بنية الفيروسات وتصنيفها

بنيه فيروسات وتصنيفها

Structure and Classification of Viruses -

 بنية الفيروسات وتصنيفهاVirus Str

بنية الفيروسات وتصنيفها Virus Structure and Classification

هيام البشارة

الخصائص المشتركة للفيروسات Common Characteristics of Viruses

بنية الفيروسات

تصنيف الفيروسات وتحديد أصنافها Virus classification and taxonomy

الملخص

أولاً- الخصائص المشتركة للفيروسات Common Characteristics of Viruses:

في «عالَم الفيروسات» تمَّ وصف الفيروسات في البداية بأنّها عوامل قابلة للتّرشيح وقادرة على إحداث المرض. منذ ذلك الوقت أدّى التّقدّم في مجالات الفحص المجهري والتّقانات العلميّة إلى تصنيف أفضل للفيروسات ولخصائصِها، وقد سمح المجهر الإلكتروني برؤية الفيروسات بتفصيل كبير، في حين وسَّعت المقايسات الجزيئيّة والخلويّة كيفية عمل الفيروسات وعلاقتها بعضها ببعض. استناداً إلى ما سبق فقد اتضح أنَّه على الرَّغم من أنَّ الفيروسات يمكن أن تكون متنوِّعة تماماً؛ بيد أنَّها تشترك في العديد من الخصائص:

١- الفيروسات صغيرة الحجم:

يبلغ قطر أصغر الفيروسات نحو ٢٠ نانومِتر على الرَّغم من أنَّ لفيروسيّ النّزلة الوافدة والعوز المناعي البشري حجماً نموذجياً أكبر؛ إذ يبلغ نحو ١٠٠ نانومتر. يبلغ متوسط قطر الخلايا البشريّة ١٠-٣٠ ميكرومِتر (ميكرون)، مما يعني أنَّها تبلغ عامة من ١٠٠ إلى ١٠٠٠ ضِعف الفيروسات التي تَخمِجها.

مع ذلك فإن بعض الفيروسات أكبر بكثير من ١٠٠ نانوِمتر، ففيروسات الجدري- مثل فيروس الجدري المسبِّب للجدري- يمكن أن يصل طولها إلى ٤٠٠ نانومتر؛ والفيروسات الخيطيّة - مثل فيروسات إيبولا وماربورغ الخطرة- يبلغ قطر الفيروس منها ٨٠ نانوِمتر فقط ولكنّه يمكن أن يمتدّ بشكل خيوط قد تصل أطوالها إلى أكثر من ١٠٠٠ نانومتر. تمَّ مؤخراً اكتشاف العديد من فيروسات كبيرة جدّاً تصيب المتحوِّلات؛ إذ يبلغ قطر الفيروس الضخم Megavirus ٤٠٠ نانومتر، ولفيروسات باندورا Pandoraviruses بنية بيضَويّة أو شكل بيضّويّ؛ ويصل طولها إلى ١٠٠٠ نانومتر. إنَّ الاعتقاد أنَّ جميع الفيروسات أصغر من الجراثيم هو خطأ شائع، فمعظم الجراثيم يبلغ قياسها عادة ٢٠٠٠-٣٠٠٠ نانومّتر، ولكن يمكن أن يكون قياس بعض ذراري جراثيم المفطورات Mycoplasma أصغر ١٠ مرّات من ذلك، ممّا يضعها في مّجال الفيروسات الكبيرة، لذلك على الرغم من أنّه من سمات الفيروسات أنَّها جميعها صغيرة الحجم؛ بيد أنّ أحجامها تراوح بين عدّة نانومترات إلى أكبر من بعض الجراثيم (الشكل١).

الشَّكل (١): مقارنة الفيروسات وحجم الخلية. يمكن أن تختلف الفيروسات البشريّة في الحجم، ولكن بشكل عام، يكون قطرها في حدود ٢٠- ٢٠٠ نانومتر. بالمقارنة يبلغ طول الجراثيم عامة ٢-٣ ميكرومِتر، ومتوسِّط قياس الخلية البشرية ١٠- ٣٠ ميكرومِتر.

٢- الفيروسات متطفِّلات داخل خلويّة مُجبَرة:

تعتمد الفيروسات كليّاً على البيئة الدّاخليّة للخليّة لخلق جسميات فيروسيّة مُعدية جديدة أو فيريونات Virion (جسيمات فيروسيّة). تقوم جميع الفيروسات بالتّماس مع سطح خليّة لتنجح في الدّخول إلى الخليّة، يتفكّك الفيروس؛ وترمِّز مادّته الجينيّة (مصنوعة من حمض نووي) إلى التّعليمات اللّازمة لصنع البروتينات التي سوف تتجمّع تلقائيّاً في فيريونات جديدة، يُعرف هذا باسم التَّنسّخ (أو التّكرُّر) من جديد de novo؛ من اللاتينية «From new» «من جديد»؛ بخلاف الخلايا التي كي تتنسَّخ تنمو في الحجم وتنقسم بالتّساوي إلى اثنتين، تستخدم الفيروسات طاقة الخلية وآلاتها من أجل خَلق فيريونات جديدة وتجميعها قطعة قطعة؛ تماماً من الصِّفر.

