direita|miniaturadaimagem| Micrografia eletrônica das partículas em forma de bastonete do vírus do mosaico do tabaco que são muito pequenas para serem vistas em um microscópio de luz Apesar dos avanços na prevenção de doenças virais, como a vacinação de Edward Jenner contra a varíola no final do século XVIII, a natureza dos vírus permaneceu desconhecida até o final do século XIX. A palavra "vírus" vem do latim e originalmente significava "veneno" ou "fluido viscoso".
A história da virologia - o estudo científico dos vírus e das infecções que eles causam - começou nos últimos anos do século XIX. Embora Louis Pasteur e Edward Jenner tenham desenvolvido as primeiras vacinas para proteção contra infecções virais, eles não sabiam da existência de vírus.
Em 1884, o microbiologista francês Charles Chamberland inventou um filtro (conhecido hoje como filtro Chamberland-Pasteur) com poros menores que as bactérias. Assim, ele podia passar uma solução contendo bactérias pelo filtro e removê-las completamente da solução. No entanto, experimentos posteriores demonstraram que certos agentes patogênicos eram capazes de atravessar esses dispositivos, desafiando a lógica da época de que as bactérias seriam os menores seres vivos possíveis.
Em 1892, Dmitri Ivanovski usou um desses filtros para mostrar que a seiva de uma planta de tabaco doente permanecia infecciosa para as plantas de tabaco saudáveis, apesar de ter sido filtrada. Martinus Beijerinck chamou a substância infecciosa filtrada de "vírus" e essa descoberta é considerada o princípio da virologia.
A subsequente descoberta e caracterização parcial de bacteriófagos por Frederick Twort e Félix d'Herelle fortificou ainda mais o campo e, no início do século XX, muitos vírus foram descobertos. Em 1926, Thomas Milton Rivers definiu os vírus como parasitas obrigatórios. Wendell Meredith Stanley demonstrou que os vírus são partículas, em vez de um fluido, e a invenção do microscópio eletrônico em 1931 permitiu que suas estruturas complexas fossem visualizadas.
Pioneiros miniaturadaimagem|248x248px| Adolf Mayer em 1875 alt=An old, bespectacled man wearing a suit and sitting at a bench by a large window. The bench is covered with small bottles and test tubes. On the wall behind him is a large old-fashioned clock below frick u which are four small enclosed shelves on which sit many neatly labelled bottles.|miniaturadaimagem|251x251px| Martinus Beijerinck em seu laboratório em 1921. Apesar de seus outros sucessos, Louis Pasteur (1822-1895) foi incapaz de encontrar um agente causador da raiva e especulou sobre um patógeno pequeno demais para ser detectado usando um microscópio. Em 1884, o microbiologista francês Charles Chamberland (1851–1931) inventou um filtro - conhecido hoje como filtro de Chamberland - que tinha poros menores que bactérias. Assim, ele poderia passar uma solução contendo bactérias pelo filtro e removê-las completamente da solução.
Em 1876, Adolf Mayer, que dirigia a Estação Experimental Agrícola em Wageningen, foi o primeiro a mostrar que o que chamou de "Doença do Mosaico do Tabaco" era infecciosa. Ele achava que a doença era causada por uma toxina ou uma bactéria muito pequena. Mais tarde, em 1892, o biólogo russo Dmitri Ivanovski (1864–1920) usou um filtro de Chamberland para estudar o que hoje é conhecido como o vírus do mosaico do tabaco. Seus experimentos mostraram que extratos de folhas esmagadas de plantas de tabaco infectadas permanecem infecciosos após a filtração. Ivanovski sugeriu que a infecção pode ser causada por uma toxina produzida por uma bactéria, mas não deu continuidade à ideia.
