Na antigüidade, o termo ‘vírus’ foi utilizado como sinônimo de veneno e se referia a agentes de natureza desconhecida que provocavam diversas doenças.
A descoberta dos vírus deve-se a Dmitri Ivanowsky (em 1892), que, ao estudar a doença chamada ‘mosaico do tabaco’, detectou a possibilidade de transmissão da doença a partir de extratos de vegetais doentes para vegetais sadios, por meio de experimentos com filtros capazes de reter bactérias. Essa moléstia afeta as plantas do fumo, manchando as folhas com áreas necrosadas e levando-as à morte.
Em 1935, cristais de vírus foram isolados e observados ao microscópio pela primeira vez. A sua composição parecia principalmente protéica, porém constatou-se mais tarde uma pequena quantidade de ácidos nucléicos.
Três propriedades principais distinguem os vírus de outros microrganismos:
1. Tamanho: os vírus são menores que outros organismos, embora eles variem consideravelmente em tamanho - de 10 nm a 300 nm. As bactérias possuem aproximadamente 1000 nm e as hemácias 7500 nm de diâmetro.
2. Genoma: o genoma dos vírus pode ser formado de DNA ou RNA, nunca ambos (os vírus contém apenas um tipo de ácido nucléico).
3. Metabolismo: os vírus não possuem atividade metabólica fora da célula hospedeira; eles não possuem atividade ribossomal ou aparato para síntese de proteínas.
Desta forma, os vírus só são replicados dentro de células vivas. O ácido nucléico viral contém informações necessárias para programar a célula hospedeira infectada, de forma que esta passa a sintetizar várias macromoléculas vírus-específicas necessárias a produção da progênie viral. Fora da célula susceptível, as partículas virais são metabolicamente inertes. Estes agentes podem infectar células animais e vegetais, assim como microrganismos. Muitas vezes não produzem prejuízos aos hospedeiros, embora demonstrem efeitos visíveis.
Se os vírus são organismos vivos ou não é uma questão filosófica, para a qual alguns virologistas poderão responder que não. Embora os vírus possuam as principais características de um organismo celular, eles não possuem a maquinaria necessária para executar aspectos básicos do metabolismo, tais como a síntese de proteínas. Eles não são capazes de replicar-se fora da célula hospedeira. Ao invés disto, os genes virais são capazes de controlar o metabolismo celular e redirecioná-lo para a produção de produtos vírus-específicos.Os vírus, por outro lado, diferem de outros agentes como: toxinas, outros parasitas intracelulares obrigatórios e plasmídeos. As toxinas não são capazes de se multiplicar. O ciclo de infecção viral inclui um "período de eclipse" durante o qual não se detecta a presença do vírus, o que não ocorre com os outros parasitas intracelulares. Os plasmídeos (que são moléculas de DNA capazes de se replicar em células independentemente do DNA celular) não apresentam as estruturas protetoras, que nos vírus impedem a degradação do ácido nucléico genômico.Uma grande contribuição para a virologia foi a descoberta de que os vírus podem ser cristalizados. Quando o químico-orgânico Wendell M. Stanley cristalizou o vírus do Mosaico do Tabaco (VMT) em 1935, forneceu um poderoso argumento para que se pudesse pensar nos vírus como estruturas químicas simples, consistindo somente de proteína e ácido nucléico. Desta forma, se pensarmos nos vírus fora das células, podemos considerá-los como estruturas moleculares excepcionalmente complexas. No interior das células, a informação levada pelo genoma viral, faz com que a célula infectada produza novos vírus, levando-nos a pensar nos vírus como organismos excepcionalmente simples.
Os vírus são constituídos de dois componentes essenciais: a parte central recebe o nome de cerne, onde se encontra o genoma, que pode ser DNA ou RNA, associado com uma capa protéica denominada capsídeo, formando ambos o nucleocapsídeo. O virion constitui a última fase de desenvolvimento do vírus, ou seja, a partícula infectante madura. Em alguns grupos (poliovírus, adenovírus), os virions consistem unicamente de nucleocapsídeo. Em outros grupos (mixovírus, herpesvírus, poxvírus), os virions são constituídos de nucleocapsídeo rodeado por uma ou mais membranas lipoprotéicas (o envelope) (figura). Muitos vírus adquirem seus envelopes por brotamento através de uma membrana celular apropriada (membrana plasmática em muitos casos, retículo endoplasmático, golgi ou membrana nuclear). O envelope é uma característica comum nos vírus de animais, porém incomum nos vírus de plantas.
Os vírus apresentam uma grande variedade de forma e de tamanho. O diâmetro dos principais vírus oscila de 15-300 nm. O vírus da varíola é o maior vírus humano que se conhece (300x250x100 nm), enquanto que o da poliomielite é o menor vírus humano (20 nm de diâmetro). O vírus da febre aftosa, responsável por uma doença em gado, possui 15 nm, sendo portanto, menor que o poliovírus. Num só grupo, as medidas citadas por diferentes autores, podem variar consideravelmente. Isto se deve em parte, a certas diferenças nas técnicas empregadas.Vírus de diferentes famílias apresentam diferentes morfologias que podem ser prontamente distinguidas pelo microscópio eletrônico. Esta relação é útil para o diagnóstico de doenças virais e, especialmente para reconhecer novos vírus responsáveis por infecções. Alguns vírus tem formas parecidas, daí ser importante o uso da imunomicroscopia eletrônica. Um virion pode se apresentar sob vários formatos: esférico (influenzavírus),de ladrilho (poxvírus),de bastão (vírus do mosaico do tabaco) e de projétil (vírus da raiva).
Teriam os vírus evoluído de células vivas livres? Seriam eles produtos da evolução de alguma bactéria? Poderiam ser estes, componentes de células hospedeiras que se tornaram autônomos? Eles lembram genes que tenham adquirido a capacidade de existir independentemente da célula. Embora a virologia exista como ciência apenas há cerca de 100 anos, os vírus provavelmente têm estado presente nos organismos vivos desde a origem da vida. Se os vírus precederam ou surgiram somente após os organismos unicelulares, é uma questão controversa. Contudo, com base nas contínuas descobertas de vírus infectando diferentes espécies, pode-se concluir que, praticamente, todas as espécies deste planeta são infectadas por vírus. Os estudos tem sido limitados aos vírus isolados no presente ou de material de poucas décadas atrás. Infelizmente não existem fósseis dos vírus.
As diferentes proteínas virais interagem de modo específico com proteínas expostas nas membranas celulares, determinando, assim, as células que são susceptíveis a certos vírus. O vírus da poliomielite, por exemplo, é altamente específico, infectando apenas células nervosas, intestinais e da mucosa da garganta. Já o vírus da rubéola e o vírus da varíola conseguem infectar maior número de tecidos humanos.
Existem basicamente dois tipos de ciclos replicativos: o ciclo lítico e o ciclo lisogênico. Para exemplificar, utilizaremos o ciclo replicativo dos bacteriófagos.
Esses dois ciclos iniciam-se, por exemplo, com o fago T4 aderindo à superfície da célula bacteriana, utilizando as fibras protéicas da cauda. O DNA do vírus é, então, injetado para o interior da bactéria, ficando fora da célula a cápsula protéica vazia. A partir desse momento, começa a diferenciação entre o ciclo lítico e ciclo lisogênico.
A maior parte dos vírus, ao infectar uma célula animal, penetra com o capsídeo e o ácido nucléico, por um processo de viropexia. Se o vírus for envelopado, o envoltório pode incorporar-se à membrana plasmática da célula hospedeira e apenas o núcleo capsídeo penetra, ou mesmo, pode penetrar com todas as suas estruturas por viropexia. No interior dessa célula, o capsídeo rompe-se, liberando o ácido nucléico.
Ciclo Lítico
No ciclo lítico, o DNA viral, já no interior da bactéria, interrompe as funções normais da célula hospedeira e passa a comandar o seu metabolismo. Os genes do bacteriófago são transcritos em moléculas de RNA e traduzidos em proteínas virais. Isso ocorre porque as enzimas de transcrição e tradução da bactéria não distinguem os genes do invasor de seus próprios genes.
As primeiras proteínas virais que se formam são enzimas capazes de multiplicar o DNA viral ou inibir o funcionamento do cromossomo bacteriano. O passo seguinte é a produção das proteínas que constituirão as cabeças e caudas dos novos vírus, para depois se agregarem ao DNA, formando vírus completos.
Cerca de 30 minutos após a entrada de um único fago invasor na célula bacteriana, cerca de 200 novos bacteriófagos são produzidos. Nesse momento inicia-se a lise, ou seja, a ruptura da célula bacteriana, e os novos bacteriófagos são libertados, podendo infectar outras bactérias e iniciar outro ciclo. Em vírus humanos e de animais, a produção maciça de vírus provoca um esgotamento da célula, favorecendo a lise celular. A célula produz grande quantidade de vírus e fica sem poder compor suas próprias estruturas.
No ciclo lisogênico, o DNA viral penetra na célula da bactéria e se incorpora ao DNA bacteriano, não interferindo no metabolismo da célula hospedeira. Essas bactérias são denominadas lisogênicas e esses vírus são denominados temperados ou não-virulentos.
Nesses casos, a bactéria se reproduz normalmente e, a cada divisão da célula bacteriana, o DNA viral vai sendo transmitido às novas bactérias, sem se manifestar.
De acordo com determinadas condições, naturais ou artificias (como radiações ultravioleta, raios X ou certos agentes químicos), o DNA do fago separa-se do DNA bacteriano e inicia-se o ciclo lítico.