Os vírus são organismos totalmente vivos que partilham uma longa história evolutiva com células, de acordo com um novo estudo publicado na semana passada na revista Science Advances.
“Até agora, os vírus têm sido difíceis de classificar. No seu último relatório, a Comissão Internacional para a Taxonomia de Vírus reconhece sete ordens de vírus, com base em suas formas e tamanhos, estrutura genética e meios de reprodução”, disse o co-autor Prof. Gustavo Caetano-Anollés da Universidade de Illinois.
“Sob esta classificação, as famílias virais pertencentes à mesma ordem divergiram de um ancestral comum de vírus. No entanto, apenas 26 de 104 famílias virais foram atribuídas a uma ordem, e as relações evolutivas da maioria deles ainda não estão claras. “
Parte da confusão decorre da abundância e diversidade de vírus. Menos que 4900 vírus foram identificados e sequenciados até agora, muito embora os cientistas estimam que existam mais de um milhão de espécies virais.
Muitos vírus são muito pequenos e contêm apenas um punhado de genes. Outros, como os recentemente descobertos Pithovirus, Mollivirus, Mimivirus e Pandoravirus, são enormes, com genomas maiores do que os de algumas bactérias.
O novo estudo focou-se no vasto repertório de estruturas de proteínas, chamadas ‘dobras’, que são codificadas no genoma de todas as células e dos vírus. Ao comparar as estruturas de dobra em diferentes ramos da árvore da vida, os cientistas podem reconstruir as histórias evolutivas das dobras de vários organismos.
O Prof. Caetano-Anollés e seu colega, Arshan Nasir, também da Universidade de Illinois, optou por analisar as dobras de proteínas porque as sequências que codificam genomas virais estão sujeitas a mudanças rápidas.
“As altas taxas de mutação podem obscurecer sinais evolutivos profundas. Dobras de proteínas são melhores marcadores de eventos antigos porque as suas estruturas 3D podem ser mantidas mesmo quando as sequências que codificam elas começar a mudar”, disse o professor Caetano-Anollés.
Hoje, muitos vírus – incluindo aqueles que causam doenças – assumem a maquinaria de construção de proteína das células hospedeiras, para fazer cópias de si mesmos, que podem então se espalhar para outras células. Frequentemente, os vírus inserem seu próprio material genético no DNA de seus hospedeiros. De fato, os vestígios de infiltrações virais antigos são agora elementos fixos dos genomas da maioria dos organismos celulares, incluindo os seres humanos.
“Este talento especial para se mover em torno de material genético pode ser uma evidência do papel primordial dos ‘vírus como espalhadores de diversidade”, disse o professor Caetano-Anollés.
A equipe analisou todas as dobras conhecidas em 5.080 organismos, representando todos os ramos da árvore da vida, incluindo 3.460 vírus.
Usando métodos avançados de bioinformática, eles identificaram 442 dobras de proteínas que são compartilhados entre as células e os vírus, e 66 que são exclusivas para vírus.
“Isto nos diz que podemos construir uma árvore da vida, porque encontramos uma infinidade de recursos em vírus que possuem todas as propriedades que as células têm. Os vírus também tem componentes exclusivos, além dos componentes que são compartilhados com as células”, disse o professor Caetano-Anollés.
Os pesquisadores usaram métodos computacionais para construir árvores da vida que incluíram vírus. “Os dados sugerem que os vírus se originaram a partir de várias células antigas e co-existiam com os ancestrais das células modernas. Estas células antigas provavelmente continham genoma de RNA segmentado”, disse o professor Caetano-Anollés.
“Os dados também sugerem que em algum momento de sua história evolutiva, não muito tempo depois da vida celular moderno surgir, a maioria dos vírus ganhou a habilidade de encapsular-se em coberturas de proteína que protegiam suas cargas genéticas, permitindo-lhes passar parte do seu ciclo de vida fora das células hospedeiras”.
“As dobras de proteínas que são únicas para os vírus incluem aquelas que formam suas cápsulas. Estas cápsulas, tornaram-se cada vez mais sofisticadas com o tempo, permitindo que os vírus se tornassem contagiosos para as células que antes eram resistentes. Esta é a marca do parasitismo”, disse Nasir.
“Alguns cientistas têm argumentado que os vírus são entidades não-vivas, pedaços de DNA e RNA derramados por vida celular. Eles apontam para o fato de que os vírus não são capazes de replicar fora de células hospedeiras e constroem proteínas à partir da maquinaria das células que infectam. Mas muita evidência apoia a ideia de que os vírus não são tão diferentes de outras entidades vivas”, disse o professor Caetano-Anollés.
Muitos organismos necessitam de outros organismos para se viver, incluindo bactérias que vivem no interior das células e fungos que se envolvem em relações parasitas obrigatórias – eles dependem de seus hospedeiros para completar seu ciclo de vida. E é isso que os vírus fazem.
“A falta de maquinaria para produzir proteínas nos vírus já foi citada como justificativa para classificá-los como não-vivos. Isso não é mais justificável. Os vírus agora merecem um lugar na árvore da vida. Obviamente, há muito mais vírus do que pensávamos”, concluiu o Prof. Caetano-Anollés.
Fonte: Arshan Nasir & Gustavo Caetano-Anollés. 2015. A phylogenomic data-driven exploration of viral origins and evolution. Science Advances, vol. 1, no. 8, e1500527; doi: 10.1126/sciadv.1500527.
