Wirusy definiuje się (def. Andrégo Lwoffa) jako zakaźne nukleoproteiny, zdolne do powielania swojego materiału genetycznego w zainfekowanych przez nie komórkach. Zbudowane są z komponentów białkowych oraz nukleinowych. Samodzielnie nie są zdolne do wytwarzania enzymów. Nie wykazują również żadnych innego rodzaju funkcji życiowych. Z tego względu w pewnym stopniu można o nich myśleć jako o bardzo skomplikowanych cząsteczkach organicznych.

Wirusy posiadają jednak pewne cechy charakterystyczne dla organizmów żywych. Mogą się powielać (oczywiście nie samodzielnie) oraz ewoluować dzięki mechanizmom zapewniającym im zmienność genetyczną. Czasami opisuje się je z tych względów jako „organizmy na skraju życia”. Wirusy infekują wszystkie rodzaje form życia występujących na Ziemi: rośliny, zwierzęta, grzyby oraz inne mikroorganizmy. W procesie ewolucji odegrały ważną rolę nośnika informacji genetycznej. Transportują fragmenty DNA lub RNA pomiędzy komórkami, tym samym uczestnicząc w horyzontalnym transferze genów. Proces ten prowadzi do nabywania przez zainfekowane organizmy nowych cech. Wirusy istotnie przyczyniły się do ewolucyjnego rozwoju zwierząt i roślin. Część materiału genetycznego ssaków pochodzi od wirusów. Ocenia się, że jest to od 5 do 10% genomu, w zależności od gatunku.

Pojawienie się wirusów na Ziemi

Ważnym pytaniem jest to, skąd w ewolucyjnej historii życia na Ziemi wzięły się wirusy? Odpowiedź na to pytanie nie jest pewna. Logicznym może się wydawać, że wirusy, które są z definicji niezdolne do samodzielnego namnażania, powinny pojawić się w momencie, gdy na Ziemi istniały już pierwsze żywe komórki. Istnieje jednak hipoteza „Pierwotnego wirusa”, która zakłada coś przeciwnego. Zgodnie z tą koncepcją samolubne elementy genetyczne były pierwszymi formami przypominającymi organizmy żywe, jakie pojawiły się na Ziemi. W erze przedkomórkowej samoreplikujące się cząsteczki RNA ewoluowały stopniowo w kierunku tego, co dziś nazywamy wirusami. W momencie pojawienia się komórek żywych przekształciły się w wewnątrzkomórkowe pasożyty. Hipoteza „Pierwotnego wirusa” znajduje potwierdzenie w filogenetyce.

Istnieje kolejna ważna koncepcja, która zakłada, że wirusy wyewoluowały z plazmidów. Chodzi tutaj o koliście zamknięte fragmenty DNA bakterii wykorzystywane przez nie do wymieniania się informacją genetyczną. Pomysł ten jest nazywany hipotezą „Ucieczki”. Zgodnie z tą koncepcją plazmidy, które przestały spełniać swoje funkcje w pierwotnej komórce, uciekły z jej kontroli, a następnie nabyły umiejętność infekowania innych komórek.

Według trzeciej z hipotez wirusy są pierwotnymi komórkami, które w procesie ewolucji ograniczyły część swoich funkcji. Straciły zdolność do replikacji, przystosowując się do bycia skutecznymi pasożytami. Początkowo mogły być małymi komórkami, wykorzystującymi większe komórki. Z czasem geny, które były zbędne przy ich pasożytniczym trybie funkcjonowania, zostały utracone. Przykładowo rickettsia i chlamydia to bakterie, które podobnie jak wirusy, mogą rozmnażać się tylko w komórkach gospodarza. Koncepcja ta nazywana jest hipotezą „Regresji”.

Ciekawe jest, że wszystkie trzy hipotezy nie wykluczają się wzajemnie. Istnieje możliwość, że różne typy wirusów pojawiły się na Ziemi w odmienny sposób. Większość naukowców uważa jednak, że istniał przodek wspólny dla wszystkich. Wskazują na to podstawowe struktury podobne u znanych nam wirusów.

Ewolucja wirusów

Mutacje w genomie wirusa pojawiają się często w momencie infekowania komórek gospodarza oraz procesie namnażania. Sprawia to, że nabywa on nowe cechy. Zmiany te są jednak losowe. Czasami bywają one dla wirusa korzystne. Może on w ten sposób zdobywać większą zjadliwość, zdarza się jednak, że mutacja go unieszkodliwi. Pomiędzy pasożytami wewnątrzkomórkowymi a nosicielami od miliardów lat trwa „wyścig zbrojeń”. Wirusy, ewoluując, uczą się jak najsprawniej wnikać do organizmu gospodarza. Nosiciele natomiast, jak tego ataku uniknąć. Patogeny infekcyjne ze swej natury nie dążą do śmierci gospodarzy. Zabijając wszystkich nosicieli, same również by wyginęły. Głównym celem wirusów jest skuteczne namnażanie.