A história de como a vida começou na Terra se torna mais interessante quando os vírus entram em cena. Acredita-se que essas partículas microscópicas existam desde o aparecimento das primeiras células. Ao contrário das células vivas, os vírus consistem apenas em 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 vieram os vírus, como evoluíram 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 uma figura importante neste esforço. Em 2001, ele e a Universidade Macquarie no Departamento de Biologia de Sydney, Dr. Philip Bell, propuseram independentemente a teoria da origem do vírus nuclear celular, também conhecida como eucariogênese viral (um termo cunhado pelo Dr. Bell).
Esta hipótese sugere que o núcleo das células eucarióticas (células cujo núcleo é envolvido por uma membrana) pode ter evoluído a partir de um grande vírus de DNA, como o poxvírus, que infectou um ancestral antigo (um microrganismo unicelular). Em vez de destruir o seu hospedeiro, o vírus pode estabelecer uma presença estável no citoplasma. Com o tempo, provavelmente absorveu genes importantes da célula hospedeira e gradualmente transformou-se no que hoje reconhecemos como o núcleo das células eucarióticas. 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 a esta ideia cresceu com a descoberta de vírus gigantes de ADN em 2003. Quando estes vírus infectam células, constroem estruturas conhecidas como fábricas de vírus dentro do seu hospedeiro. Em alguns casos, estas fábricas estão rodeadas por membranas e servem como locais para a replicação do ADN, semelhante a uma versão primitiva do núcleo de uma célula. Esta semelhança reforça a ligação evolutiva proposta entre vírus e células complexas.
Nos últimos anos, os pesquisadores identificaram outros vírus gigantes de DNA. Entre eles estão membros da família Mamonoviridae, que infecta Acanthamoeba (um tipo de ameba, que é um microrganismo unicelular) e Clandestinovirus, um vírus intimamente relacionado que infecta Vermamoeba (outro tipo de ameba de uma família diferente).
Descoberta do Ushikuvírus
Um novo estudo publicado em Jornal de VirologiaO professor Takemura, do Instituto Nacional de Ciências Naturais do Japão (NINS), e colegas descreveram outro vírus gigante de DNA que infecta amebas. O vírus foi denominado Ushikuvírus em homenagem ao Lago Ushiku na província de Ibaraki, Japão, onde foi isolado, acrescentando mais evidências para apoiar a hipótese de origem de um vírus nuclear.
A equipe de pesquisa consistia no Sr. Narumi Hantori, estudantes de pós-graduação da Escola de Pós-Graduação em Ciências, TUS, Dr. incluindo Raymond Burton-Smith e o professor do NINS Kazuyoshi Murata.
“Os vírus gigantes podem ser chamados de um tesouro cujo mundo ainda não é totalmente compreendido. Uma das possibilidades futuras desta pesquisa é fornecer à humanidade uma nova perspectiva que conecte o mundo dos organismos com o mundo dos vírus”, disse o professor Takemura.
Estrutura única e técnica de transmissão
Os vírus gigantes são comuns na natureza, mas são difíceis de isolar. Eles são notavelmente diversos, tornando cada nova descoberta significativa. Os Ushikuvírus infectam vermamoeba, semelhantes aos clandestinovírus, e apresentam semelhanças estruturais com a família Mamnoviridae, particularmente os medusavírus. O Medusavírus é conhecido por sua forma icosaédrica e numerosos pequenos espinhos cobrindo a superfície do capsídeo.
No entanto, os ushikovírus também apresentam diferenças importantes. Isso desencadeia um efeito citopático distinto que faz com que as células infectadas de Vermomoeba cresçam anormalmente. A superfície do capsídeo possui múltiplas estruturas de pontas encimadas por uma capa única, com algumas extensões semelhantes a filamentos não vistas em meduvírus.
Outra diferença importante é como os vírus se replicam. Medusavírus e clandestinovírus se reproduzem dentro de um núcleo hospedeiro intacto. Em contraste, o Ushikuvírus quebra a membrana nuclear durante a replicação para produzir novas partículas virais. Este comportamento sugere uma possível ligação evolutiva entre vírus da família Mamonoviridae, que utilizam núcleos intactos como fábricas virais, e vírus gigantes, como o Pandoravírus, que rompem a membrana nuclear. Os cientistas acreditam que estas diferenças podem refletir a adaptação de diferentes hospedeiros ao longo do tempo.
Princípios da Evolução Eucariótica
Ao examinar estas variações estruturais e funcionais, os investigadores estão a obter informações sobre como os vírus gigantes divergem e como as suas interações com as células hospedeiras podem ter influenciado a evolução da vida eucariótica complexa.
“Espera-se que a descoberta de um novo vírus relacionado aos Mamonoviridae, o ‘ushikuvirus’, que possui um hospedeiro diferente, aumente o conhecimento e estimule a discussão sobre a evolução e a filogenia da família Mamonoviridae. Com isso, acredita-se que poderemos nos aproximar do mistério da evolução dos vírus eucarióticos ou eucariontes.” Takemura.
Potenciais implicações para a saúde
A descoberta de vírus gigantes infectados por amebas também pode ter valor prático. Algumas espécies de Acanthamoeba podem causar doenças graves, incluindo encefalite amebiana. Uma compreensão mais profunda de como o vírus gigante infecta e destrói a ameba poderia, em última análise, ajudar os investigadores a desenvolver novas abordagens para prevenir ou tratar estas infecções.
Dr. Masaharu Takemura é professor do Departamento de Educação Matemática e Científica da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade de Ciências de Tóquio, Japão. Sua pesquisa se concentra na biologia de vírus gigantes, eucariogênese viral e educação sobre vírus. Publicou mais de 120 artigos científicos e recebeu mais de 2.500 citações. Seus objetivos de longo prazo são esclarecer como os vírus gigantes e os eucariontes evoluíram e desenvolver materiais educacionais que melhorem a alfabetização sobre vírus.
Esta pesquisa foi apoiada pela bolsa JSPS/KAKENHI número 20H03078 e pelo Centro de Pesquisa Exploratória de Pesquisa Conjunta de Sistemas Vivos e de Vida (ExCELLS) (Programa ExCELLS No, 22EXC601-4).
