Sólin Sólin Rís 04:12 • sest 22:39 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 04:55 • Sest 03:03 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 08:22 • Síðdegis: 20:38 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 02:19 • Síðdegis: 14:25 í Reykjavík

Af hverju eru veirur til?

Arnar Pálsson

Til að svara spurningunni „af hverju eru veirur til?“ þarf fyrst að átta sig á því hvað veirur eru og hvað þær gera. Þegar svör við því hafa fengist er hægt að svara spurningunni um tilvist veira.

Hvað eru veirur?

Veirur eru agnarsmáar lífverur sem þurfa að sýkja frumur til að fjölga sér. Þær geta ekki fjölgað sér sjálfstætt og þurfa hýsil, til dæmis blóm eða amöbu, til að eftirmynda sig. Sameiginlegt einkenni veira er að þær hafa allar erfðaefni, annað hvort RNA eða DNA. Ytri bygging veira er mjög ólík og skiptir þar mestu hvort um sé að ræða prótín, fituhjúp eða blöndu af hvorutveggja. Auk mikils fjölbreytileika í byggingu fjölga veirur sér mismunandi, þær smita ólíkar gerðir lífvera og frumur og erfðaefni þeirra skráir fyrir mismunandi prótínum og RNA-sameindum með lífvirkni.

Hvernig fjölga veirur sér?

Veirur koma sér inn í frumur og nýta sér ensím þeirra, orku og sameindakerfi til að afrita sig og fjölga sér. Þær eru því sýklar, sem þurfa frumur dýra, plantna, sveppa eða örvera sem hýsla. Veirur drepa stundum hýsilfrumurnar og leiða til sjúkdóma sem geta jafnvel dregið lífverurnar til dauða. Stundum valda þær mun minni skaða og aðeins mildum einkennum. Veirur, eins og aðrir sýklar, byggja lífsferil sinn á öðrum lífverum og fjölga sér inni í þeim. Þá komum við að spurningunni um af hverju?

Af hverju eru lífverur til?

Spurningar um tilvist lífvera reyndust fyrstu náttúrufræðingunum mikill höfuðverkur. Lengi vel þráuðust þeir við og skilgreindu lífverur og uppruna þeirra sem óleysanlega ráðgátu sem félli eingöngu undir verksvið yfirnáttúrulegra afla. Náttúruguðfræðingarnir á átjándu öld eru gott dæmi um þetta. Þeir svöruðu spurningunni „af hverju eru hestar til?“ einfaldlega með því að segja „af því að guð skapaði þá.“ Það er klárlega ekki vísindalegt svar.

Með þróunarkenningunni varð ljóst að lífverur lúta lögmálum náttúrunnar, og skiptir þar mestu náttúrulegt val sem leiðir til aðlögunar lífvera. Lífverur fjölga sér og geta afkvæmi (afrita sig í tilfelli veira), sem eru lík foreldragerðunum. Þegar breytileiki í veiruögnum (einstaklingum) er til staðar, og munurinn er að einhverju leyti tengdur erfðum og agnirnar mynda mismarga afkomendur, þá mun náttúrulegt val móta stofninn. Og þar sem mörgum sinnum fleiri agnir myndast en geta myndað næstu „kynslóð“, þá munu veirurnar þróast.

Veirur sem sýkja dreifkjörnunga (bakteríur og arkeur) kallast fagar (e. phages). Þær eru taldar flestar og fjölbreyttastar veira en langstærsti hluti þeirra er þó enn óþekktur. Á rafeindasmásjármyndinni sjást fjölmargir fagar sem búnir eru að festa sig við frumuvegg bakteríu. Stækkunin er um 200.000 föld.

Þannig mun náttúrulegt val breyta eiginleikum veira og annara stofna lífvera. Og náttúrulegt val hefur einnig, í samstarfi við aðra krafta þróunar, myndað margar nýjar gerðir og tegundir úr efniviði fortíðar.

Þannig að svarið við spurningunni „af hverju eru lífverur til?“ er að „lífverur eru til af því að þær koma frá öðrum lífverum og þróast vegna náttúrulegs vals“. Lífið á jörðinni er ofið saman í eitt samfellt tré eða runna, þar sem öll formin eru skyld að einhverju leyti. Það á einnig við um veirur, þær eru til vegna þess að þær eru upprunnar úr öðrum og hafa þróast.

Ef líf þróaðist á annarri plánetu, hafa veirur einnig myndast þar?

Flestir veirurfræðingar og líffræðingar eru sammála um að tilvist veira sé óumflýjanleg. Ástæðan er sú að sníkjulífi er óhjákvæmilegur fylgifiskur þróunar lífsins. Lífverur byggja lífsviðurværi sitt á ólíkum aðferðum. Plöntur, þörungar og sumar bakteríur eru frumframleiðendur. Flestar aðrar lífverur eru ósjálfbjarga, að því leyti að þær þurfa að éta aðrar lífverur til að lifa.