٣- يمكن أن تتكون المادّة الوراثيّة للفيروسات من دَنا DNA أو رَنا RNA.

تملك جميع الخلايا الحيّة - سواء كانت بشريّة أم حيوانيّة أم نباتيّة أم جرثوميّة- مادّتها الوارثيّة؛ وهي دَنا DNA مُزدوج الطّاق (dsDNA). من ناحية أخرى تملك الفيروسات جينومات أو مواد جينيّة يمكن أن تتكون من دَنا DNA أو رَنا RNA (ولكن ليس كلاهما). ليس من الضّروري أن يكون الجينوم مُزدوج الطّاق (ssDNA)، ويمكن للفيروسات التي تحتوي على جينومات رنا أن تكون مفردة الطّاق ssDNA أو مُزدوجة الطّاق dsRNA. لكلّ فيروس معيّن نوع واحد من الحمض النّوويّ لجينومه، وهكذا على سبيل المثال لم تتمّ مصادَفة فيروسات تحتوي على كلٍّ من ssDNA وssRNA.

يمكن لحجم الجينوم الفيروسي أن يختلف أيضاً اختلافاً كبيراً من فيروس إلى آخر؛ وذلك على غرار اختلاف أحجام الجُسيمات الفيروسيّة على نحو كبير. توجد أحجام الجينومات الفيروسيّة النّموذجيّة في المجال من ٧٠٠٠ إلى ٢٠٠٠٠ زوج أُسُس (bp) أو (٧-٢٠) كيلو زوج أُسُس (Kb). إنَّ الفيريونات الأصغر حجماً قادرة – طبيعياً- على احتواء حمض نووي أصغر من الفيريونات الكبيرة، لكنَّ الفيروسات الكبيرة لا تحتوي بالضرورة على جينومات كبيرة، في حين لا تحتوي معظم الفيروسات على الكثير من الأحماض النّوويّة؛ بيد أنَّ بعض الفيروسات الحاوية دنا مُزدوج الطّاق dsDNA تملك جينومات كبيرة جداً: الفيروسات الهربسيّة (الحلئِيّة) لديها جينومات يبلغ مُجملها ١٢٠-٢٠٠ كيلو أساس، وتمتلك فيروسات باندورا pandoraviruses الكبيرة جداً أكبر الجينومات، ما يصل إلى ٥,٢ مليون أساس؛ منافِسةً حجم الجينوم للعديد من الجراثيم. بالمقارنة تحتوي الخلايا حقيقيّة النّواة على جينومات أكبر بكثير؛ فالطّحالب الحمراء لديها أصغر جينوم معروف لحقيقّيات النّوى (٨ ملايين زوج أُسس)، وتحتوي الخليّة البشريّة أكثر من ٣ مليارات نوكليوتيد في مادتها الوراثية. إنَّ أكبر جينوم تمَّ تحديد متواليته (تمّت سَلسَلتُه) sequenced حتى اليوم هو نوع من شجرة الصنوبر Ioblolly، وبلغ أكثر من ٢٢ مليار زوج أُسس.

ثانياً- بنية الفيروسات:

يجب إطلاق جسيم الفيروس المُعدي من الخليّة المُضيفة لتُصيب الخلايا الأخرى والأشخاص الآخرين. يجب حماية الحمض النّووي الجينومي للفيروس في هذه العمليّة؛ سواء كان دنا مزدوج الطّاق dsDNA؛ أم دنا مفرد الطّاق ssDNA؛ أم رنا مزدوج الطّاق dsRNA؛ أم رنا مفرد الطّاق ssRNA. يتعَّرض الفيروس في البيئة خارج الخلويّة لإنزيمات يمكن أن تُخرَّب الفيروس أو تسبّب تدرُّك حمضه النّووي. يمكن للشِّدّات الفيزيائيّة- مثل تدفّق الهواء أو السّائل- أن تؤدّي أيضاً إلى قصّ طِيقان الحمض النّووي الفيروسي إلى قطع. إضافة إلى ذلك تكون الجنيومات الفيروسيّة عُرضةً للتّأذّي بالأشعة فوق البنفسجيّة أو بالنّشاط الإشعاعي على نحو يشبه إلى حدٍّ كبير الحمض النّووي دنا DNA البشري. إذا تأذّى الحمض النّووي للجنيوم الفيروسي فلن يكون ممكناً بعد ذلك إنتاج أنسال فيريونيّة.