Em 1898, o microbiologista holandês Martinus Beijerinck (1851–1931), professor de microbiologia da Escola Agrícola de Wageningen, repetiu os experimentos de Adolf Mayer e se convenceu de que o filtrado continha uma nova forma de agente infeccioso. Ele observou que o agente se multiplicava apenas nas células em divisão e chamou-o de contagium vivum fluidum (germe vivo solúvel) e reintroduziu a palavra vírus. Beijerinck sustentou que os vírus eram de natureza líquida, uma teoria mais tarde desacreditada pelo bioquímico e virologista norte-americano Wendell Meredith Stanley (1904-1971), que provou que eles eram de fato partículas. No mesmo ano, 1898, Friedrich Loeffler (1852–1915) e Paul Frosch (1860–1928) passaram o primeiro vírus animal por um filtro semelhante e descobriram a causa da febre aftosa.
O primeiro vírus humano a ser identificado foi o vírus da febre amarela. Em 1881, Carlos Finlay (1833–1915), um médico cubano, primeiro conduziu e publicou uma pesquisa que indicava que os mosquitos carregavam a causa da febre amarela, uma teoria comprovada em 1900 por uma comissão chefiada por Walter Reed (1851–1902). Durante 1901 e 1902, William Crawford Gorgas (1854–1920) organizou a destruição dos habitats de reprodução dos mosquitos em Cuba, o que reduziu drasticamente a prevalência da doença. Posteriormente, Gorgas organizou a eliminação dos mosquitos do Panamá, o que permitiu a abertura do Canal O vírus foi finalmente isolado por Max Theiler (1899–1972) em 1932, que desenvolveu uma vacina bem-sucedida.
Não foi até a invenção do microscópio eletrônico em 1931 pelos engenheiros alemães Ernst Ruska (1906-1988) e Max Knoll (1887-1969),From que as partículas de vírus, especialmente os bacteriófagos, mostraram ter estruturas complexas. Os tamanhos dos vírus determinados usando este novo microscópio se encaixaram bem com aqueles estimados por experimentos de filtração. Esperava-se que os vírus fossem pequenos, mas a variedade de tamanhos foi uma surpresa. Alguns eram apenas um pouco menores do que as menores bactérias conhecidas, e os vírus menores eram de tamanhos semelhantes a moléculas orgânicas complexas.
Em 1935, Wendell Stanley examinou o vírus do mosaico do tabaco e descobriu que era composto principalmente de proteína. Em 1939, Stanley e Max Lauffer (1914) separaram o vírus em proteína e ácido nucléico, que foi mostrado pelo colega de pós-doutorado de Stanley, Hubert S. Loring, ser especificamente RNA. A descoberta do RNA nas partículas foi importante porque em 1928 Fred Griffith (c.1879–1941) forneceu a primeira evidência de que seu semelhante, o DNA, formava genes.
Bacteriófagos esquerda|miniaturadaimagem| Bacteriófago
Descoberta No início do século XX, o médico americano Walter Reed demonstrou que a febre amarela era causada por um vírus filtrável transmitido por mosquitos. Essa foi a primeira prova de que um vírus poderia causar doenças em seres humanos e ser transmitido por um vetor biológico.
Um dos marcos mais importantes ocorreu entre 1915 e 1917, quando o bacteriologista inglês Frederick Twort e o microbiologista franco-canadense Félix d'Herelle descobriram, de forma independente, os vírus que infectam bactérias, que d'Herelle chamou de bacteriófagos (comedores de bactérias). Os bacteriófagos, ou simplesmente fagos, são vírus capazes de infectar e se replicar em bactérias. São considerados os principais predadores naturais desses micro-organismos e estão entre as entidades biológicas mais abundantes do planeta. Estima-se que ocorram aproximadamente 10²³ infecções bacterianas por fagos a cada segundo.
A primeira observação relacionada à atividade de bacteriófagos é, entretanto, controversa. Em 1896, o bacteriologista britânico Ernest Hanbury Hankin relatou que águas dos rios Ganges e Yamuna, na Índia, apresentavam atividade bactericida contra Vibrio cholerae, agente causador da cólera. A atividade permanecia mesmo após a água atravessar filtros capazes de reter bactérias, mas era perdida após fervura. Embora posteriormente esse fenômeno tenha sido relacionado à possível presença de bacteriófagos, as evidências disponíveis não foram suficientes para demonstrar de maneira conclusiva que fagos eram os responsáveis pela atividade observada.
