A história da origem da vida na Terra torna-se ainda mais interessante quando surgem vírus. Acredita-se que essas partículas microscópicas existam desde as primeiras células. Ao contrário das células vivas, os vírus são compostos apenas de material genético e não podem produzir proteínas por si próprios. Como as proteínas são essenciais para a atividade e sobrevivência celular, os vírus são completamente dependentes das células hospedeiras para funcionar.
Durante décadas, os cientistas tentaram compreender de onde vêm os vírus, como evoluem e como se enquadram na árvore da vida. O professor Masaharu Takemura, da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade de Ciências de Tóquio (TUS), no Japão, tem sido um líder neste trabalho. Em 2001, ele e o Dr. Philip Bell, do Departamento de Ciências Biológicas da Universidade Macquarie em Sydney, propuseram independentemente a teoria da origem dos vírus nucleares, também conhecida como eucariogênese viral (um termo cunhado pelo Dr. Bell).
Esta hipótese sugere que o núcleo das células eucarióticas (células com núcleos ligados à membrana) pode ter se originado de um grande vírus de DNA, como o poxvírus que infectou ancestrais arqueais (microrganismos unicelulares). O vírus pode ter se tornado estável no citoplasma em vez de destruir seu hospedeiro. Com o tempo, provavelmente absorveu genes importantes da célula hospedeira e gradualmente transformou-se no que hoje consideramos o núcleo de uma célula eucariótica. Se estiver correta, esta teoria significa que os vírus podem ter desempenhado um papel central no surgimento da vida complexa.
Vírus gigantes de DNA e fábricas de vírus
O apoio à ideia cresceu em 2003 com a descoberta de vírus gigantes de DNA. Quando esses vírus infectam as células, eles criam estruturas chamadas fábricas de vírus dentro do hospedeiro. Em alguns casos, estas fábricas estão rodeadas por membranas e servem como locais para a replicação do ADN, semelhante à versão original do núcleo celular. Esta semelhança fortalece a ligação evolutiva proposta entre vírus e células complexas.
Nos últimos anos, os pesquisadores descobriram mais vírus de DNA gigantes. Estes incluem membros da família Equimonoviridae, que infecta Acanthamoeba, um microrganismo unicelular que é um tipo de ameba, e o vírus intimamente relacionado Cryptovirus, que infecta Amoeba, outra ameba de uma família diferente.
Descoberta do vírus da biblioteca bovina
Em um novo estudo publicado na revista Science Jornal de VirologiaO professor Takemura e colaboradores do Instituto Nacional de Ciências Naturais (NINS) do Japão descrevem outro vírus gigante de DNA que infecta amebas. O vírus, denominado “ushikuvirus” em homenagem ao Lago Ushiku na província de Ibaraki, no Japão, onde foi isolado, fornece mais evidências para apoiar a hipótese da origem dos vírus nucleares.
A equipe de pesquisa inclui o Sr. Narumi Hantori, alunos de mestrado da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Enlightenment University, bem como o Dr. Raymond Burton-Smith e o professor Kazuyoshi Murata do NINS.
“Pode-se dizer que os vírus gigantes são um tesouro, e seu mundo ainda não é totalmente compreendido. Uma das possibilidades futuras desta pesquisa é fornecer aos humanos uma nova perspectiva que conecte o mundo dos organismos e o mundo dos vírus”, disse o professor Takemura.
Estrutura única e estratégia de infecção
Os vírus gigantes são comuns na natureza, mas isolá-los é difícil. Eles também são incrivelmente diversos, tornando cada nova descoberta significativa. Os vermes que infectam vírus bovinos são semelhantes aos criptovírus e compartilham semelhanças estruturais com a família Equimonoviridae, particularmente os Medusavírus. O Medusavírus é conhecido por sua forma icosaédrica e pelos numerosos espinhos curtos que cobrem a superfície de seu capsídeo.
No entanto, o ushikovirus também apresenta diferenças importantes. Induz efeitos citopáticos pronunciados, levando ao aumento anormal das células amebianas infectadas. A superfície do capsídeo contém múltiplas estruturas pontiagudas encimadas por gorros únicos, alguns dos quais possuem extensões filamentosas não vistas em vírus de águas-vivas.
Outra diferença importante é como o vírus se replica. Os medusavírus e os vírus crípticos multiplicam-se dentro do núcleo das células hospedeiras intactas. Em contraste, o ushikovírus destrói o envelope nuclear durante a replicação, produzindo novas partículas virais. Este comportamento sugere uma possível ligação evolutiva entre os vírus mastoviridae, que utilizam o núcleo celular intacto como fábrica viral, e vírus gigantes como o Pandoravírus, que rompem a membrana nuclear. Os cientistas acreditam que estas diferenças podem refletir a adaptação a diferentes hospedeiros ao longo do tempo.
Pistas para a evolução eucariótica
Ao examinar estas mudanças estruturais e funcionais, os investigadores estão a obter insights sobre como os vírus gigantes se diversificaram e como as suas interações com as células hospedeiras influenciaram a evolução da vida eucariótica complexa.
“Espera-se que a descoberta de um novo vírus relacionado aos Mastoviridae, o ‘ushikuvirus’, que possui um hospedeiro diferente, aumente o conhecimento e estimule discussões sobre a evolução e filogenia dos Mastaviridae. Portanto, acredita-se que poderemos nos aproximar dos mistérios da evolução eucariótica e dos mistérios dos vírus gigantes”, disse o professor Takemura.
Potencial impacto na saúde
A descoberta de vírus gigantes que infectam amebas também pode ter valor prático. Certas espécies de Acanthamoeba podem causar doenças graves, incluindo encefalite amebiana. Uma compreensão mais profunda de como os vírus gigantes infectam e destroem a ameba poderia, em última análise, ajudar os investigadores a desenvolver novas formas de prevenir ou tratar estas infecções.
Dr. Masaharu Takemura é professor do Departamento de Educação Matemática e Científica, Escola de Pós-Graduação em Ciências, Universidade de Ciências de Tóquio, Tóquio, Japão. Sua pesquisa se concentra na biologia de vírus gigantes, eucariogênese viral e educação viral. Publicou mais de 120 artigos científicos e foi citado mais de 2.500 vezes. Seus objetivos de longo prazo são elucidar como os vírus gigantes e eucariontes evoluíram e produzir materiais educacionais que melhorem o conhecimento sobre os vírus.
Esta pesquisa foi apoiada pela concessão JSPS/KAKENHI nº 20H03078 e pela pesquisa conjunta do Centro de Exploração de Vida e Sistemas Vivos (ExCELLS) (Programa ExCELLS nº 22EXC601-4).