يقوم الفيروس بإحاطة حمضه النّووي الهشّ بقشرة بروتينيّة تسمى القُفيصة capsid (من اللّاتينيّة capsa، وتعني « صندوق») من أجل حمايته في هذه البيئة القاسية. تتكوّن القُفيصة من واحد أو أكثر من أنماط بروتينيّة مختلفة تتكرّر مراراً وتكراراً لإنشاء القُفيصة بأكملها؛ بطريقة تشبه تماماً الطّريقة التي يتمّ فيها رصف العديد من الطوب المتوافق لتشكيل جدار، تشكِّل هذه البنية المتكرِّرة قُفيصة قويّة ولكنّها مرنة قليلاً، بيد أن القُفيصة- إلى جانب صِغر حجمها- من الصّعب جداً فتحها فيزيائيّاً، وتقوم بحماية الحمض النّووي بداخلها حماية كافية.، وتُشكِّل القُفيصة والحمض النّووي معاً القُفيصة النّوويّة للفيريون.

إنَّ جينومات معظم الفيروسات صغيرة جدّاً. تُرمِّز الجينات الفيروسيّة إلى تعليمات صنع البروتينات، لذلك لا تستطيع الجينومات الصَّغيرة تشفير (ترميز) إلى العديد من البروتينات، لهذا السَّبب فإنَّ قُفيصة الفيريون تتكوّن من بروتين واحد أو عدد قليل من البروتينات التي تتكرّر مراراً وتكراراً لتُشكِّل هذه البنية. إنَّ الحمض النّووي للفيروس كبير جدّاً فيزيائياً بحيث لا يتّسع له داخل القُفيصة لو لم تكُن القُفيصة مكونّة من مجرَّد عدد قليل من البروتينات.

تقوم بروتينات القُفيصة بالتّجمُّع الذّاتي بالطّريقة ذاتها التي تدور بها لفّة المغنطيس لتتجمّع معاً تلقائيّاً، وكان أول من عرض هذا الأمر H. Fraenkel- Conrat وRobley Williams في عام ١٩٥٥م إذ قاما بفصل جينوم الحمض النّووي الرّيبي RNA عن الوحدات الفرعيّة البروتينيّة لفيروس فسيفساء التّبغ، وعندما أعادا هذه الوحدات الفرعيّة معاً مع الجينوم في أنبوب اختبار تشكّلت الفيريونات المُعدية تلقائيّاً. يُشير هذا الأمر إلى عدم الحاجة إلى معلوماتٍ إضافيّة ضروريّة لتجميع الفيروس، وسوف تتجمَّع المكوِّنات الماديّة للفيروس تلقائياً، وسيتمّ تثبيتها معاً على نحو أساسي بوساطة القِوى الكهربيّة الرّاكدة والقِوى الكارهة للماء.

تحتوي معظم الفيروسات أيضاً على غلاف يحيط بالقُفيصة، ويتألف الغلاف من غشاء شحميّ مشتقّ من أحد أغشية الخليّة المُضيفة؛ وغالباً ما يكون الغشاء الهيولي؛ على الرّغم من أنَّ الغلاف يمكن أن يأتي أيضاً من الشّبكة الهيوليّة الباطنة للخليّة؛ أو معقّد غُولْجي، أو من الغشاء النّووي؛ وذلك بحسب الفيروس. تحتوي هذه الفيروسات غالباً على بروتينات تسمى بروتينات مَطرِسيّة، وظيفُتها التّوصيل بين الغلاف وداخل القُفيصة. يسمّى الفيروس الذي يفتقر إلى الغلاف فيروس غير مغلَّف أو فيروس مُعرّى (الشكل٢). كذلك يمتلك كلّ فيروس بروتين ارتكاز للفيروس مُضَمَّناً (مُنغرِزاً) في أكثر الطّبقات سطحية من الفيروس، يوجد هذا البروتين في القُفيصة في حالة الفيروس المُعرّى؛ أو في الغلاف الفيروسي في حالة الفيروس المغلَّف، وإنَّ بروتين ارتكاز الفيروس هو البروتين الفيروسي الذي يُسهِّل رسوّ docking (استقرار) الفيروس على الغشاء الهيولي للخليّة المُضيفة، ممّا يكوّن الخطوة الأولى في دخوله إلى الخليّة.

الشكل (٢): البنية المعماريّة الأساسيّة للفيروس. تحمي بروتينات القُفيصة الفيروسيّة الجينوم الهشّ المكوَّن من الحمض النّووي من البيئة القاسية. تُعرف القُفيصة والحمض النّووي معاً باسم القُفيصة النّوويّة.

