Kategorie:

Dlaczego antybiotyki nie działają na wirusy? Czym różnią się wirusy i bakterie?

W ostatnich miesiącach temat wirusów i bakterii stał się wyjątkowo popularny. Nic dziwnego, zważywszy na to, że mamy pandemię koronawirusa SARS-CoV-2, powodującego chorobę COVID-19. Warto zatem wiedzieć, o czym dokładnie mówimy, kiedy chodzi o wirusy oraz bakterie. Czym się różnią wirusy od bakterii? Co z tych odmienności wynika? Na przykład, dlaczego antybiotyki są zabójcze dla bakterii, ale nie działają na wirusy? Czy wirusy i bakterie mogą między sobą konkurować? Czy wirusy atakują bakterie albo czy bakterie infekują wirusy?
bakterie i wirusy

Bakteria a wirus – czym się
różnią?

Najważniejsza różnica między
wirusami i bakteriami dotyczy żywotności. Bakterie są żywymi organizmami
(mikroorganizmami) w pełnym tego sformułowania znaczeniu. Mają swoje komórki, własny
metabolizm, replikują się same z siebie, ewoluują. Tymczasem wirusy uznawane są
za „półżywe” i określa się je raczej jako cząsteczki zakaźne lub molekularne
pasożyty niż organizmy, pomimo tego, że dla uproszczenia i praktyczności
wchodzą zwykle w skład zbioru o nazwie „mikroorganizmy” czy „drobnoustroje”. Fundamentalnie
bakterie są zatem żywe, a wirusy „tylko” są jednostkami biologicznymi.
Te ostatnie mogą się namnażać i ewoluować jedynie w komórkach gospodarza. Nie
posiadają swoich komórek ani własnego aparatu molekularnego.
Wirusy mogą się różnić między
sobą budową, jednak u podstaw są i tak podobne. W stanie wolnym (poza
organizmem gospodarza wirusy nazywamy wirionami) mają płaszcz białkowy, określany
kapsydem, a czasem także otoczkę białkowo-lipidową (tak jak w przypadku
koronawirusa SARS-CoV-2). Wirusy bakteryjne (bakteriofagi) dodatkowo posiadają
specyficzne struktury, przypominające wyglądem „nogi robotów z kosmosu”. Są
nimi kołnierz, tuba, płytka podstawowa i odchodzące od niej włókna, widoczne na schemacie, dwa akapity niżej.

bakterie
Bakteriofagi przylegające do ściany komórkowej bakterii na obrazie z mikroskopu elektronowego.
Za: dr Graham Beards

Bakterie natomiast posiadają
ścianę komórkową, błonę komórkową, cytoplazmę, własny aparat molekularny do
przeprowadzania procesów metabolicznych i replikacji, w tym chromosom bakteryjny (genofor), plazmid (dodatkowa pętla DNA z genami
kodującymi białka potrzebne bakteriom do przetrwania w określonym środowisku) i rybosomy. Mogą
mieć elementy pozwalające im na poruszanie się. Różnice w budowie skutkują też odmiennymi
rozmiarami. Wirusy są z reguły o wiele mniejsze od bakterii, a ich średnica
podawana jest zazwyczaj w nanometrach (nm), podczas gdy średnica bakterii w mikrometrach
(μm). Nie znaczy to, że nie ma wyjątków, gdyż znane są wirusy gigantyczne,
wielkością dorastające bakteriom. Z reguły jednak wirusy można obejrzeć jedynie
pod mikroskopem elektronowym, podczas gdy bakterie widoczne są już pod mikroskopem
optycznym z mocnym powiększeniem.
Kolejna cecha dzieląca wirusy i
bakterie to rodzaj, budowa i wielkość genomu, czyli materiału genetycznego. Wirusy
mogą mieć RNA zamiast DNA – znane są i wirusy RNA i wirusy DNA. Niektóre wirusy RNA (retrowirusy) mogą przeprowadzać w komórkach gospodarza odwrotną transkrypcję,
czyli przepisanie RNA na DNA, co u bakterii czy komórek jądrowych (w tym człowieka)
nie zachodzi, lub od razu przechodzić do syntezy swoich białek, wykorzystując rybosomy gospodarza. U nas i u bakterii miejsce ma zwykła transkrypcja, a więc zmiana
DNA na RNA. Genom wirusów może być i ciągły i „zamknięty” w pętelkę (kolisty),
a genom bakterii jest kolisty (zarówno ten główny, jak i plazmidowy, choć są znane wyjątki).

wirusy
Schemat budowy bakteriofaga. Za: Maksim, Wikimedia, z późn. zm.

Wirusy i bakterie – jakie są
dalsze podobieństwa i różnice?

Wirusy posiadają z reguły
znacznie mniej genów niż bakterie – czasem nawet tylko dwa. Bakterie muszą mieć
bowiem sekwencje kodujące białka do przeprowadzania procesów metabolicznych i tworzenia
aparatu replikacyjnego, podczas gdy wirusy ich nie mają. Znane są mimo to
wyjątki – wirusy należące do rodziny pandorawirusów (np. Pandoravirus
salinus
czy Pandoravirus dulcis) mogą mieć nawet od około 1500 do
około 2500 genów. Ich gospodarzami są inne mikroorganizmy – ameby. Wirusy
oprócz wspomnianych elementów budowy mogą zawierać jeszcze enzymy, czynniki
transkrypcyjne czy białka utrudniające lub udaremniające odpowiedź immunologiczną
atakowanego organizmu.

Wirusy są zdolne do infekowania
wszelkich form życia. Mogą zakażać bakterie (w tym cyjanobakterie, sinice) i
archeany, protisty (pierwotniaki, glony), grzyby, rośliny i zwierzęta. Bakterie
z kolei atakują większe od siebie organizmy, takie jak protisty, grzyby,
rośliny i zwierzęta. Bakterie nie zakażają wirusów, co podkreślam dlatego, że
niedawno TVP, Gazeta Polska, Gospodarka Morska oraz Polskie Radio opublikowały
teksty z informacjami o „bakteriach wirusów”, tak jakby bakterie atakowały wirusy lub jakby wirusy były jakimiś podjednostkami bakteryjnymi.
epidemia wirusy
Nowa książka popularnonaukowa o epidemiach i nie tylko
W kontekście ekologicznym warto
wiedzieć, że wirusy są bardziej wszechobecne nawet od bakterii – znajdują się
we wszelkich środowiskach i pełnią w nich istotną rolę regulacyjną. W
ekosystemach głębinowych są przyczyną śmierci do około 80% bakterii. Dzięki nim
możliwe jest więc uwalnianie znacznych ilości węgla, które pozwalają
funkcjonować przydennej sieci troficznej. To samo dzieje się w innych miejscach
– wirusy uśmiercają liczne organizmy, przywracając zawartą w nich materię
środowisku. Wobec tego pomimo iż wirusy nie są organizmami żywymi, często
wlicza się je w ujęciu ekologicznym do biomasy.

Różnic i podobieństw pomiędzy
wirusami i bakteriami jest znacznie więcej. Te, które dotychczas opisałem można
uznać za najważniejsze zarówno w kontekście biologicznym jak i
epidemiologicznym. Jest jednak jeszcze jedna rzecz, o której chciałbym wspomnieć.
Ludzki genom zawiera około 8% sekwencji wirusowych. Wynika to z faktu, że
wirusy mogą dostać się do komórek płciowych (plemników lub oocytów) i zostać
przekazane następnemu pokoleniu. Od bakterii mamy jednak coś dużo bardziej
fundamentalnego – mitochondria. Organella te wyewoluowały z bakterii, z którymi
eukarionty (komórki jądrowe) dawno temu weszły w symbiozę i zaczęły dziedziczyć je wraz z
cytoplazmą.
wirusy różnice
Wirusy SARS-CoV-2. Za: Lan, Jun, Zhou i wsp., Nature


Czemu antybiotyki nie działają
na wirusy?

Antybiotyki mogą działać różnie. Najczęściej
blokują syntezę ściany komórkowej, powodują jej dziurawienie, hamują odczytywanie
i replikację materiału genetycznego bakterii i jej podziały. Już w tym momencie
widać, że antybiotyk nie bardzo ma jak zadziałać na wirusa, gdyż ten nie
posiada ściany komórkowej ani własnego aparatu molekularnego. Leki
antybiotyczne powodują uszkodzenia elementów i mechanizmów obecnych u bakterii, ale nie u
wirusów, dlatego na nie nie działają. Efekty leków antywirusowych opierają się
na utrudnianiu wirusowi przylegania do komórek i wnikania do nich, jak również
zaburzaniu ich cyklu replikacyjnego.

Prowadzenie bloga naukowego
wymaga ponoszenia kosztów. Merytoryczne przygotowanie do napisania artykułu to
często godziny czytania podręczników i publikacji. Zdecydowałem się więc
stworzyć profil na Patronite,
gdzie w prosty sposób można ustawić comiesięczne wpłaty na rozwój bloga. Dzięki
temu może on funkcjonować i będzie lepiej się rozwijać. Pięć lub dziesięć
złotych miesięcznie nie jest dla jednej osoby dużą kwotą, ale przy wsparciu
wielu staje się realnym, finansowym patronatem bloga, dzięki któremu mogę
poświęcać więcej czasu na pisanie artykułów.

Literatura
Jadwiga Baj.
„Mikrobiologia”. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2018.
Anna
Goździcka-Józefiak. Wirusologia. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2019.
Coghlan,
Andy. „My so-called viral life: is discovery new life form?.” (2013).
Philippe,
Nadège, et al. „Pandoraviruses: amoeba viruses with genomes up to 2.5 Mb
reaching that of parasitic eukaryotes.” Science (2013).
Hunter,
Philip. „Massing life.” EMBO reports (2010).

Lan, Jun, et
al. „Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to
the ACE2 receptor.” Nature (2020).

 

Najnowsze wpisy

`

5 myśli w temacie “Dlaczego antybiotyki nie działają na wirusy? Czym różnią się wirusy i bakterie?

  1. Super artykuł! Jako mikrobiolog dodam tylko, że plazmidy mogą występować również w formie liniowej, chociaż koliste przeważają, ale nie dałoby mi spokoju �� Pozdrawiam i robisz bardzo dobrą robotę! ❤

  2. Jeśli już o plazmidach 🙂 w tekście napisane jest, że bakterie posiadają chromosom i plazmid. O ile pierwszy występuje w liczbie pojedynczej, o tyle plazmidów w komórce jest raczej więcej. Zatem użyłabym sformułowania posiadają chromosom i plazmidy. Natomiast "replikują" i "namnażają" użyłabym odwrotnie 🙂

  3. Artykuł jak zawsze ciekawy, jednak wkradła się pewna nieścisłość: RNA wirusy nie przepisują RNA na DNA, (nie wchodząc w szczegóły polaryzacji ssRNA lub dwuniciowego RNA) od razu wykorzystują rybosomy do produkcji białek np.(SARS-cov-2), odwrotną transkrypcję przeprowadzają retrowirusy np.(HIV).

  4. "Wirusy są zdolne do infekowania wszelkich form życia. Mogą zakażać bakterie (w tym cyjanobakterie, sinice) i archeany, protisty (pierwotniaki, glony), grzyby, rośliny i zwierzęta. Bakterie z kolei atakują większe od siebie organizmy (…)". Niefortunne sformułowanie. Wirusy jak bakterie atakują większe od siebie organizmy także w tej kwestii za bardzo różnicy nie ma.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *