Virus: di batas kehidupan
Bukan sel, tetapi bisa memperbanyak diri di dalam sel. Apa sebenarnya virus?
Jenjang yang disarankan: SMP, SMA, kuliah.
Penjelasan untuk SD
Virus jauh lebih kecil daripada bakteri. Virus tidak bisa dilihat dengan mikroskop sekolah, hanya dengan mikroskop elektron yang sangat kuat.
Virus berbeda dari makhluk hidup lain. Virus bukan sel, tidak makan, dan tidak tumbuh. Virus hanya bisa memperbanyak diri jika masuk ke dalam sel makhluk hidup lain, misalnya sel tubuh manusia, hewan, tumbuhan, atau bakteri.
Beberapa penyakit karena virus: flu, cacar air, campak, dan demam berdarah. Virus demam berdarah (dengue) dibawa nyamuk Aedes aegypti. Nyamuk ini bertelur di air bersih yang tergenang, seperti bak mandi, vas bunga, dan kaleng bekas.
Cara melindungi diri:
- Imunisasi sesuai jadwal.
- Cuci tangan dengan sabun dan tutup mulut saat batuk atau bersin.
- Lakukan 3M Plus: menguras dan menutup tempat penampungan air, mendaur ulang barang bekas, ditambah mencegah gigitan nyamuk.
Ingat, obat antibiotik tidak bisa membunuh virus.
Poin kunci
- Virus lebih kecil dari bakteri dan bukan sel.
- Virus hanya bisa memperbanyak diri di dalam sel makhluk lain.
- Flu, campak, dan demam berdarah disebabkan virus.
- Imunisasi, cuci tangan, dan 3M Plus melindungi kita; antibiotik tidak membunuh virus.
Aktivitas
Buat poster 3M Plus untuk mencegah demam berdarah. Periksa tempat air di rumah atau sekolah bersama orang dewasa: adakah jentik nyamuk?
Penjelasan untuk SMP
Virus berukuran sekitar puluhan hingga ratusan nanometer, sehingga hanya terlihat dengan mikroskop elektron. Virus tidak tersusun atas sel: tidak memiliki sitoplasma, ribosom, maupun metabolisme sendiri.
Struktur virus:
- Materi genetik: DNA atau RNA (tidak keduanya sekaligus).
- Kapsid: selubung protein yang melindungi materi genetik.
- Pada sebagian virus, amplop berupa membran lemak dengan tonjolan protein di luar kapsid.
Bentuk virus beragam: bulat, batang, berbentuk polihedron, atau seperti bakteriofag (virus bakteri) yang memiliki kepala dan ekor.
Virus hanya dapat memperbanyak diri di dalam sel hidup (parasit intraseluler obligat). Virus menempel pada sel yang cocok, memasukkan materi genetiknya, lalu “membajak” sel untuk membuat virus-virus baru.
Penyakit akibat virus:
- Pada manusia: influenza, campak, cacar air, demam berdarah dengue, hepatitis B, HIV/AIDS, rabies, polio, dan COVID-19.
- Pada tumbuhan: penyakit mosaik pada tembakau dan tanaman lain.
- Cara penularan: percikan saat batuk dan bersin, sentuhan, gigitan nyamuk (dengue), darah dan cairan tubuh (HIV, hepatitis B), serta gigitan hewan (rabies).
Pencegahan: vaksinasi, mencuci tangan, etika batuk, pemberantasan sarang nyamuk dengan 3M Plus, dan menghindari kontak dengan darah orang lain. Antibiotik tidak efektif melawan virus; beberapa penyakit virus dapat diobati dengan obat antivirus.
Manfaat virus: bakteriofag dapat dipakai untuk membunuh bakteri tertentu, virus yang dilemahkan dipakai dalam vaksin, dan virus dimanfaatkan sebagai pengangkut gen dalam bioteknologi.
Karena virus tidak dapat berkembang biak sendiri tetapi memiliki materi genetik dan dapat berevolusi, banyak ilmuwan menyebutnya berada di batas antara hidup dan tak hidup.
Poin kunci
- Virus = materi genetik (DNA atau RNA) + kapsid, kadang beramplop.
- Virus adalah parasit intraseluler obligat.
- Penularan: percikan, sentuhan, nyamuk, darah, dan gigitan hewan.
- Vaksin mencegah, antibiotik tidak bekerja pada virus.
Aktivitas
Buat model virus dari kertas lipat berbentuk ikosahedron (kapsid) dengan benang di dalamnya (materi genetik). Lalu buka Laboratorium Skala Kehidupan dan bandingkan ukuran virus, bakteri, dan sel manusia.
Penjelasan untuk SMA
Replikasi virus pada bakteri (bakteriofag) dikenal dalam dua siklus:
- Siklus litik: (1) adsorpsi, fag menempel pada reseptor dinding bakteri; (2) penetrasi, DNA fag masuk; (3) sintesis, DNA bakteri dihancurkan dan sel dipaksa membuat DNA serta protein fag; (4) perakitan partikel fag baru; (5) lisis, sel pecah dan melepaskan ratusan fag.
- Siklus lisogenik: DNA fag bergabung dengan kromosom bakteri menjadi profag dan ikut tersalin setiap kali bakteri membelah. Dalam kondisi tertentu, profag keluar dan memasuki siklus litik.