الروابط الكيميائية:

يتمُّ تثبيت القُسيمات القُفيصيّة capsomeres للفيروس معاً بوساطة بعض الرّوابط نفسها الموجودة في الكائنات الحيّة، نادراً ما توجد الرّوابط التّساهمية في القُفيصات؛ هذه الرّوابط هي أقوى الرّوابط التي تتشكَّل عندما تتشارك الذّرات بعضها مع بعض بوساطة الإلكترونات. تتكوّن التآثرات الكهربيّة الرّاكدة - وهي أضعف من الرّوابط التّساهميّة- عندما تنجذب ذرّتان مشحونتان بشكل متعاكس بعضهما إلى بعض، ومن هنا جاء قول «المتعاكسات تتجاذب» opposites attract. إنّ الروابط الأيونَية هي تآثرات كهربيّة راكدِة لأنّها تتكوّن بين ذرّات أو أيونات مشحونة بشكل متعاكس. إنَّ الرّوابط الهدروجينيّة هي أيضاً قِوى كهربيّة راكِدة ضعيفة، توجد بين ذرّات قليلة الشّحن، عادةً بين ذرّات الهدروجين (مشحونة بشكل موجب قليلاً) وذرّة أخرى سالبة الشّحن جزئيّاً مثل الأكسجين. إنَّ قِوى فان دير فال Van der waals forces هي تآثرات ضعيفة تتكوّن عندما تصبح الذرّة قليلة الشّحن بسبب عدم التّناظر العشوائي لإلكتروناتها.

تساهم خصائص الماء أيضاً في تجميع الفيروسات وارتكازها على الخلايا، إنّ الماء جزيء قُطبيّ polar، وهذا يعني أنَّ الجزيء له طرفان متميّزان- مثل البطّاريَة أو المغنطيس- طرف موجب وطرف سالب. تسمّى الجزيئات التي ليس لها أطراف مُميزّة غير قُطبيّة nonpolar. تنجذب الجزئيات القُطبيّة الأخرى إلى الماء؛ لأن الماء قُطبيٌّ أيضاً، هذه الجزيئات أليفة للماء؛ أو «مُحِبّة للماء». إنَّ الجزيئات غير القطبيّة لا تنجذب إلى الماء وهي كارهة للماء؛ أو «مُتجنِّبة للماء»، لذلك سوف تتجمع الجزيئات الكارهة للماء بعضها مع بعض في محلول مائي، وهذا ما يفسِّر ظاهرة عدم امتزاج الزّيت (غير قطبيّ) مع الماء (قطبيّ).

١- بنية القُفيصة الحلزونيّة:

يمتلك كل فيروس قُفيصة بروتينيّة لحماية حمضه النّووي الجينومي من البيئة القاسية، يكون للقُفيصات غالباً أحد شكلين: حلزوني أو عشروني الوجوه؛ الحلزون هو شكل ملتوٍ ينحني بشكل أسطواني حول محور. وهي أيضاً بنية بيولوجيّة مشتركة. ثمة بروتينات كثيرة تُبدي مقاطعها شكلاً حلزونيّاً، والحمض النّووي الرّيبي منقوص الأكسجين دنا DNA هو حلزون مزودج من النوكْلِيوتيدات. في حالة وجود فيروس حلزوني يلتفّ الحمض النّووي الفيروسي في شكل حلزوني، وتلتفّ بروتينات القُفيصة حول الحمض النّووي داخله أو خارجه؛ مشكِّلةً أنبوباً طويلاً أو بنية تشبه العود (عَصَوي) (الشكل٣). يشكِّل الحمض النّووي والقُفيصة القُفيصة النّووية. في الواقع غالباً ما يسمّى البروتين الذي يلتفّ حول الحمض النّووي بروتين القُفيصة النّوويّة، ما إنْ تصبح القُفيصة النّوويّة الحلزونيّة داخل الخليّة حتى تفكّ التفافها ويصبح الحمض النّووي متاحاً.

الشكل (٣): مقارنة بين الفيريون المُعرّى والفيريون المُغلَّف. يتمُّ تغليف قُفيصة الفيريون المُغلَّف بغشاء شحمي مشتقّ من الخليّة. تسهِّل بروتينات ارتكاز الفيروس المتوضِّعة في القُفيصة أو في الغلاف ارتباط الفيروس بالخليّة المُضيفة.

