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Além das pandemias: de onde os vírus vieram e qual sua importância na evolução das espécies?

03.08.2020

Por: Mell

Autora: Mellanie F. Dutra (@mellziland)

Revisão: Marcelo Bragatte (@marcelobragatte), Melissa Markoski (@melmarkoski)

Um dos mistérios que mais despertam atenção na comunidade científica é o surgimento ou os surgimentos dos vírus. Possivelmente, isso seja considerado um dos principais enigmas juntamente com a origem da vida. Talvez as respostas estejam atreladas ou, ainda, as pistas sobre uma indiquem caminhos para se entender a outra. De qualquer forma, convivemos com os vírus há menos tempo do que a existência deles no planeta. Sabemos que os vírus têm um papel importante na própria evolução das espécies e, em relação à espécie humana, não seria diferente. Assim, hoje vamos discutir sobre os vírus de um ponto de vista evolutivo.

Existem três principais hipóteses correntes da origem dos vírus: 1) a hipótese progressiva; 2) a hipótese regressiva e a 3) a hipótese do vírus “primeiro”. Na primeira hipótese, a origem do vírus se daria por um processo progressivo, em que alguns elementos genéticos, ditos “móveis”, teriam a capacidade de sair de uma célula e entrar em outra. Esse componente se assemelha muito a outro que normalmente encontramos nas células, os chamados retrotransposons. Retro o quê? Então… Estima-se que os retrotransposons constituam 42% do genoma humano e, ainda por cima, eles têm a capacidade de se mover dentro do genoma! Esses elementos genéticos se assemelham muito aos retrovírus, que são vírus constituídos de RNA (como o vírus do HIV, entre outros), e que são capazes de codificar uma enzima chamada transcriptase reversa, a qual sintetiza um DNA a partir do seu RNA. A partir desse DNA,  eles se tornam capazes de se integrar ao nosso próprio  DNA (o que é denominado ciclo lisogênico viral). Além disso, muito provavelmente e, de acordo com essa hipótese, esses materiais genéticos móveis poderiam ser capazes de sintetizar certas proteínas estruturais, dentro da célula infectada por eles, permitindo com que eles saiam e consigam infectar outras células (o chamado ciclo lítico viral). 

Diferente da hipótese progressiva, também temos a hipótese regressiva ou redutiva. Nessa hipótese, teoriza-se que os vírus existentes podem ter evoluído a partir de organismos mais complexos, possivelmente de vida livre, os quais perderam informações genéticas ao longo do tempo, direcionando a sua abordagem para infectar/parasitar células para poder seguir se multiplicando (replicando). Após a descoberta do famoso “vírus gigante”, o Mimivírus, observou-se, ao analisar o conteúdo do seu genoma, que ele contém um repertório relativamente grande de genes associados os processo de tradução (quando o RNA mensageiro é convertido em proteínas), podendo ser um remanescentes de um sistema ancestral mais complexo. 

Por fim, temos a hipótese do vírus primeiro. Nas primeiras duas hipóteses, assume-se que um organismo ancestral existiu antes do vírus. Mas, e se o vírus surgiu primeiro? Em 2005, um grupo de pesquisadores postulou que os vírus poderiam ter existido em um mundo pré-celular (ou seja, antes das primeiras células) como unidades auto-replicantes (capazes de se replicarem, ou se multiplicarem, sozinhos). A seleção natural de Darwin, que explica como o mais apto sobrevive, alinha-se com todas as propostas: a permanência dos mais estáveis é uma lei geral em qualquer campo da ciência (física, química ou biológica); e um padrão nestas abordagens é o escalonamento de complexidade. A partir do aumento da complexidade desses organismos auto-replicantes, as primeiras células podem ter surgido como fruto de uma organização mais complexa. Assim, muitos pesquisadores da área teorizam que as primeiras moléculas auto-replicadoras consistiram em RNA (fita simples), e não DNA (fita dupla), o que faz todo o sentido no quesito complexidade. Um exemplo disso está relacionado ao fato de que se sabe que algumas moléculas de RNA podem ter funções enzimáticas, ou seja, capazes de realizar reações químicas, como as ribozimas, ocasionalmente possibilitando a formação de membranas e paredes celulares, o que acaba criando ambientes diferenciados. É possível, de acordo com essa hipótese, que essas moléculas de RNA auto-replicadoras, eventualmente após o estabelecimento das primeiras células formadas, possam ter desenvolvido uma capacidade de infectar, posteriormente, esses ambientes diferentes. Será que os vírus de fita simples de RNA poderiam ser descendentes desses RNA auto-replicadores? Fica o questionamento!