Virus hewan dan manusia masuk ke sel melalui fusi membran atau endositosis; virus beramplop sering keluar dengan cara bertunas (budding) sehingga membawa sebagian membran sel inang. HIV adalah retrovirus: enzim transkriptase balik mengubah RNA virus menjadi DNA, lalu DNA itu disisipkan ke genom sel T helper sebagai provirus.
Klasifikasi virus tidak mengikuti tiga domain kehidupan karena virus bukan organisme seluler. Taksonomi virus diatur ICTV (Komite Internasional Taksonomi Virus) dengan tingkatan sendiri, termasuk famili, genus, dan spesies. Virus juga sering dikelompokkan menurut jenis asam nukleat dan cara membuat mRNA (sistem Baltimore).
Evolusi cepat: virus RNA bermutasi sangat cepat karena enzim penyalinnya jarang memperbaiki kesalahan. Perubahan kecil yang terus-menerus pada virus influenza (antigenic drift) membuat vaksin flu perlu diperbarui; percampuran segmen genom dua virus influenza yang berbeda (antigenic shift) dapat memicu pandemi.
Zoonosis adalah penyakit yang berpindah dari hewan ke manusia, misalnya rabies dari anjing, flu burung dari unggas, dan virus Nipah yang inang alaminya kelelawar buah genus Pteropus. Pendekatan One Health memadukan kesehatan manusia, hewan, dan lingkungan untuk mencegahnya.
Diagnosis penyakit virus memakai PCR (mendeteksi materi genetik), tes antigen (mendeteksi protein virus), dan tes antibodi.
Agen yang lebih sederhana dari virus: viroid (RNA melingkar kecil tanpa kapsid, menyerang tumbuhan) dan prion (protein yang salah lipat dan menular).
Poin kunci
- Siklus litik memecah sel; siklus lisogenik menyisipkan DNA fag sebagai profag.
- HIV memakai transkriptase balik.
- Taksonomi virus diatur ICTV, terpisah dari tiga domain kehidupan.
- Virus RNA cepat bermutasi; zoonosis dicegah dengan pendekatan One Health.
Aktivitas
Gambar diagram berdampingan siklus litik dan lisogenik. Tandai pada tahap mana DNA bakteri dihancurkan dan kapan DNA fag ikut tersalin bersama DNA bakteri.
Penjelasan untuk kuliah
Sistem Baltimore mengelompokkan virus menurut genom dan jalur pembentukan mRNA: I DNA untai ganda (herpes, poks); II DNA untai tunggal (parvovirus); III RNA untai ganda (rotavirus); IV RNA untai tunggal positif (polio, dengue, SARS-CoV-2); V RNA untai tunggal negatif (influenza, campak, rabies); VI RNA dengan transkripsi balik (HIV); VII DNA untai ganda dengan transkripsi balik (hepatitis B). Taksonomi ICTV kini juga memakai tingkatan di atas famili, disusun terutama dari kekerabatan protein kunci seperti polimerase dan protein kapsid.
Asal-usul virus masih diperdebatkan: hipotesis regresif (penyederhanaan dari sel), hipotesis “melarikan diri” (potongan genom sel yang menjadi mandiri), dan hipotesis virus-lebih-dulu. Virus raksasa seperti Mimivirus, yang genomnya lebih besar daripada sebagian bakteri, mengaburkan batas antara virus dan sel.
Virus dalam genom kita: retrovirus endogen menyusun sekitar 8% genom manusia. Sebagian telah “dijinakkan”; contohnya gen sinsitin, yang berasal dari protein amplop retrovirus, berperan dalam pembentukan plasenta.
Ekologi virus: virus diperkirakan merupakan entitas biologis paling melimpah di bumi. Di laut, fag membunuh sebagian besar bakteri setiap hari, melepaskan bahan organik kembali ke air (viral shunt) dan memengaruhi daur karbon serta nutrien.
Dinamika evolusi: tingginya laju mutasi virus RNA membuat populasi virus berupa awan varian (kuasispesies). Laju mutasi yang terlalu tinggi dapat menyebabkan katastrofe galat, prinsip yang dimanfaatkan beberapa obat antivirus.
Pengendalian dengue di Indonesia: uji acak berkelompok di Yogyakarta (dipublikasikan 2021) melepaskan nyamuk Aedes aegypti yang membawa bakteri Wolbachia galur wMel, yang menghambat perkembangan virus dengue di tubuh nyamuk. Di wilayah intervensi, kasus dengue terkonfirmasi turun dengan efikasi protektif sekitar 77%, dan rawat inap karena dengue sekitar 86%.
Terapan: terapi fag untuk infeksi bakteri yang resisten antibiotik, vektor virus dalam terapi gen dan vaksin, serta sistem CRISPR yang ditemukan sebagai pertahanan bakteri terhadap fag.
Poin kunci
- Sistem Baltimore: tujuh kelompok menurut genom dan jalur mRNA.
- Retrovirus endogen menyusun sekitar 8% genom manusia.
- Fag menggerakkan daur nutrien di laut (viral shunt).
- Wolbachia wMel di Yogyakarta menurunkan dengue sekitar 77%.
Aktivitas
Klasifikasikan virus dengue, influenza, HIV, hepatitis B, rotavirus, herpes simpleks, dan parvovirus B19 ke kelompok Baltimore. Jelaskan cara setiap kelompok membuat mRNA dan implikasinya bagi rancangan obat antivirus.