تعداد بسیار زیادی از خود تولید کنند. برای همین است که گاهی یک فرد در عرض چند روز دچار علائم شدید می شود، چون تعداد ویروس ها در بدن او بسیار زیاد شده اند.

نکته مهم دیگری که باید در مورد تکثیر ویروس ها دانست این است که تمام ویروس ها لزوما بلافاصله بعد از ورود به سلول تکثیر را آغاز نمی کنند. برخی ویروس ها مانند ویروس های هرپس می توانند درون سلول پنهان و خاموش باقی بمانند. در این حالت ماده ژنتیکی ویروس در سلول وجود دارد اما فعالیت نمی کند. سال ها ممکن است این وضعیت ادامه پیدا کند. وقتی شرایط مناسب شد، ویروس دوباره فعال می شود و تکثیر را از سر می گیرد. همین ویژگی باعث می شود برخی عفونت ها برگشت پذیر باشند.

همچنین سرعت و نوع تکثیر در ویروس های مختلف متفاوت است. ویروس هایی که RNA دارند معمولا سریع تر تکثیر می شوند، چون به هسته سلول نیاز ندارند و فرآیند ساده تری دارند. اما همین سرعت بالا باعث ایجاد خطای بیشتر در نسخه برداری می شود. این خطاها می توانند منجر به جهش شوند. به همین دلیل است که ویروس های RNA مثل آنفلوانزا یا کرونا سریع تر تغییر می کنند و گونه های جدید تولید می کنند. در مقابل، ویروس های DNA معمولا پایدارترند و سرعت جهش در آن ها کمتر است.

همه این مراحل نشان می دهد که ویروس ها با وجود ساختار ساده شان، چرخه ای بسیار هوشمندانه برای بقا دارند. آن ها از انرژی و مواد سلول میزبان استفاده می کنند بدون اینکه خودشان سیستم پیچیده ای داشته باشند. اگرچه این چرخه برای ما مشکل ساز است، اما از نظر علمی بسیار جالب است و مطالعه آن به ما کمک می کند راه های مقابله بهتر با بیماری های ویروسی را پیدا کنیم. شناخت نحوه تکثیر ویروس ها پایه ساخت واکسن ها و داروهای ضدویروسی است، چون هر مرحله از چرخه ویروس می تواند یک نقطه هدف باشد. برای مثال برخی داروهای ضدویروس مانع ورود ویروس می شوند، برخی دیگر تکثیر ژنوم را مختل می کنند و برخی هم باعث جلوگیری از خروج ویروس های جدید می شوند. به این ترتیب، فهمیدن این چرخه ساده، پایه بسیاری از پیشرفت های پزشکی است.

این توضیح یک مرور کلی و ساده شده از چرخه تکثیر ویروس ها بود، اما همین چرخه ساده می تواند دنیایی از پیچیدگی های زیستی را در دل خود داشته باشد و هنوز هم دانشمندان درباره بسیاری از جزئیات آن تحقیق می کنند.