Cos’è un virus?

Secondo i dati di Google, la parola più cercata dagli italiani in questo 2020 è “Coronavirus” e di questo sicuramente non c’è da stupirsi: l’attuale pandemia ha cambiato le nostre vite e le nostre curiosità quotidiane, portando i nostri smartphone ai confini della microbiologia.

Ma davvero abbiamo capito cosa sia un virus? Scopriamolo insieme.

Esseri viventi o no?

Un virus è, per definizione scientifica, un patogeno parassita endocellulare obbligato: ossia è un’entità biologica che per vivere ha bisogno di entrare nelle cellule di un’altra specie, infettandole, senza avere nessun altro meccanismo alternativo di sopravvivenza.

Per la loro natura i virus rientrano a pieno titolo in quella classe eterogenea di organismi chiamati patogeni, cioè entità capaci di generare un’infezione; fanno parte di questo vastissimo raggruppamento:

• Batteri
• Miceti (Funghi)
• Virus
• Parassiti

Sebbene per tutti gli altri tipi di patogeni si possa parlare senza pensarci due volte di esseri viventi, per i virus non si può dire la stessa cosa, in quanto mancano di fatto di alcune caratteristiche di base del concetto biologico di vita.

Il mondo vivente, dai batteri agli elefanti, dal peperone giallo ai Gorilla del Congo, è caratterizzato da alcune costanti di base dei principi fondamentali della biologia:

• L’uso del DNA o di altri acidi nucleici come molecola contenente le informazioni per sintetizzare le proteine e quindi gestire tutta la vita della cellula
• La presenza di un rivestimento cellulare esterno composto da lipidi che individua ciò che fa parte dell’ambiente e ciò che invece è della cellula
• L’esistenza di tutta una serie di reazioni chimiche interne che permettono a ogni singola cellula di prendere sostanze dall’esterno, lavorarle per carpire energia e prodotti utili producendo materiali di scarto che poi saranno espulsi al di fuori: questo insieme di meccanismi chimici prende il nome di metabolismo.

Sebbene anche i Virus posseggano un materiale genetico sotto forma di acido nucleico e siano spesso rivestiti da uno strato di grasso, non sono da considerarsi delle vere e proprie cellule per un motivo molto stringente: non sono in grado di portare avanti nessuna reazione metabolica e quindi per riprodursi hanno inderogabilmente bisogno delle cellule di un’altra specie.

Questa caratteristica fa dei virus una sorta di confine sistematico e concettuale tra cosa è vivente e ciò che invece non lo è, dividendo da sempre i teorici della biologia su quale sia il loro vero campo di appartenenza.

Se volessimo sintetizzare la condizione esistenziale di un virus potremmo dire che esso è “materia vivente” quando si trova all’interno di un ospite, mentre è “materia non vivente” quando si trova nell’ambiente.

Sono da considerarsi come un concetto di vita parallelo a quello basato sulle cellule, i protagonisti di uno spin-off della biologia classica che da sempre si evolve parallelamente ad essa.

La loro origine evolutiva è controversa sappiamo che infettano praticamente ogni angolo del vivente, animali acquatici, terrestri, piante, funghi ed esistono moltitudini di virus che attaccano batteri e lieviti.

Caratteristiche di un virus

Le componenti morfologiche dei virus variano a seconda del tipo di che prendiamo in considerazione, ma in generale possiamo riconoscere:

• Un capside: l’involucro proteico del virus che può assumere le più svariate forme, può essere icosaedrico, sferico, filiforme a bastoncello ecc..
• Un pericapside, presente solo in alcuni virus: un rivestimento ulteriore, esterno al capside, formato da molecole di lipidi.

Sulla superficie dello strato più esterno, quindi sul capside o sul pericapside ci sono proteine sporgenti che servono al virus per attaccarsi alle cellule che deve infettare.

• Genoma: il capside, al suo interno, ospita il genoma che può essere a DNA o a RNA a seconda della specie del virus.

Il tipo di proteina che il virus possiede sul rivestimento decide quale cellula può infettare, e la forma tridimensionale specifica di quella molecola proteica invece determina la specie biologica che può usare come ospite, quindi se il virus è specifico degli umani piuttosto che di altri mammiferi; le proteine che sono usate per entrare nelle cellule sono quindi responsabili di una natura sia specie – specifica che tessuto – specifica del virus.

La riproduzione di un virus

L’obiettivo finale di un virus è solamente uno: riprodursi. Il suo genoma contiene un numero di geni appena sufficiente per codificare le informazioni che gli servono per replicarsi in maniera esponenziale in modo da aumentare di numero e infettare nuove cellule.

Le fasi della replicazione sono le seguenti:

• Attacco e penetrazione: il virus prende contatto con la proteina target tramite le sue proteine superficiali ed entra nella cellula
• Svestimento: le particelle virali una volta dentro la cellula vengono raggiunte da sistemi di acidificazione che degradano il rivestimento proteico; in questa fase il genoma virale viene reso accessibile ai macchinari di lettura del DNA delle nostre cellule
• Replicazione del genoma virale: il genoma virale viene riprodotto in serie dagli enzimi delle nostre cellule che ignare dell’origine virulenta di quei geni, li trascrivono come se fossero loro.
• Sintesi delle proteine virali: a partire dal genoma virale a questo punto, viene sintetizzato il trascritto che serve da stampo per la produzione delle proteine virali che compongono la particella virale primordiale (proteine del capside, proteine interne ed esterne)
• Assemblaggio: per alcuni meccanismi non ancora esattamente chiari tutte queste componenti che si trovano sparse nel caos cellulare si riuniscono nel formare nuove particelle virali
• Liberazione: i nuovi virus escono dalla cellula e ognuno di essi può infettarne altre ricominciando tutto da capo

La cellula interdetta dalla presenza del virus va in sofferenza, danneggiandosi gravemente, talvolta andando a morte richiamando l’intervento del sistema immunitario che risponde con l’attuazione di una violenta infiammazione localizzata al tessuto attaccato dal patogeno: questo è il potere nocivo di un virus.

Il sistema immunitario, una volta instaurato il quadro infiammatorio, cerca di trovare gli anticorpi giusti per neutralizzare la minaccia virale; un altro meccanismo di difesa è la produzione di interferoni, ossia delle molecole che si comportano da ormoni uccidendo le cellule infette e le loro vicine impedendo che i virus possano propagarsi.

Anche se non è da considerare un vero e proprio essere vivente, anche un virus deve fare i conti con le leggi evolutive e se ad oggi ne stiamo parlando significa che il mondo virale ha trovato fin da quando esiste un modo per tramandarsi di generazione in generazione; questa strategia è il contagio.

A seconda del tipo di organo o tessuto biologico verso cui il virus ha la sua specificità, esso trova anche un modo preciso con cui riversarsi verso l’esterno ed è così che secrezioni, fluidi, gocce di saliva o di respiro possono essere usate dal virus per passare da un individuo all’altro e distribuirsi nella popolazione.

Le molecole usate per la replicazione del genoma virale sono le polimerasi che usano anche le nostre cellule per riprodurre il proprio DNA: queste molecole non sono perfette e a volte introducono degli errori chiamati mutazioni che possono portare a un cambiamento positivo o negativo nella lettura del codice genetico; quando il cambiamento è positivo il virus potrebbe acquisire il potere di essere più contagioso, più violento, oppure quando è un cambiamento drastico di tutto il DNA anche la possibilità di infettare specie diverse e quindi effettuare il celebre “salto di specie” o “spill-over”.