La storia della virologia – lo studio scientifico dei virus e delle infezioni che provocano –inizia negli ultimi anni del XIX secolo. Sebbene Louis Pasteur ed Edward Jenner abbiano sviluppato i primi vaccini per proteggere dalle infezioni virali, non sapevano che esistessero i virus. La prima prova dell'esistenza dei virus è arrivata da esperimenti con filtri che avevano pori abbastanza piccoli da trattenere i batteri. Nel 1892, Dmitri Ivanovsky utilizzò uno di questi filtri per dimostrare che la linfa di una pianta di tabacco malata rimaneva infettiva per le piante di tabacco sane nonostante fosse stata filtrata. Martinus Beijerinck chiamò la sostanza infettiva filtrata un "virus" e questa scoperta è considerata l'inizio della virologia.
La successiva scoperta e la parziale caratterizzazione dei batteriofagi da parte di Frederick Twort e Félix d'Herelle hanno ulteriormente catalizzato il campo e all'inizio del XX secolo sono stati scoperti molti virus. Nel 1926, Thomas Milton Rivers definì i virus come parassiti obbligati. Wendell Meredith Stanley ha dimostrato che i virus sono particelle, piuttosto che un fluido, e l'invenzione del microscopio elettronico nel 1931 ha permesso di visualizzare le loro complesse strutture.
Pionieri
Nonostante i suoi altri successi, Louis Pasteur (1822-1895) non fu in grado di trovare un agente eziologico per la rabbia e ipotizzò un agente patogeno troppo piccolo per essere rilevato utilizzando un microscopio. Nel 1884, il microbiologo francese Charles Chamberland (1851-1931) inventò un filtro - noto oggi come filtro di Chamberland - che aveva pori più piccoli dei batteri. Quindi, poté far passare una soluzione contenente batteri attraverso il filtro e rimuoverli completamente dalla soluzione.
Nel 1876, Adolf Mayer, che diresse la Stazione Sperimentale Agricola di Wageningen, fu il primo a dimostrare che quella che chiamava "Malattia del mosaico del tabacco" era contagiosa. Pensava che fosse causato da una tossina o da un batterio molto piccolo. Più tardi, nel 1892, il biologo russo Dmitry Ivanovsky (1864-1920) utilizzò un filtro Chamberland per studiare quello che oggi è conosciuto come il virus del mosaico del tabacco. I suoi esperimenti hanno dimostrato che gli estratti di foglie frantumate delle piante di tabacco infette rimangono infettivi dopo la filtrazione. Ivanovsky ha suggerito che l'infezione potrebbe essere causata da una tossina prodotta da batteri, ma non ha perseguito l'idea.
Nel 1898, il microbiologo olandese Martinus Beijerinck (1851–1931), insegnante di microbiologia presso la Scuola di Agraria di Wageningen, ripeté gli esperimenti di Adolf Mayer e si convinse che il filtrato conteneva una nuova forma di agente infettivo. Osservò che l'agente si moltiplicava solo nelle cellule che si stavano dividendo e lo chiamò contagium vivum fluidum (germe vivente solubile) e reintrodusse la parola virus . Beijerinck sostenne che i virus erano di natura liquida, una teoria in seguito screditata dal biochimico e virologo americano Wendell Meredith Stanley (1904-1971), che dimostrò che in realtà erano particelle. Nello stesso anno, 1898, Friedrich Loeffler (1852–1915) e Paul Frosch (1860–1928) fecero passare il primo virus animale attraverso un filtro simile e scoprirono la causa dell'afta epizootica.
Il primo virus umano ad essere identificato è stato il virus della febbre gialla. Nel 1881, Carlos Finlay (1833-1915), un medico cubano, condusse e pubblicò per la prima volta una ricerca che indicava che le zanzare portavano la causa della febbre gialla, una teoria provata nel 1900 da una commissione guidata da Walter Reed (1851-1902). Durante il 1901 e il 1902, William Crawford Gorgas (1854-1920) organizzò la distruzione degli habitat di riproduzione delle zanzare a Cuba, riducendo drasticamente la prevalenza della malattia. Gorgas organizzò in seguito l'eliminazione delle zanzare da Panama, che permise l'apertura del Canale di Panama Il virus fu finalmente isolato da Max Theiler (1899-1972) nel 1932 che poi sviluppò pure un vaccino di successo.
