״אפצ׳י!״
״לבריאות!״ אנו אומרים בתגובה. אילו רק ידענו כמה ויריונים (חלקיקי וירוסים) פולט אדם חולה שפעת בעיטוש אחד ויחיד, היינו מתרחקים כמה מטרים טובים עם הופעת הסימנים הראשונים לכך שהוא עומד להתעטש. בעיטוש אחד יש בממוצע כ-30 אלף טיפות רוק בנפח של 0.1 מיקרוליטר, ובשיעול המצב רק מעט יותר טוב – עד כ-4,000 טיפות. אם ניקח בחשבון שכל טיפה מכילה עד כמאה חלקיקי וירוס, אתם מוזמנים לעשות את החשבון בעצמכם.
אדם מתעטש | צילום: ספריית תמונות בריאות הציבור, CDC
לפני שאתם מתרחקים כדי לא להידבק, עצרו לרגע וחישבו: אם מתעטש אחד פולט כל כך הרבה ויריונים, כמה ויריונים יש לו בגרון? כמה ויריונים יש בכל הגרונות של כל האנשים החולים? מדענים מעריכים שבכל מקווי המים בעולם יש כ-1031 ויריונים – מספר שאינו רחוק כל כך מהאומדן של מספר הכוכבים ביקום – אז איך אפשר בכלל להתחיל ולנחש כמה סוגי וירוסים באמת יש בעולם ואיך מחלקים אותם למשפחות?
נשמע בלתי אפשרי? אולי, אבל צריך להתחיל מאיפשהו. מדענים מכמה מרכזי מחקר בעולם חברו יחד למחקר משותף בניסיון להעריך כמה משפחות של וירוסים נטפלים ליונקים. לנציג היונקים הם בחרו בעטלף מזן ״השועל המעופף ההודי״, שהוא אחד ממיני העטלפים הגדולים בעולם וגם מתאכסנים בו הרבה מיני נגיפים שמסוגלים לדלג ממנו ליונקים אחרים ולהדביק אותם – למשל האבולה, הכלבת ונגיפים ממשפחת הקורונווירוסים שגורמים למחלת הסארס ולדלקת ריאות ועוד.
עטלף מזן ״השועל המעופף ההודי״ | צילום: ויקיפדיה
באמצעות שיטות חדשניות של ריצוף גנטי אספו המדענים מידע על סוגי הווירוסים השונים, מתשע משפחות ידועות, בגופו של העטלף וזיהו 58 סוגים שונים של נגיפים שנטפלים אליו. אולי תגידו שזה לא כל כך הרבה, אבל רגע – אם רק לעטלף הזה יש 58 סוגי וירוסים, והוא רק נציג אחד מתוך כ-5,500 סוגי יונקים שקיימים בעולם, כמה סוגי וירוסים יש ליונקים בכלל?
לפני שאתם מחשבים בעצמכם, שימו לב: מכפלה פשוטה כזאת יוצאת מתוך הנחה שמספר הווירוסים שנטפלים לכל יונק הוא זהה, או שזה לפחות השיעור הממוצע שלהם. ההנחה הזו כמובן אינה נכונה בעליל, אך נכון להיום אין לנו דרך מדויקת יותר להעריך את המספר הזה. אז אם כבר אנו עוסקים בניחושים מושכלים, בואו ניקח את התרגיל הזה עוד שלב אחד הלאה: לפי ההערכה יש בעולם כ-1,740,330 סוגים של יצורים רב-תאיים. כמה סוגי וירוסים נטפלים לדעתכם לכל היצורים הרב-תאיים? ומה לגבי נגיפים שנטפלים ליצורים החד-תאיים, שכמותם אדירה? מפחיד. בהצלחה למדענים!
איך מאפיינים ויריונים?
כדי לנסות לעשות קצת סדר במספרים המבלבלים האלה ניסחה הוועדה הבינלאומית לטקסונומיה של וירוסים (כן צריך לפחות ועדה בינלאומית כדי לפתור בעיה כזאת) שיטת איפיון לוויריונים בהתאם לתכונותיהם.זה מתחיל במאפיינים של החומר התורשתי שלהם, ממשיך בקפסיד החלבוני שאוצר בתוכו את החומר התורשתי הזה ומסתיים בגודל הוויריון ובצורתו.
