Zijn virussen levend, niet levend of iets daar tussenin? En waarom maakt het uit?

Schurk. Moordenaar. dreiging. Sinds 2020 gebruiken wetenschappers en ambtenaren deze woorden om SARS-CoV-2 te beschrijven, het virus dat COVID-19 veroorzaakt. Nieuwsartikelen, onderzoekspapers en tweets personifiëren het virus herhaaldelijk als een slechterik die ons wil vermoorden.

Tegelijkertijd zijn we van plan om het te doden, met handen wassen, antiseptische doekjes, handdesinfecterend middel, bleekmiddel, zelfs robots die ziekenhuiskamers leegzuigen met ultraviolet licht. Maar volgens de meeste wetenschappers hebben we hard gewerkt om iets te doden dat niet leeft.

Om ons 100-jarig jubileum te vieren, belichten we enkele van de grootste vorderingen in de wetenschap van de afgelopen eeuw. Ga voor meer uit de serie naar Century of Science.

Lees verder

Wetenschappers hebben honderden jaren gediscussieerd over het classificeren van virussen, zegt Luis Villarreal, emeritus hoogleraar aan de Universiteit van Californië, Irvine, waar hij het Center for Virus Research oprichtte. In de 18e eeuw dacht men dat virussen vergiften waren. In de 19e eeuw werden ze biologische deeltjes genoemd. Tegen het begin van de twintigste eeuw waren ze gedegradeerd tot inerte chemicaliën.

Overal werden virussen zelden als levend beschouwd. Meer dan 120 definities van het leven bestaan ​​vandaag, en de meeste vereisen metabolisme, een reeks chemische reacties die energie produceren. Virussen metaboliseren niet. Ze voldoen ook niet aan een aantal andere veelvoorkomende criteria. Ze hebben geen cellen. Ze kunnen zich niet zelfstandig voortplanten. Virussen zijn inerte pakketten van DNA of RNA die niet kunnen repliceren zonder een gastheercel. Een coronavirus is bijvoorbeeld een bol op nanoschaal die bestaat uit genen verpakt in een vettige laag en bedekt met spike-eiwitten.

Toch hebben virussen veel eigenschappen van levende wezens. Ze zijn gemaakt van dezelfde bouwstenen. Ze repliceren en evolueren. Eenmaal in een cel, ontwikkelen virussen hun omgeving om aan hun behoeften te voldoen: organellen construeren en dicteren welke genen en eiwitten de cel maakt. Onlangs ontdekte gigantische virussen – die de grootte van sommige bacteriën evenaren – bleken genen te bevatten voor eiwitten die worden gebruikt in het metabolisme, wat de mogelijkheid vergroot dat sommige virussen zouden kunnen metaboliseren.

Bovendien heeft bijna elke regel die virussen uit het land van de levenden uitsluit zijn eigen uitzonderingen. Bijvoorbeeld, Rickettsia bacteriën worden geclassificeerd als levend, maar kunnen zich, net als virussen, alleen binnen andere cellen vermenigvuldigen. Alle levende wezens zijn in feite afhankelijk van andere levende wezens. Een enkel konijn kan zichzelf niet repliceren, maar een konijn leeft zeker, toch?

Om deze en andere redenen gaat het debat over het al dan niet leven van virussen nog steeds door. In 2004 definieerden virologen Marc HV Van Regenmortel van de Universiteit van Straatsburg in Frankrijk en Brian Mahy, destijds verbonden aan de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention, virussen als “niet-levende infectieuze entiteiten waarvan kan worden gezegd dat ze op zijn best een soort van geleend leven.”

Of misschien kan een virus beide niet leven en in leven. In 2011 betoogde bioloog Patrick Forterre van het Pasteur Instituut in Parijs dat virussen afwisselen tussen een inactieve toestand (buiten een cel) en een levende, metabolisch actieve toestand (in een cel), die hij de virocell.

Voor Forterre zijn virussen als zaden of sporen. Ze hebben het potentieel voor actie en dat potentieel kan worden gedoofd. Dat klopt tenminste met onze ervaring van het investeren van eindeloze tijd en geld in het proberen om HIV, Zika, SARS-CoV-2 en nog veel meer te doden.

Hoewel debatten over classificatie soms lichtzinnig kunnen aanvoelen, heeft de manier waarop we over virussen praten in werkelijkheid invloed op hoe ze worden onderzocht, behandeld en uitgeroeid.

Het personifiëren van virussen als schurken en bedreigingen verstoort een echt begrip van evolutie en natuur, zegt Colin Hill, een specialist in infectieziekten aan het University College Cork in Ierland. De meest succesvolle virussen zijn persistent en goedaardig; ze blijven slapend in cellen of planten zich langzaam voort, om de replicatiemachinerie van een cel niet te beschadigen. “Virussen en hun prooi vechten niet, ze dansen”, zegt Hill. Toch is dat zelden hoe we ze waarnemen.

Bovendien, aangezien virussen vaak als niet-levend worden geclassificeerd, worden veel soorten virale infecties – vooral wanneer virussen met succes een gastheer koloniseren op een aanhoudende, levenslange manier zonder acute ziekte te veroorzaken – genegeerd als “achterlijke” wetenschap, zegt Villarreal. “Zie het als vuil op je schoen”, zegt hij. Net als dat vuil beschouwen sommige wetenschappers hardnekkige virale infecties gewoon als hinderlijk en daarom niet urgent om te bestuderen. Een DNA-virus genaamd polyomavirus wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt in laboratoria om te bestuderen hoe virussen kanker veroorzaken. Maar omdat de rhesusmakaakgastheren van het virus er zelden of nooit tumoren van krijgen, is er weinig bekend over hoe en waarom polyomavirus in een dierenpopulatie blijft bestaan.

Maar het begrijpen van dergelijke infecties is enorm belangrijk voor de mensheid. “Een hardnekkig virus in de ene host is vaak behoorlijk vervelend in een andere host, en dat is wat we ervaren met COVID”, zegt Villarreal.

Virussen zijn ook op andere manieren genegeerd. Denk aan de levensboom, een model en onderzoeksinstrument dat wordt gebruikt om evolutie door de tijd weer te geven. Virussen worden routinematig weggelaten, ook in populaire versies zoals de Interactieve levensboom. Zonder virussen kan men de mechanismen van evolutie niet volledig begrijpen, zegt Hill.

Virussen zijn wild overvloedig. Ze infecteren al het cellulaire leven, van eencellige bacteriën tot olifanten, en ze zijn vooral dicht in de oceaan, waar ze werken als een gigantisch recyclingnetwerk, waarbij ze elke dag 20 procent van de bacteriën en andere microben uit elkaar halen om tonnen koolstof vrij te maken , die vervolgens door andere micro-organismen wordt gebruikt om te groeien.

Over de hele wereld infecteren virussen niet alleen cellen, ze laten genetisch materiaal achter. Viraal DNA wordt niet alleen overgedragen van één viraal deeltje op zijn nageslacht, maar ook op andere virussen en andere soorten. Hierdoor hebben virale genetische sequenties permanent hun intrek genomen in de genomen van alle organismen, inclusief de onze, en we vertrouwen op hen. Viraal DNA is vereist voor de vorming van de placenta van zoogdieren; het is cruciaal voor de groei van vroege embryo’s; en het aangeboren immuunsysteem van de mens bestaat voor een deel uit oude virale eiwitten. Wanneer een persoon COVID-19 bestrijdt, doet hij dat met behulp van virussen die lang geleden onze cellen hebben gekoloniseerd.

Sommige wetenschappers beschouwen virussen zelfs als ’s werelds belangrijkste bron van genetische innovatie. Virussen zijn geen ontbrekende tak van de levensboom; ze zijn geweven in elke ledemaat en blad.

Wetenschappers kunnen altijd betwisten of virussen levend zijn of niet, maar ze kunnen het hopelijk eens worden over het belang van virussen voor het leven zoals wij dat kennen. “Hoe je ook over het leven wilt denken”, zegt Villarreal, “virussen zullen er zijn.”