A descoberta dos bacteriófagos é tradicionalmente atribuída ao bacteriologista inglês Frederick Twort e ao microbiologista franco-canadense Félix d'Herelle. Em 1915, Twort descreveu um agente filtrável capaz de produzir alterações e inibir o crescimento de culturas bacterianas, embora não tenha determinado com precisão sua natureza. d'Herelle também demonstrou que os fagos eram capazes de se multiplicar na presença de células bacterianas suscetíveis, estabelecendo bases importantes para a compreensão de sua natureza biológica.
Após essas descobertas, d'Herelle passou a investigar a utilização dos fagos como agentes de controle bacteriano e como alternativa terapêutica para infecções. Já nas primeiras décadas do século XX foram realizados experimentos em animais e seres humanos, dando origem à chamada fagoterapia. Em 1923, George Eliava, colaborador de d'Herelle, fundou em Tbilisi, na Geórgia, uma instituição dedicada ao estudo dos bacteriófagos que posteriormente se tornaria o atual Instituto Eliava.
Apesar do entusiasmo inicial, a fagoterapia perdeu espaço em grande parte do mundo ocidental a partir das décadas seguintes. A variabilidade dos resultados, as limitações metodológicas da época e, principalmente, o desenvolvimento e a ampla utilização dos antibióticos contribuíram para essa mudança. Após a descoberta da penicilina por Alexander Fleming, em 1928, e sua posterior introdução na prática clínica, os antibióticos passaram a dominar o tratamento das infecções bacterianas.
Entretanto, a pesquisa e a utilização terapêutica dos bacteriófagos permaneceram ativas em algumas regiões do Leste Europeu e da antiga União Soviética, especialmente na Geórgia e na Polônia. Instituições como o Instituto Eliava, em Tbilisi, e o Instituto Hirszfeld de Imunologia e Terapia Experimental, na Polônia, mantiveram programas de pesquisa em fagoterapia durante grande parte do século XX.
Além da importância terapêutica, o estudo dos bacteriófagos teve papel fundamental no desenvolvimento da genética e da biologia molecular. Por serem relativamente simples e de fácil manipulação experimental, os fagos foram utilizados em diversos experimentos que contribuíram para a compreensão da estrutura e função dos genes, da replicação do DNA e dos mecanismos de transferência genética entre bactérias.
Século XX No final do século XIX, os vírus eram definidos em termos de infectividade, capacidade de filtragem e necessidade de hospedeiros vivos. Até então, os vírus só haviam sido cultivados em plantas e animais, mas em 1906, Ross Granville Harrison (1870–1959) inventou um método para o crescimento de tecido na linfa, e, em 1913, E. Steinhardt, C. Israeli, e R. A. Lambert usaram este método para cultivar o vírus vaccinia em fragmentos de tecido da córnea de porquinho da índia. Em 1928, H. B. e M. C. Maitland cultivaram o vírus vaccinia em suspensões de rins de galinha picados. Seu método não foi amplamente adotado até a década de 1950, quando o poliovírus foi cultivado em grande escala para a produção de vacinas. Em 1941-1942, George Hirst (1909-1994) desenvolveu testes baseados na hemaglutinação para quantificar uma ampla gama de vírus, bem como anticorpos específicos para vírus no soro.
A Era de Ouro: Visualização e Estrutura Até a década de 1930, a estrutura física dos vírus permanecia um mistério, pois eles eram invisíveis ao microscópio óptico. Isso mudou com dois avanços tecnológicos fundamentais:
Cristalografia de raios X: Em 1935, Wendell Stanley conseguiu cristalizar o vírus do mosaico do tabaco e descobriu que ele era composto predominantemente de proteína. Pouco depois, descobriu-se que os vírus também continham RNA ou DNA. Microscopia Eletrônica: Em 1939, os engenheiros alemães Ernst Ruska e Max Knoll obtiveram as primeiras imagens de vírus utilizando o microscópio eletrônico, provando que os vírus eram partículas físicas reais e não um fluido fluido.
Segunda Metade do Século XX: Genética e Vacinas Com o entendimento de que os vírus carregavam informações genéticas, a virologia tornou-se a ferramenta principal para entender a vida em nível molecular.