هناك العديد من المزايا الملموسة لتشكّل القُفيصة الحلزونيّة؛ أولاًّ يكون المطلوب نوعاً واحداً فقط من بروتين القُفيصة، تتكرَّر هذه الوحدة الفرعيّة للبروتين مراراً وتكراراً لتشكيل القُفيصة، وهذه البنية بسيطة وتتطلَّب لتجميعها طاقة أقل ممّا تتطلَّبه قُفيصة مكوَّنة من بروتينات متعدَّدة، إضافة إلى ذلك فإنَّ وجود بروتين قُفيصة نوويّة واحد فقط يعني أن جيناً واحداً فقط مطلوب بدلاً من عدة جينات، مما يقلِّل طول الحمض النّووي المطلوب. ليس ثمة قيود على كمية الحمض النووي التي يمكن تعبئتها في الفيريون الحلزوني الشكل؛ وذلك لأن البنية الحلزونية عليها أن تستمر إلى أجل غير مسمى؛ أي سيكون طول القُفيصة هو حجم الحمض النّووي المُلتفّ.

يُمكن أن تكون الفيروسات الحلزونيّة مغلّفة أو مُعرّاة، وأوّل فيروس تمَّ وصفه فيروس فسيفساء التّبغ، وهو فيروس حلزوني مُعرّى. بالحقيقة معظم فيروسات النّباتات هي عبارة عن فيروسات حلزونّية، ومن غير الشّائع أبداً أن يكون الفيروس الحلزوني الذي يُصيب النّباتات مُغلَّفاً، في المقابل جميع الفيروسات الحلزونية التي تصيب الحيوانات مغلفة. وتشمل هذه الفيروسات فيروسات معروفة مثل: فيروس النّزلة الوافدة، فيروس الحصبة، فيروس النّكاف، فيروس داء الكَلَب، فيروس إيبولا (الشكل ٤).

الشكل (٤): صورة بالمجهر الإلكتروني للفيروسات الحلزونيّة. (أ) فيروس التهاب الفم الحويصلي يشكل قُفيصات نوويّة حلزونيّة على شكل رصاصة. (ب) يشكِّل فيروس فسيفساء التّبغ أنابيب حلزونيّة طويلة. (ج) يشكل فيروس إيبولا الحلزوني خيوطاً طويلة يمكن أن تمتد بطول يزيد على ١٠٠٠ نانومِتر.

٢- بنية القُفيصة العشرونيّة الوجوه:

إنَّ البنية عشرونيّة الوجوه للقُفيصة الفيروسية أكثر انتشاراً بكثير من البنية الحلزونيّة. بالمقارنة مع الفيروس الحلزوني، حيث تلتفّ بروتينات القُفيصة حول الحمض النّووي، فإن جينومات الفيروسات عشرونيّة الوجوه يتمُّ تعبئتها بالكامل داخل قُفيصة عشرونية الوجوه تعمل كقِشرة بروتينيّة.

الشّكل عشروني الوجوه هو شكل هندسي له ٢٠ وجهاً (أو جانباً)، يتكون كلّ منها من مثلّث متساوي الأضلاع.

يمكن أن تتشكَّل البروتينات التي تتكوَّن منها الوحدة البنيويّة من بنى ثلاثيّة الأبعاد تُعرَف باسم القُسيمات القُفيصيّة Capsomeres، وهي تُرى في صورة مجهرية إلكترونية. في الفيروسات العشرونيّة الوجوه تأخذ القُسيمات القُفيصيّة شكل خُماسيّات (تحتوي على خمس وحدات) أو سُداسيّات (تحتوي على ست وحدات) تُشكِّل النّموذج المرئي على سطح الفيروس العشروني الوجوه. إنَّ القُسيمات القُفيصيّة هي وحدات شكليّة تنشأ من تآثر البروتينات داخل الوحدات البنيويّة المتكرِّرة. لماذا تظهر بنية الفيروس العشروني الوجوه في كثير من الأحيان؟ أظهرت الأبحاث أنَّ البروتينات التي تشكِّل تناظراً عشرونيّاً تتطلَّب كميّات أقل من الطّاقة مقارنة بالبنى الأخرى؛ ومن ثم هذه البنية مُفضَّلة من النّاحية التّطوّريّة.

إنَّ الكثير من الفيروسات التي تخمج الحيوانات هي عشرونيّة الوجوه؛ بما في ذلك فيروس الورم الحُليمي البشري؛ والفيروس الأنفي؛ وفيروس التهاب الكبد B؛ والفيروسات الهربسيّة (الحلئيّة) (الشَّكل٥). كما هو الحال في الفيروسات الحلزونيّة يمكن أيضاً للفيروسات العشرونيّة الوجوه أن تكون مُعرّاة أو مُغلّفة. لا يرتبط نمط الحمض النّووي الفيروسي (دنا مزدوج الطّاق dsDNA ودنا مفرد الطّاق ssDNA ورنا مزدوج الطّاق dsRNA ورنا مفرد الطّاق ssRNA) ببنية القُفيصة، فيمكن أن تحتوي القُفيصات الفيروسيّة العشرونيّة الوجوه على أيّ نمط من أنماط الحمض النّووي؛ وذلك اعتماداً على الفيروس.

