A história de como a vida começou na Terra torna-se ainda mais intrigante quando os vírus entram em cena. Acredita-se que essas partículas microscópicas existam desde as 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, o funcionamento dos vírus é completamente dependente das células hospedeiras.
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), Japão, foi uma figura importante neste trabalho. Em 2001, ele e o Dr. Philip Bell, do Departamento de Ciências Biológicas da Universidade Macquarie em Sydney, propuseram independentemente uma 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 está ligado por uma membrana) pode ter se originado de um grande vírus de DNA, como o poxvírus, que infectou o ancestral das archaea (microrganismos unicelulares). 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 evoluiu para o que hoje reconhecemos como o núcleo da célula eucariótica. Se esta teoria estiver correta, significa que os vírus poderiam ter desempenhado um papel importante no surgimento da vida complexa.
Vírus gigantes de DNA e fábricas de vírus
O apoio a esta ideia cresceu em 2003 com a descoberta de vírus gigantes de DNA. Quando esses vírus infectam células, eles constroem estruturas conhecidas como fábricas de vírus dentro de seus hospedeiros. Em alguns casos, estas fábricas estão rodeadas por membranas e servem como locais de replicação do ADN, assemelhando-se a uma versão primitiva do núcleo celular. Esta semelhança fortaleceu a relação evolutiva proposta entre vírus e células complexas.
Nos últimos anos, os pesquisadores descobriram outros vírus gigantes de DNA. Estes incluem membros da família Mamonoviridae, que infectam Acanthamoeba (um tipo de ameba que é um microrganismo unicelular), e Clandestinovirus, um vírus relacionado que infecta Vermomoebae (outro tipo de ameba de uma família diferente).
Descoberta do Ushikuvírus
Em um novo estudo publicado em Jornal de VirologiaO professor Takemura e colegas do Instituto Nacional de Ciências Naturais (NINS), do Japão, descrevem outro vírus gigante de DNA que infecta amebas. O vírus, denominado ushikovirus em homenagem ao Lago Usiku na província de Ibaraki, no Japão, onde foi isolado, acrescenta mais evidências para apoiar a hipótese da origem do vírus nuclear.
A equipe de pesquisa incluiu o Sr. Narumi Hantori, alunos de mestrado da TUS Graduate School of Science, bem como o Dr. Raymond Burton-Smith e o professor Kazuyoshi Murata do NINS.
“Pode-se dizer que os vírus gigantes são um tesouro cujo mundo ainda não foi totalmente explorado. Uma das possibilidades futuras desta pesquisa é dar à humanidade uma nova visão que conecte o mundo dos organismos vivos com o mundo dos vírus”, diz o professor Takemura.
Estrutura única e estratégia de infecção
Os vírus gigantes são comuns na natureza, mas é difícil isolá-los. Eles também são extremamente diversos, tornando cada nova descoberta significativa. O Ushikuvirus infecta vermamoeba, semelhante ao clandestinovírus, e possui semelhanças estruturais com a família Mamonoviridae, especialmente Medusavirus. O Medusavírus é conhecido por sua forma icosaédrica e numerosos espinhos curtos que cobrem a superfície do capsídeo.
No entanto, o Ushikuvirus também apresenta diferenças importantes. Isso causa um efeito citopático distinto que faz com que as células infectadas de Vermomoebae cresçam de maneira incomum. A superfície do capsídeo contém várias estruturas semelhantes a espinhos encimadas por gorros únicos, alguns dos quais possuem extensões filamentosas não encontradas em medusvírus.
Outra diferença importante é a forma como o vírus se reproduz. Medusavírus e clandestinovírus se reproduzem em um núcleo hospedeiro intacto. Em contraste, o ushikovírus destrói 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 o núcleo intacto como fábrica viral, e vírus gigantes, como o Pandoravírus, que rompem a membrana nuclear. Os cientistas sugerem que estas diferenças podem refletir a adaptação a diferentes hospedeiros ao longo do tempo.
Pistas para a evolução eucariótica
Ao estudar estas variações estruturais e funcionais, os investigadores obtêm informações sobre como os vírus gigantes se diversificaram e como as suas interações com as células hospedeiras podem ter influenciado a evolução da vida eucariótica complexa.
“A descoberta de um novo vírus relacionado aos Mamonoviridae, o ‘ushikuvirus’, que possui um hospedeiro diferente, deverá ampliar o conhecimento e estimular a discussão sobre a evolução e a filogenia da família Mamonoviridae. Acredita-se que, com isso, poderemos nos aproximar dos mistérios da evolução dos organismos eucarióticos e dos mistérios dos vírus gigantes”, afirma o professor Takemura.
Potenciais implicações para a saúde
A descoberta de vírus gigantes que infectam amebas também pode ter significado prático. Algumas espécies de Acanthamoeba podem causar doenças graves, incluindo encefalite amebiana. Uma melhor compreensão de como os vírus gigantes infectam e matam as amebas poderia eventualmente 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, na eucariogênese viral e na formação de vírus. Publicou mais de 120 artigos científicos e recebeu mais de 2.500 citações. Seu objetivo de longo prazo é entender como os vírus gigantes e os eucariotos evoluíram e criar materiais educacionais que melhorem a alfabetização viral.
Esta pesquisa foi apoiada pela bolsa JSPS/KAKENHI número 20H03078 e pelo Centro de Pesquisa para Vida e Sistemas Vivos (ExCELLS) Collaborative Research (Programa ExCELLS No. 22EXC601-4).