Nel 1928 si sapeva abbastanza sui virus per consentire la pubblicazione di I Virus Filtrabili (Filterable Viruses), una raccolta di saggi su tutti i virus conosciuti a cura di Thomas Milton Rivers (1888-1962). Rivers, un sopravvissuto alla febbre tifoide contratta all'età di dodici anni, ebbe poi una brillante carriera in virologia. Nel 1926, fu invitato a parlare a un incontro organizzato dalla Society of American Bacteriology dove disse per la prima volta: "I virus sembrano essere parassiti obbligati, nel senso che la loro riproduzione dipende dalle cellule viventi".
L'idea che i virus fossero particelle non era considerata innaturale e si adattava perfettamente alla teoria dei germi. Si presume che il Dr. J. Buist di Edimburgo sia stata la prima persona a vedere particelle di virus nel 1886, quando riferì di aver visto "micrococchi" nella linfa del vaccino, sebbene avesse probabilmente osservato grumi di vaccinia .In 1887, Buist visualised one of the largest, Vaccinia virus, by optical microscopy after staining it. Vaccinia was not known to be a virus at that time. Negli anni che seguirono, man mano che i microscopi ottici furono migliorati, furono osservati "corpi di inclusione" in molte cellule infettate da virus, ma questi aggregati di particelle virali erano ancora troppo piccoli per rivelare una struttura dettagliata. Non è stato fino all'invenzione del microscopio elettronico nel 1931 da parte degli ingegneri tedeschi Ernst Ruska (1906-1988) e Max Knoll (1887-1969),From che le particelle virali, in particolare i batteriofagi, hanno dimostrato di avere strutture complesse. Le dimensioni dei virus determinate utilizzando questo nuovo microscopio si adattavano bene a quelle stimate dagli esperimenti di filtrazione. Ci si aspettava che i virus fossero piccoli, ma la gamma di dimensioni è stata una sorpresa. Alcuni erano solo leggermente più piccoli dei batteri più piccoli conosciuti e i virus più piccoli erano di dimensioni simili a molecole organiche complesse.
Nel 1935, Wendell Stanley esaminò il virus del mosaico del tabacco e scoprì che era composto principalmente da proteine. Nel 1939, Stanley e Max Lauffer (1914) separarono il virus in proteine e acido nucleico, che fu dimostrato dal collega postdottorato di Stanley Hubert S. Loring essere specificamente RNA . La scoperta dell'RNA nelle particelle fu importante perché nel 1928 Fred Griffith (c.1879-1941) fornì la prima prova che il suo "cugino", il DNA, formava geni .
Ai tempi di Pasteur, e per molti anni dopo la sua morte, la parola "virus" veniva usata per descrivere qualsiasi causa di malattia infettiva. Molti batteriologi scoprirono presto la causa di numerose infezioni. Tuttavia, sono rimaste alcune infezioni, molte delle quali orribili, per le quali non è stata trovata alcuna causa batterica. Questi agenti erano invisibili e potevano essere coltivati solo in animali vivi. La scoperta dei virus ha aperto la strada alla comprensione di queste misteriose infezioni. E, sebbene i postulati di Koch non potessero essere soddisfatti per molte di queste infezioni, ciò non ha impedito ai virologi pionieri di cercare virus in infezioni per le quali non è stato possibile trovare altre cause.