Fyrstu rándýrin voru meiriháttar „uppfinning“ eða „stökk“ í þróunarsögunni. Sníkjulífi, það að nærast á annari lífveru eða inni í henni, er þróunarlega gömul aðferð til að afla sér lífsviðurværis. Það er talið algerlega óumflýjanlegt að sníkjulífi þróist meðal lífvera. Það sést á því að mjög margir hópar lífvera hafa tekið upp sníkjulífi, veirur, bakteríur, sveppir, frumdýr og jafnvel fjölfrumadýr.

Tilraunir með svokallað hermilíf gefa það sama til kynna. Vísindamenn hafa búið til forrit sem fjölga sér í tölvum, með því að afrita sig á nýjan stað á disk. Þegar stökkbreytingum var stráð á forritin, og þau látin afrita sig og keppa um „auðlindir“ þá þróuðust þau. Í þessum hermilíkönum þróuðust mjög fljótlega sníkjuforrit, sem hegðuðu sér eins og veirur. Þau fjölguðu sér með því að sníkja „auðlindir“ af öðrum forritum.

Mynd af forritum sem þróast vegna náttúrulegs vals í tölvu. Hver lína er einstakt forrit, og tákna litirnir ólíkar gerðir. Á fyrri myndinni er rauði liturinn ríkjandi en hann táknar hýsla. Sníkjudýr eru gul á lit og hafa þróast á fyrri myndinni. Á seinni myndinni hefur sníkjudýrunum fjölgað verulega og þá koma einnig fram forrit (blár litur) sem eru ónæm fyrir þeim.

Lífverur sem hegða sér eins og veirur eru þess vegna óumflýjanlegar, bæði á okkar plánetu og öllum öðrum sem mögulega bera líf. En spurningin sem liggur í loftinu er þessi: Urðu veirur til einu sinni á jörðinni, eða oftar? Um það verður fjallað í öðru svari.

Samantekt

  • Veirur eru sníkjudýr sem fjölga sér inni í hýsilfrumum
  • Veirur eru til vegna þess að þær koma frá öðrum veirum og lúta lögmálum þróunar
  • Sníkjulífi þróast óhjákvæmilega á plánetum með líf
  • Veirur eru einnig óhjákvæmilegar

Heimild og ýtarefni:
  • Heimasíða Tierra, forritsins sem þróast: Tierra home page. (Sótt 21.04.2021).

Myndir:

Upprunalega spurningin hljóðaði svona: Af hverju urðu og eru víruasar til? Hvaða tilgangi þjóna þeir?

Höfundur

Arnar Pálsson

erfðafræðingur og prófessor í lífupplýsingafræði við HÍ

Útgáfudagur

27.4.2021

Spyrjandi

Hjalti H.

Tilvísun

Arnar Pálsson. „Af hverju eru veirur til?“ Vísindavefurinn, 27. apríl 2021. Sótt 15. maí 2021. http://visindavefur.is/svar.php?id=23351.

Arnar Pálsson. (2021, 27. apríl). Af hverju eru veirur til? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=23351

Arnar Pálsson. „Af hverju eru veirur til?“ Vísindavefurinn. 27. apr. 2021. Vefsíða. 15. maí. 2021. <http://visindavefur.is/svar.php?id=23351>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Af hverju eru veirur til?
Til að svara spurningunni „af hverju eru veirur til?“ þarf fyrst að átta sig á því hvað veirur eru og hvað þær gera. Þegar svör við því hafa fengist er hægt að svara spurningunni um tilvist veira.

Hvað eru veirur?

Veirur eru agnarsmáar lífverur sem þurfa að sýkja frumur til að fjölga sér. Þær geta ekki fjölgað sér sjálfstætt og þurfa hýsil, til dæmis blóm eða amöbu, til að eftirmynda sig. Sameiginlegt einkenni veira er að þær hafa allar erfðaefni, annað hvort RNA eða DNA. Ytri bygging veira er mjög ólík og skiptir þar mestu hvort um sé að ræða prótín, fituhjúp eða blöndu af hvorutveggja. Auk mikils fjölbreytileika í byggingu fjölga veirur sér mismunandi, þær smita ólíkar gerðir lífvera og frumur og erfðaefni þeirra skráir fyrir mismunandi prótínum og RNA-sameindum með lífvirkni.

Hvernig fjölga veirur sér?

Veirur koma sér inn í frumur og nýta sér ensím þeirra, orku og sameindakerfi til að afrita sig og fjölga sér. Þær eru því sýklar, sem þurfa frumur dýra, plantna, sveppa eða örvera sem hýsla. Veirur drepa stundum hýsilfrumurnar og leiða til sjúkdóma sem geta jafnvel dregið lífverurnar til dauða. Stundum valda þær mun minni skaða og aðeins mildum einkennum. Veirur, eins og aðrir sýklar, byggja lífsferil sinn á öðrum lífverum og fjölga sér inni í þeim. Þá komum við að spurningunni um af hverju?

Af hverju eru lífverur til?

Spurningar um tilvist lífvera reyndust fyrstu náttúrufræðingunum mikill höfuðverkur. Lengi vel þráuðust þeir við og skilgreindu lífverur og uppruna þeirra sem óleysanlega ráðgátu sem félli eingöngu undir verksvið yfirnáttúrulegra afla. Náttúruguðfræðingarnir á átjándu öld eru gott dæmi um þetta. Þeir svöruðu spurningunni „af hverju eru hestar til?“ einfaldlega með því að segja „af því að guð skapaði þá.“ Það er klárlega ekki vísindalegt svar.

Með þróunarkenningunni varð ljóst að lífverur lúta lögmálum náttúrunnar, og skiptir þar mestu náttúrulegt val sem leiðir til aðlögunar lífvera. Lífverur fjölga sér og geta afkvæmi (afrita sig í tilfelli veira), sem eru lík foreldragerðunum. Þegar breytileiki í veiruögnum (einstaklingum) er til staðar, og munurinn er að einhverju leyti tengdur erfðum og agnirnar mynda mismarga afkomendur, þá mun náttúrulegt val móta stofninn. Og þar sem mörgum sinnum fleiri agnir myndast en geta myndað næstu „kynslóð“, þá munu veirurnar þróast.

Veirur sem sýkja dreifkjörnunga (bakteríur og arkeur) kallast fagar (e. phages). Þær eru taldar flestar og fjölbreyttastar veira en langstærsti hluti þeirra er þó enn óþekktur. Á rafeindasmásjármyndinni sjást fjölmargir fagar sem búnir eru að festa sig við frumuvegg bakteríu. Stækkunin er um 200.000 föld.

Þannig mun náttúrulegt val breyta eiginleikum veira og annara stofna lífvera. Og náttúrulegt val hefur einnig, í samstarfi við aðra krafta þróunar, myndað margar nýjar gerðir og tegundir úr efniviði fortíðar.

Þannig að svarið við spurningunni „af hverju eru lífverur til?“ er að „lífverur eru til af því að þær koma frá öðrum lífverum og þróast vegna náttúrulegs vals“. Lífið á jörðinni er ofið saman í eitt samfellt tré eða runna, þar sem öll formin eru skyld að einhverju leyti. Það á einnig við um veirur, þær eru til vegna þess að þær eru upprunnar úr öðrum og hafa þróast.

Ef líf þróaðist á annarri plánetu, hafa veirur einnig myndast þar?

Flestir veirurfræðingar og líffræðingar eru sammála um að tilvist veira sé óumflýjanleg. Ástæðan er sú að sníkjulífi er óhjákvæmilegur fylgifiskur þróunar lífsins. Lífverur byggja lífsviðurværi sitt á ólíkum aðferðum. Plöntur, þörungar og sumar bakteríur eru frumframleiðendur. Flestar aðrar lífverur eru ósjálfbjarga, að því leyti að þær þurfa að éta aðrar lífverur til að lifa.

Fyrstu rándýrin voru meiriháttar „uppfinning“ eða „stökk“ í þróunarsögunni. Sníkjulífi, það að nærast á annari lífveru eða inni í henni, er þróunarlega gömul aðferð til að afla sér lífsviðurværis. Það er talið algerlega óumflýjanlegt að sníkjulífi þróist meðal lífvera. Það sést á því að mjög margir hópar lífvera hafa tekið upp sníkjulífi, veirur, bakteríur, sveppir, frumdýr og jafnvel fjölfrumadýr.

Tilraunir með svokallað hermilíf gefa það sama til kynna. Vísindamenn hafa búið til forrit sem fjölga sér í tölvum, með því að afrita sig á nýjan stað á disk. Þegar stökkbreytingum var stráð á forritin, og þau látin afrita sig og keppa um „auðlindir“ þá þróuðust þau. Í þessum hermilíkönum þróuðust mjög fljótlega sníkjuforrit, sem hegðuðu sér eins og veirur. Þau fjölguðu sér með því að sníkja „auðlindir“ af öðrum forritum.

Mynd af forritum sem þróast vegna náttúrulegs vals í tölvu. Hver lína er einstakt forrit, og tákna litirnir ólíkar gerðir. Á fyrri myndinni er rauði liturinn ríkjandi en hann táknar hýsla. Sníkjudýr eru gul á lit og hafa þróast á fyrri myndinni. Á seinni myndinni hefur sníkjudýrunum fjölgað verulega og þá koma einnig fram forrit (blár litur) sem eru ónæm fyrir þeim.

Lífverur sem hegða sér eins og veirur eru þess vegna óumflýjanlegar, bæði á okkar plánetu og öllum öðrum sem mögulega bera líf. En spurningin sem liggur í loftinu er þessi: Urðu veirur til einu sinni á jörðinni, eða oftar? Um það verður fjallað í öðru svari.

Samantekt

  • Veirur eru sníkjudýr sem fjölga sér inni í hýsilfrumum
  • Veirur eru til vegna þess að þær koma frá öðrum veirum og lúta lögmálum þróunar
  • Sníkjulífi þróast óhjákvæmilega á plánetum með líf
  • Veirur eru einnig óhjákvæmilegar

Heimild og ýtarefni:
  • Heimasíða Tierra, forritsins sem þróast: Tierra home page. (Sótt 21.04.2021).

Myndir:

Upprunalega spurningin hljóðaði svona: Af hverju urðu og eru víruasar til? Hvaða tilgangi þjóna þeir?...