הבה נמנה כמה מהתכונות המעניינות המופיעות בשיטה הרשמית של הוועדה:
סוג החומר התורשתי: במאפיין הזה יש שתי קטגוריות: ויריונים שמכילים RNA כחומר התורשתי ואלה שמכילים דנ"א.
סימטריה של הקפסיד: הקפסיד הוא המעטפת החלבונית של הוויריון, שמתאפיינת בשלושה סוגים של סימטריה: קפסיד עם סימטריה איקוזהדרלית (גוף בעל עשרים פאות שוות), קפסיד עם סימטריה הליקלית (סימטריה סלילית), וקפסיד עם סימטריה מורכבת.
קיומה של מעטפת שומנית (ממברנה): חלק מהוויריונים מניצים מהתא שייצר אותם בתוך מעטפת שומנית שהם "גנבו" מהתא עצמו ומחפה על הקפסיד, ואחרים יוצאים עירומים ללא מעטפת.
ארכיטקטורה של הגנום: הגנום הוויריוני מתאפיין בכמה תכונות שנובעות מהמבנה הכימי של החומר המרכיב אותו – הדנ"א או ה-RNA. ראשית, כפי שאנו כבר יודעים בוודאי, דנ"א בתאים אנושיים מופיע כסליל כפול של שני גדילים שסובבים זה את זה וגם סובבים יחד סביב ציר נוסף. אבל דנ"א יכול להתקיים גם כגדיל אחד בלי לאבד מידע תורשתי, משום שיש תאימות בין שני הגדילים והמידע הגנטי שעל גדיל אחד משתקף בגדיל השני. גם ל-RNA יש תכונה כזאת ושניהם יכולים להופיע בוויריונים כגדיל בודד או כשני גדילים משלימים מחוברים.
שנית, הדנ"א וה-RNA חולקים תכונה משותפת מעניינת: יש לגדילים שלהם כיווניות שמכתיבה מאיזה צד יתחיל התעתוק של המולקולה (בדנ"א) או התרגום שלה לחלבון (ב-RNA). התעתוק בדנ"א נעשה על פי המידע השמור באחד הגדילים שהמכונה גדיל ה-AntiSense ומסומן במינוס (-). הגדיל התואם לו נקרא Sense ומסומן בפלוס (+).
מבנה הדנ״א מראה את כיווניות המולקולה: בגדיל השמאלי קצה ה׳3 נמצא בתחתית ובימני הוא למעלה, וקצה ה׳5 להיפך | תרשים: מדליין פרייס בול, ויקיפדיה
אם נתייחס כעת לשתי התכונות הללו יחד נגלה שיש שלושה סוגים של ויריונים: כאלה שמכילים רק את גדיל הSense, רק את גדיל הAntiSense או את שניהם יחד במבנה של סליל כפול. גם ל-RNA יש כיווניות ולכן גם גדיליו מכונים AntiSense ו-Sense, וגם וירוסים שמכילים RNA באים בשלושה ״טעמים״.
תכונה שלישית מתייחסת לשאלה אם החומר התורשתי שמור במבנה מעגלי, קווי או מקוטע. ולבסוף, התכונה הרביעית מתייחסת לאורכו, כלומר למספר הבסיסים לאורך הגדיל.
גודל הוויריון: קוטרו של הויריון יכול לנוע בין 18 ננומטרים ל-14 אלף ננומטרים (ננומטר = מיליארדית המטר).
אם כן, מדענים מנסים לסווג כיום וירוסים לקבוצות ולמשפחות על פי תכונותיהם. ברשומות הוועדה הבינלאומית לטקסונומיה של וירוסים מתועדים כיום רק כמה אלפי נגיפים, ונראה שהמלאכה עוד רבה.
ככל שישתכללו אמצעי הריצוף הגנטי נוכל בעתיד להוסיף עוד קריטריונים ותכונות למערכת הסיווג של הווירוסים, כגון הופעה משותפת של רצפים מסוימים בחומר התורשתי שלהם. עד אז ימשיכו מדענים להשתמש בכלים הטובים ביותר שבנמצא כדי ללמוד על היצורים המופלאים הללו, שידם בכל ויד כל בם – הנגיפים.