Batteriofagi
Scoperta I batteriofagi sono i virus che infettano e si replicano nei batteri. Furono scoperti all'inizio del XX secolo dal batteriologo inglese Frederick Twort (1877-1950). Ma prima di questo momento, nel 1896, il batteriologo Ernest Hanbury Hankin (1865-1939) riferì che qualcosa nelle acque del fiume Gange poteva uccidere il Vibrio cholerae, la causa del colera . L'agente nell'acqua potrebbe essere passato attraverso filtri che rimuovono i batteri ma è stato distrutto dall'ebollizione. Twort ha scoperto l'azione dei batteriofagi sui batteri stafilococchi. Notò che quando coltivate su agar nutriente alcune colonie dei batteri diventavano acquose o "vetrose". Ha raccolto alcune di queste colonie acquose e le ha passate attraverso un filtro Chamberland per rimuovere i batteri e ha scoperto che quando il filtrato veniva aggiunto a colture fresche di batteri, a loro volta diventavano acquose. Ha proposto che l'agente potrebbe essere "un'ameba, un virus ultramicroscopico, un protoplasma vivente o un enzima con il potere di crescita".
Félix d'Herelle (1873-1949) è stato un microbiologo franco-canadese principalmente autodidatta. Nel 1917 scoprì che "un antagonista invisibile", se aggiunto ai batteri su agar, avrebbe prodotto aree di batteri morti. L'antagonista, ora noto per essere un batteriofago, potrebbe passare attraverso un filtro di Chamberland. Ha accuratamente diluito una sospensione di questi virus e ha scoperto che le diluizioni più elevate (concentrazioni di virus più basse), invece di uccidere tutti i batteri, formavano aree discrete di organismi morti. Il conteggio di queste aree e la moltiplicazione per il fattore di diluizione gli hanno permesso di calcolare il numero di virus nella sospensione originale. Si rese conto di aver scoperto una nuova forma di virus e in seguito coniò il termine "batteriofago"."The antagonistic microbe can never be cultivated in media in the absence of the dysentery bacillus. It does not attack heat-killed dysentery bacilli, but is cultivated perfectly in a suspension of washed cells in physiological saline. This indicates that the anti dysentery microbe is an obligate bacteriophage". Felix d'Herelle (1917) An invisible microbe that is antagonistic to the dysentery bacillus (1917) Comptes rendus Acad. Sci. Paris Retrieved on 2 December 2010 Tra il 1918 e il 1921 d'Herelle scoprì diversi tipi di batteriofagi che potevano infettare diverse altre specie di batteri tra cui Vibrio cholerae . I batteriofagi sono stati annunciati come un potenziale trattamento per malattie come il tifo e il colera, ma la loro promessa è stata dimenticata con lo sviluppo della penicillina . Dall'inizio degli anni '70, i batteri hanno continuato a sviluppare resistenza agli antibiotici come la penicillina, e questo ha portato a un rinnovato interesse per l'uso dei batteriofagi per il trattamento di infezioni gravi.
Ricerche iniziali 1920-1940 D'Herelle ha viaggiato molto per promuovere l'uso dei batteriofagi nel trattamento delle infezioni batteriche. Nel 1928 divenne professore di biologia a Yale e fondò diversi istituti di ricerca. Era convinto che i batteriofagi fossero virus nonostante l'opposizione di batteriologi affermati come il premio Nobel Jules Bordet (1870-1961). Bordet sosteneva che i batteriofagi non erano virus ma solo enzimi rilasciati da batteri "lisogenici". Ha detto che "il mondo invisibile di d'Herelle non esiste".Quoted in: Ma negli anni '30, la prova che i batteriofagi erano virus fu fornita da Christopher Andrewes (1896-1988) e altri. Hanno dimostrato che questi virus differivano per dimensioni e proprietà chimiche e sierologiche. Nel 1940 fu pubblicata la prima micrografia elettronica di un batteriofago e questo mise a tacere gli scettici che avevano sostenuto che i batteriofagi erano enzimi relativamente semplici e non virus. Numerosi altri tipi di batteriofagi sono stati scoperti rapidamente e hanno dimostrato di infettare i batteri ovunque si trovino. Le prime ricerche furono interrotte dalla seconda guerra mondiale . d'Herelle, nonostante la sua cittadinanza canadese, fu internato dal governo di Vichy fino alla fine della guerra.
Era moderna