Independentemente de sua origem, a capacidade dos vírus de introduzir seu material genético no genoma de outros organismos contribuiu para a sua replicação e ao acaso a evolução desses mesmos organismos invadidos. Na verdade, 8% do nosso genoma compreende um material genético que remete a uma atividade que é proveniente de DNA “parasita”, em grande parte, de origem viral, caracterizando uma dinâmica de troca gênica atribuída há pelo menos 450 milhões de anos. E as coisas passam a ficar ainda mais curiosas quando voltamos nosso olhar para o nosso genoma: há o caso de um gene chamado sincitina (descoberto por um grupo de pesquisadores), expresso (ativo) somente na placenta (um tecido formado exclusivamente na gestação, com função crucial para o desenvolvimento do feto), e que possui alta similaridade com sequências gênicas de retrovírus. Alguns outros estudos posteriores propuseram que a relevância biológica da sincitina se relaciona com um papel auxiliar de impedimento do sistema imunológico da mãe em atacar o feto em formação, o que também é muito parecido com a função gênica de um retrovírus. Em 2016, um grupo de pesquisadores descobriu que retrovírus endógenos do genoma humano, os quais têm como origem vírus que infectaram nossos ancestrais há mais ou menos 45 a 60 milhões de anos, interagem com genes do nosso corpo. Um exemplo é a função de detecção de interferons, um sinal importante de alerta do nosso organismo à infecção viral. Esse gene força as células infectadas a entrarem em um processo de morte celular, impedindo que a infecção se espalhe. Agente duplo, não é? Um vírus ajudando nossas células a combater outros vírus. As extensões dessa parceria complexa são muitas! De acordo com um estudo publicado na revista Neuron, uma proteína derivada de um antigo retrotransposon, teve uma participação relevante para mediar as comunicações entre as células do sistema nervoso, principalmente na forma como essas comunicações se remodelam e se adaptam, um fenômeno conhecido como plasticidade. Essa molécula é transportada de um neurônio para outro através de vesículas extracelulares, ou seja, “pacotinhos” que reúnem capsídeos, que são pequenos envelopes com sequências de RNA mensageiro, contendo a informação dessa proteína em questão. De acordo com a professora Maria Silvia Viccari Gatti, do Instituto de Biociências (IB) da Unicamp, “Milhares de bactérias e vírus vivem no nosso organismo e ao nosso redor onde, apenas 1% deles tem caráter patogênico e são causadores de doenças; os outros 99%  são inócuos ou benéficos aos seres humanos e outros seres vivos”.

Ainda que os vírus tenham participado, ou até mesmo sido responsáveis, por grandes conquistas evolutivas da nossa espécie, eles também têm um papel importante em aspectos negativos, dado que nossa co-existência muitas vezes não é benéfica. Isso é facilmente exemplificado quado observamos um vírus tornar-se epidêmico ou pandêmico, responsabilizado pela morte de centenas a milhares de pessoas, como é o caso do SARS-CoV-2 e da pandemia causada por ele. Adicionalmente, os vírus ainda podem auxiliar no caos genético que acontece em células cancerígenas, em distúrbios relacionados ao envelhecimento e em condições neurológicas. Nesse último texto citado, inclusive, Paolo Mita da NYU School of Medicine em Nova Iorque, chama os vírus de “aminimigos”, uma alusão aos seus papéis benéficos e maléficos na nossa espécie. De acordo com ele “no curto prazo, eles são nossos inimigos. Por outro lado, se você estiver olhando através do tempo, esses elementos são uma força poderosa da evolução, sendo ainda ativos em nossa espécie hoje”. 

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