الشَّكل (٥): صورة مجهرية إلكترونية لفيروسات عشرونيّة الوجوه. أ- فيروس التهاب سنجابيّة النّخاع (فيروس شلل الأطفال)، ب- فيروس الرّوتا، ج- الفيروس النُّطاقي الحُماقي، الفيروس الذي يسبب جدري الماء (الحُماق) والهِربس النُّطاقي. د- الفيروسات الرّئويّة.

٣- البنى الفيروسيّة المعقّدة:

يمكن تصنيف غالبية الفيروسات أنَّها ذات بنية حلزونيّة أو عشرونيّة الوجوه، ومع ذلك ثمة عدد قليل من الفيروسات لها بنية معماريّة معقّدة لا تتوافق بدقّةٍ مع الأشكال الحلزونيّة أو العشرونيّة الوجوه البسيطة. من أمثلة هذه الفيروسات المُعقّدة البنية: فيروسات الجدري، والفيروسات الجيمينية geminiviruses، والعديد من العاثيات (الشَّكل٦)؛ فالفيروسات الجدريّة - بما في ذلك الفيروسات التي تسبِّب الجدري أو جدري البقر- بيضويّة كبيرة أو جسيمات لها شكل الطّوب تقيس ٢٠٠-٤٠٠ نانومتر طولاً. أما العاثيات- المعروفة أيضاً باسم الفيروسات الجرثوميّة أو فيروسات بدائيّات النّوى- فهي فيروسات تخمج الجراثيم وتتنسَّخ داخلها، وتملك عدة من العاثيات أيضاً بنية معقَّدة مثل العاثية P2 التي تملك رأساً عشروني الوجوه يحتوي على الحمض النّووي، ويرتبط بـذيل أسطواني مُغمَّد يُسهِّل ارتباط العاثية بالخليّة الجرثوميّة.

الشَّكل (٦): صورة مجهرية إلكترونية للفيروسات ذات البنية المُعقَّدة. أ- فيروس الوَقْس (فيروس جدري البقر)، وهو فيروس ينتمي إلى فصيلة الفيروسات الجدريّة، له قُفيصة معقّدة البنية. ب- فيروسات جيمينيّة Geminivirus تحتوي على قُفيصة مضاعَفة عشرونيّة الوجوه. ج- عاثيات مثل P2 ، غالباً ما تحتوي على قُفيصة معقَّدة البنية.

ثالثاً- تصنيف الفيروسات وتحديد أصنافها Virus classification and taxonomy:

تصنيف الفيروسات مفيدٌ لأسباب عديدة، فهو يسمح للعلماء بمقارنة الفيروسات والكشف عن المعلومات المتعلِّقة بالفيروسات المكتَشفة حديثاً من خلال مقارنتها بفيروسات مشابِهة، كما يسمح التّصنيف للعلماء بدراسة أصل الفيروسات وكيف تطوّرت بمرور الوقت، لكنَّ تصنيف الفيروسات ليس بسيطاً؛ إذ يوجد حاليّاً أكثر من ٢٨٠٠ نوع فيروسي جميعها مختلفة اختلافاً كبيراً في خصائصها!

تمَّ تطوير مخطَّط تصنيف واحد في السّبعينيات بوساطة ديفيد بالتيمورDavid Baltimore الحائز جائزة نوبل، يُصنِّف نظام تصنيف بالتيمور- Baltiomore class sification system الفيروسات على أساس نمط الحمض النّووي للجينوم وطريقة تنسّخ الفيروس، يقوم النّظام أيضاً بتقسيم الفيروسات ذات الحمض النّووي رنا RNA مفرد الطّاق ssRNA إلى مجموعة ذات طاقٍ إيجابيّ (+) ومجموعة ذات طاقٍ سلبيّ (-). يكون الرّنا ذو الطّاق الإيجابي ssRNA+ (يسمّى أيضاً ذا اتّجاه موجب أو طاق زائد) قابلاً للترّجمة إلى بروتينات على الفور عند تحرِّره داخل الخليّة المُضيفة؛ تماماً كأنَّه رنا مرسال mRNA، وعلى هذا النحّو فإن الرّنا المرسال في الخليّة هو رنا مفرد الطّاق إيجابي +ssRNA. يكون الرنا ذو الطاق السلبي ssRNA- (يسمّى أيضاً ذا اتجاه سالب أو طاق ناقص) غير قابل للتّرجمة إلى بروتينات، ويجب أوّلاً أن يتم انتساخها إلى الحمض النووي الرّيبي الإيجابي +ssRNA. كما أخذ بالتيمور في الحسبان أيضاً الفيروسات القادرة على الانتساخ العكسي؛ أو إنشاء دنا DNA من قالب رنا RNA، وهو أمر لا تستطيع الخلايا القيام به. بحسب تصنيف بالتيمور الأصناف السّبعة هي:

- الصّنف الأوّل: فيروسات حمضها النّووي دنا مزدوج الطّاق dsDNA.

- الصّنف الثّاني: فيروسات حمضها النّووي دنا مفرد الطّاق ssDNA.

- الصّنف الثّالث: فيروسات حمضها النّووي رنا مزدوج الطّاق dsRNA .

- الصّنف الرّابع: فيروسات حمضها النّووي رنا مفرد الطّاق إيجابيّ الاتّجاه +ssRNA.

- الصّنف الخامس: فيروسات حمضها النّووي رنا مفرد الطّاق سلبيّ الاتّجاه -ssRNA.

- الصّنف السّادس: فيروسات حمضها النّووي رنا RNA يتمُّ انتساخه بشكلٍ عكسيّ.

- الصّنف السّابع: فيروسات حمضها النّووي دنا DNA يتمُّ انتساخه بشكلٍ عكسيّ.

هناك العديد من الطرائق التي يمكن أن يتمّ بوساطتها تصنيف الفيروسات بما في ذلك حجم الفيريون، وبنية القُفيصة، ونوع الحمض النّووي، والخصائص الفيزيائيّة، وأنواع المُضيفين، أو الأمراض التي تسبِّبها. بسبب هذا التّحدّي الهائل تمَّ تشكيل اللّجنة الدّوليّة لتصنيف الفيروسات International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) وكانت الهيئة الوحيدة المُكَلَّفة تصنيف الفيروسات منذ عام ١٩٦٦م. إنَّ التّصنيف أو وضع الأصانيف Tax-onomy هو علم تجميع الكائنات ووضع التسّميات (تسميتها nomenclature) للكائنات على أساس خصائص متماثلة، وتستخدم اللّجنة الدّوليّة لتصنيف الفيروسات ICTV التّسلسل الهرمي التّصنيفي ذاته الذي يُستخدم لتصنيف الكائنات الحيّة. من المهمّ الإشارة إلى أنَّ الفيروسات ليست كائنات حيّة لذلك فهي تنتمي إلى نظام منفصل تماماً لا يندرج تحت شجرة الحياة، في حين يتمّ تصنيف الكائنات الحيّة باستخدام النِّطاق (الميدان) domain؛ والمملكة kingdom؛ والشُّعبة phylum؛ والصِّنف class؛ والرُّتبة order؛ والفصيلة family؛ والجنس genus؛ والنّوع species. يُستخدم في تصنيف الفيروسات أصانيف taxa (المفرد أُصنوفة taxon) تتضمَّن فقط الفصيلة والجنس والنّوع (الجدول٢).

تُصنِّف اللّجنة الدّوليّة لتصنيف الفيروسات ICTV الفيروسات بناءً على مجموعة متنوِّعة من خصائص مختلفة بقصد تصنيف الفيروسات الأكثر تشابُهاً بعضها مع بعض، ويتم الأخذ في الحسبان الخصائص الكيميائيّة والخصائص الفيزيائيّة للفيروس؛ مثل نوع الحمض النّووي أو عدد البروتينات المختلفة التي يُرمِّزها الفيروس. تسمح تقنيّات الحمض النّووي دنا DNA الآن بِسَلسَلة أو تحديد متوالية sequence الجينوم الفيروسي بسرعة وسهولة نسبيّاً، ممّا يسمح للعلماء بمقارنة متواليات الحمض النّووي لفيروسين لتحديد مدى ارتباطهما الوثيق. يتمُّ أيضاً أخذ خصائص الفيريون الأخرى في الحسبان؛ بما في ذلك حجم الفيريون وشكل القُفيصة؛ ووجود الغلاف. يبيّن الشَّكل (٧) أصانيف الفيروسات التي تصيب الفقاريّات؛ إنَّ بعض الفصائل لم يتمّ تصنيفها بعد في رُتَبْ، (الجدول ٢ للحصول على تذكير بالمعلومات حول كيفيّة التّمييز بين الأصانيف من خلال لاحقاتها). يُلاحظ أيضاً اختلاف الحجم بين الفيروسات في الفصائل المختلفة.

الشّكل (٧) أصانيف الفيروسات التي تصيب الفقاريّات. يتمّ تجميع الفيروسات على أساس نمط الحمض النّووي (فيروسات حمضها النّووي دنا DNA في الصّناديق الصّفراء وفيروسات حمضها النّووي رنا RNA في الصّناديق الزّرقاء) وتمَّ تصنيفها أيضاً بناءً على الخصائص المميّزة. يُلاحظ الاختلافات في الحمض النّوويّ والحجم والبنية الهندسيّة بين فيروسات الفصائل المختلفة.

قامت اللّجنة الدّوليّة لتصنيف الفيروسات ICTV حاليّاً بتصنيف سبع رُتَبٍ من الفيروسات التي تحتوي على إجمالي ١٠٣ فصائل مصنَّفة ضِمنها (الجدول3). مع ذلك ثمة سبع وسبعون فصيلة فيروسيّة لم يتمّ تعيينها في رُتَب؛ بما في ذلك فيروسات بارزة مثل الفيروسات القَهقريّة؛ وفيروسات الورم الحليمي؛ وفيروسات الجدري، وقد تمَّ اقتراح رُتَب جديدة، ومن المحتَمَل أن يتمّ إنشاء المزيد منها استناداً إلى أنَّ عملية التّصنيف مستمِّرّة.

الملخص:

الخصائص المشتركة للفيروسات:

• الفيروسات صغيرة. تقع معظم الفيروسات في المجال ٢٠-٢٠٠ نانوِمتر على الرّغم من أنّ بعض الفيروسات يمكن أن يتجاوز طولها ١٠٠٠ نانوِمتر. يبلغ طول جرثوم نموذجي ٢-٣ ميكرومتر؛ ويبلغ قطر خلية حقيقيّة النّواة نموذجيّة ١٠-٣٠ ميكرومتر.

• الفيروسات متطفِّلات داخل خلوية مُجبَرة ومُعتمِدة كليّاً في تنسِّخها على الخليّة. بخلاف الخلايا التي تخضع للانقسام والانفصال إلى اثنتين فإنَّ الفيروسات تتفكَّك على نحو كامل داخل الخليّة، ويتم تجميع فيريونات جديدة (جُسيمات مُعدية) مِنْ جديد مِنَ المُكوِّنات المصنوعة حديثاً للفيروس.

• تحتوي الكائنات الحيّة على جينومات دنا مزدوج الطّاق dsDNA، في حين تتكوّن المادّة الوراثيّة للفيروسات من دنا DNA أو رنا RNA، ويكون مفرد الطّاق أو مزدوج الطّاق. تقع معظم جينومات الفيروسات ضمن المجال ٧-٢٠ كيلو أساس(kb) K لكنَّها ترواح من ٣ كيلو أساس إلى أكثر من ٢ ميغا أساس (mb).

بنية الفيروسات:

• تتكوّن أبسط الفيروسات من قُفيصة بروتينية تحمي الحمض النّووي الفيروسي من البيئة القاسية خارج الخليّة.

• لقُفيصة الفيروس غالباً واحد من شكلين، حلزوني أو عشروني الوجوه على الرّغم من أنَّ لبعض الفيروسات بنية معماريّة معقَّدة. إضافة إلى ذلك تحوي بعض الفيروسات أيضاً غلافاً غشائياً شحمياً مشتقّاً من الخليّة. جميع الفيروسات الحيوانيّة الحلزونيّة مُغلَّفة.

• تلتفّ بروتينات القُفيصة الحلزونية حول الحمض النّووي الفيروسي لتشكيل القُفيصة النّوويّة.

• الشكل عشروني الوجوه هو شكل هندسي له ٢٠ وجهاً، ويتكوّن كل وجه من مثلّث متساوي الأضلاع. تتكوَّن الوجوه من الوحدات الفرعيّة البروتينيّة الفيروسيّة التي تكوِّن الوحدة البنيويّة؛ والتي تتكرَّر لتشكيل وجه أكبر ووجوه أخرى من المُجسَّم عشروني الوجوه.

تصنيف الفيروسات وأصانيفها Virus Classification and Taxonomy:

• يصنِّف تصنيف بالتيمور الفيروسات بناءً على نمط الحمض النّووي للجينوم الفيروسي وطريقة تنسِّخه. يوجد سبعة أصناف.

• تمَّ تشكيل اللّجنة الدّوليّة لتصنيف الفيروسات ICTV لتعيين الفيروسات في التّسلسل الهرمي للتّصنيف. تضمّ الأصانيف المستخدَمة لتصنيف الفيروسات الرُّتبة والفصيلة والجنس والنّوع. لا يتم تصنيف الفيروسات ضمن شجرة تصنيف الكائنات الحيّة ذاتها؛ لأنَّ الفيروسات ليست حيّةً.

التصنيف :

المجلد: المجلد الثامن عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

أطلس جسم الإنسان

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية