Terwijl het wereldnieuws over de coronavirus pandemie zich blijft ontvouwen, is de collectieve kennis van de samenleving en de belangstelling voor virussen toegenomen. Maar wie ontdekte het eerste virus? Hoe wisten ze waar ze naar moesten zoeken? Waarom zijn virussen zo goed in wat ze doen?
Virussen zijn zeer merkwaardige wezens. Het zijn uiterst kleine wezentjes; nog kleiner dan bacteriën. Ze kunnen zich niet verplaatsen of voortplanten zonder de hulp van een levende gastheer. Hoewel er nog over wordt gediscussieerd, zeggen sommigen dat deze virale eigenschap het technisch diskwalificeert van “levend” te zijn, omdat het twee van de vijf wetenschappelijke voorwaarden voor leven verwerpt. Virussen worden, wanneer zij een gastheer niet infecteren, in wezen als inactief of “inert” beschouwd, maar wanneer zij geïnfecteerd worden, worden zij actief in de gastheer. Virussen zijn tot dit soort gedrag in staat door hun unieke biologische opbouw.
Virussen zijn de ultieme reizigers, en hebben zich dus bekwaamd in de vaardigheid van het effectief “verpakken”. Een virus heeft een speciaal soort “reis-kit” die het altijd bij zich draagt: een genoom dat informatie codeert (dit kan DNA of RNA zijn) samen met een eiwitomhulsel dat de genetische informatie beschermt, een zogeheten capsid. De capsid is verantwoordelijk voor het vermogen van een virus om zich aan een cel te binden en binnen te dringen, en de gastheer te infecteren. Soms zijn capsiden bedekt met een vettige, olieachtige laag die bestaat uit het celmembraan van de gastheercel. Dit wordt een “omhulsel” genoemd. Virussen met een omhulsel (zoals COVID-19) zijn bijzonder gevoelig voor zeep, omdat dit deze vettige laag oplost.
Virussen infecteren een gastheer door cellen binnen te dringen en zijn eigen genen in het genoom van de gastheer in te brengen. Daarna gaat het virus in een slapende fase, waarbij het de hulpbronnen van de gastheer gebruikt om meer virussen te maken. Uiteindelijk barst de cel en ontsnappen de virussen, of ze “ontluiken” in kleine belletjes die bestaan uit stukjes van de buitenkant van de cel. Met al deze unieke eigenschappen en camouflerende kenmerken is het geen wonder dat het wetenschappers tot de 19e eeuw kostte om de eerste ontdekking van een virus te doen, en zelfs toen waren ze nog niet zeker van wat ze hadden gevonden!
Dmitry Ivanovsky was nog student in 1887 toen hij begon met zijn werk aan de Tabaksmozaïekziekte (later omgedoopt tot Tabaksmozaïekvirus) dat leidde tot de eerste ontdekking van het virus. De ziekte bleek zich vroeg in de groeicyclus van tabaksplanten meester te maken en trof vooral tabaksplanten in Nederland, waarbij een groen en bruin mozaïekpatroon op de aangetaste bladeren ontstond. Ivanovsky begon zijn onderzoek met het herhalen en verifiëren van experimenten die waren uitgevoerd door Adolf Mayer, waarbij hij zieke bladeren nam, het sap daarvan aftapte en het sap in een stel gezonde planten injecteerde. Bij deze experimenten werd tot 80% van de gezonde planten besmet.
Ivanovsky begon dit experiment uit te breiden. Hij ontdekte dat tabaksplanten de ziekte zouden krijgen als hij dode bladeren in hun grond fijnstampte, maar niet als hij zieke planten naast gezonde liet groeien. Ivanovsky dacht oorspronkelijk dat de ziekte bacterieel was en ontwierp daarom een experiment waarbij het zieke sap van een tabaksplant werd gefilterd door Chamberlin’s Candle (een onder druk staande buis met een keramisch/porseleinen filter, ontworpen en bewezen om bacteriën uit te filteren, die ongeveer werkt zoals een modern waterzuiveringsapparaat). Na het filteren van het sap injecteerde Ivanovsky het sap in gezonde tabaksbladeren. Zodra de gezonde planten tekenen van infectie begonnen te vertonen, bewees Ivanovsky dat het filteren van ziektesap door bacteriën de ziekte niet verhinderde, en dat het besmettelijke organisme dus moest verschillen van alle bacteriën die zij tot dan toe hadden gezien. Door te proberen het mysterieuze agens te kweken op bacteriële voedingsgel, agar genaamd, leverde Ivanovsky bovendien het bewijs dat het agens dat tabaksplanten infecteerde meer een deeltje dan een vloeistof was. Hij concludeerde dat de ziekte waarschijnlijker werd veroorzaakt door ofwel een levend wezen ofwel een grote molecule die zich niet door de grond verspreidde of gemakkelijk in cellen doordrong.
Ivanovsky voltooide zijn onderzoek naar de kwestie en maakte zijn bewering in zijn proefschrift uit 1902 ” Concerning the Mosaic Disease of the Tobacco Plant”. Dmitry concludeerde drie belangrijke stellingen in zijn proefschrift: 1) Het sap van zieke planten was besmettelijk 2) Wanneer het besmette sap wordt verhit, is het niet langer besmettelijk (hitte denatureert het RNA en de eiwitten virussen, waardoor ze in wezen worden gedood, dus dit is logisch), en 3) “Dat, gezien de afwezigheid van schimmels en andere parasieten, infectie door bacteriën” de ziekte kan veroorzaken.
Ja, dat lees je goed. Zelfs Dmitry Ivanovsky zelf dacht dat de oorzaak van de Tabaksmozaïekziekte het gevolg was van een of andere “micro-bacterie” of een door de bacteriële agent afgescheiden toxine. Pas door de technologische vooruitgang in het begin en het midden van de 20e eeuw konden wetenschappers de eerste beelden van virussen maken en konden we het tabaksmozaïekvirus visualiseren en identificeren, en het zo onderscheiden van andere levende wezens zoals bacteriën, parasieten en schimmels.
Sinds hun ontdekking hebben virussen de reputatie gehad steeds bedrieglijker te zijn, maar het is dankzij het vroege werk van Dmitry Ivanovsky (en Adolf Mayer) dat wetenschappers in staat zijn virale ziekten te begrijpen de zoektocht naar levensreddende vaccins voor ongeneeslijke ziekten zoals COVID-19 en andere die samenlevingen over de hele wereld treffen, voort te zetten.
Aanvullende referenties
https://www.britannica.com/biography/Dmitry-Ivanovsky
https://www.apsnet.org/edcenter/apsnetfeatures/Documents/2008/Ivanowski1892.pdf
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC408320/pdf/bactrev00200-0002.pdf
1203660cookie-checkHoe hebben we het eerste virus ontdekt? Het achterhalen van de oorzaak van de tabaksmozaïekziekte door Dimitri Ivanovsky leidde uiteindelijk tot de ontdekking van het eerste virus.Ja