Os vírus são entidades vivas?

Chris Bonato, 2014  gaia@aprendendobiologia.com.br

Muitos perguntam se esta entidade encapsulada que vemos representada em tantos livros, revistas e filmes, com estranhos formatos facetados similar, às vezes, a artefatos espaciais, faria parte da intrincada trama da vida.

O que aprendemos nos livros?

Em geral, nos manuais de biologia os “seres vivos” do planeta estão organizados num gráfico ramificado ascendente na tentativa de estabelecer origens e parentescos entre eles e compreender, acima de tudo, nossa posição relativa nesta história. É da natureza humana buscar esta ordem. Como construtores do gráfico nos colocamos no topo da mais alta ramificação do que tem sido denominado Árvore da Vida. Qual o critério fundamental para participar desta árvore?

Possuir célula: compartimento delimitado por membrana lipoproteica gerando um espaço protegido onde diferentes tipos de moléculas interagem, na execução de tarefas específicas, em contínua auto renovação o que implica em degradação e síntese molecular de acordo com um programa estabelecido por moléculas instrucionais replicantes, sem dispersão no meio, mas, ao mesmo tempo, permitindo trocas específicas com o mundo lá fora.

treeoflifeUma vez que todas as células possuem ribossomos (local da síntese de proteínas), Woese (1990) comparou as sequências moleculares dos rRNAs (RNA ribossômico) de diferentes organismos e os organizou em três grupos (Domínios) distintos: Archaea, Bacteria e Eucarya. Eucarya englobaria os organismos celulares nucleados. Os domínios Archaea e Bacteria, evolutivamente distantes entre si (veja gráfico), englobariam unicelulares não nucleados.

Como podemos constatar os vírus não se encaixam nestes Domínios, uma vez que não são constituídos de células e o conceito Vida tem pressuposto a existência da célula: seja uma célula, a exemplo das bactérias (unicelulares), ou várias células, como nós mesmos (pluricelulares).

Os tipos celulares que conhecemos hoje seriam produto de um longo processo evolutivo onde conjuntos de entidades biológicas primordiais evoluíam como uma comunidade única e abrangente trocando informações entre si, através de um mecanismo que hoje denominamos Transferência Horizontal de Genes (também denominada Transferência Lateral de Genes, refere-se à troca de informação genética entre espécies. Bastante diferente da transmissão vertical direta de pais para filhos. Em Zhaxybayeva,O. and Doolitle, F. , 2011).

Ao partilhar as novidades surgidas em um ou outro ponto da comunidade o sistema evoluía como um todo e não apenas como linhagens individuais. Esta capacidade de “evoluir”, de variar, de se recuperar, intrínseca aos sistemas biológicos resultou tanto em ramificações como em extinções repetidas e, no decorrer de milhões de anos, no estabelecimento da diversidade e complexidade biológica que podemos observar agora, onde a linguagem conceitual e simbólica emerge como o mais recente campo de comunicação na Gaia.

Logo, a árvore filogenética seria apenas um instrumento gráfico para representar possíveis relações entre organismos conhecidos a cada momento, pois novos dados geram novos ramos e eventualmente alteram seus entrelaçamentos. Nas comunidades iniciais, onde a transferência horizontal de genes  era extrema, com consequências radicais, a evolução seria, basicamente, um processo reticulado, talvez sem um ancestral comum definido. A intensa troca entre as diferentes entidades biológicas, celulares ou não, resultou no estabelecimento de estruturas fundamentais ao processo de automanutenção e comunicação gerando, nos primórdios, a linguagem “universal” do código genético (Woese, 2004).

Assim, se analisarmos os genomas de entidades biológicas modernas, englobando os organismos celulares e não celulares (vírus), poderemos ampliar nossa visão sobre como se desenvolveram, através dos tempos, as relações entre estas entidades.

Tais análises tem mostrado que a grande maioria dos genes virais não tem homólogos celulares, representando um reservatório ímpar de diversidade genética, o qual teria emergido do reservatório primordial de elementos genéticos ancestrais, provedor tanto dos genes celulares quanto virais. Por exemplo, a capacidade de produzir o capsídeo, identidade estrutural do virion, é uma atribuição exclusiva dos vírus (Krupovic and Bamford, 2010), os quais em seu ciclo de vida apresentam duas fases: fase vegetativa, intracelular e fase de partícula (virion), extracelular.

O virion é o mecanismo utilizado pelo vírus para viajar em busca de novos hospedeiros, como se fossem sementes ou esporos, carregando as moléculas instrucionais dentro de uma cápsula proteica (capsídio): a forma reprodutiva do vírus. A fase vegetativa intracelular é a fase madura do ciclo de vida do vírus, quando expressa as propriedades fisiológicas principais encontradas em outros organismos: metabolismo, crescimento, reprodução e variação, características efetivas da vida (Bandea, 1983).

Há algum tempo atrás não se dava a devida importância ao fato do vírus possuir proteínas tipicamente virais uma vez que se supunha que os genes virais teriam se originado de organismos celulares e que os vírus seriam, simplesmente, subprodutos da evolução celular. Todavia esta ideia tem sido contestada por análises genômicas e, de repente, os vírus assumem um papel central na origem da vida na Terra. Hoje sabemos, inclusive, que há uma especificidade na infecção/interação com o hospedeiro, ou seja, alguns vírus infectam Archaea, outros Bacteria e outros Eucarya. Em consequência tem sido sugerido classificá-los como archeovirus, bacteriovirus e eucaryovirus (Koonin et al, 2006).

Outra característica viral interessantíssima é a de colonizar permanentemente seu hospedeiro! Neste processo genes virais são adicionados ao genoma de linhagens hospedeiras e finalmente tornam-se fundamentais às espécies colonizadas, contribuindo para a evolução das mesmas. Poderíamos imaginá-los como fantásticos inventores de genes uma vez que a população dos vírus é imensa e sua taxa de replicação e mutação bastante alta. Alguns pesquisadores tem defendido a ideia de que o próprio núcleo das células eucarióticas teria origem viral. Tal proposta é corroborada pelo fato de que os genes codificadores das enzimas responsáveis pela replicação do DNA, em eucariotos, terem origem viral (Bell, P., 2013; Forterre, P., 2010; Raoult et al. 2004; Villarreal, 2004).Mimivirus micrografia eletronica

A descoberta dos vírus gigantes, Mimivirus (Microbe Mimicking Virus), na década de 80, isolados por T.J. Rowbotham, durante um surto de pneumonia em Bradford, UK, abriu uma nova vertente no conhecimento dos vírus. Poucos anos depois, na França, foi isolado de Acanthamoeba polyphaga (eucarioto unicelular) outro vírus gigante o Marseillevirus. Eles se tornariam os membros fundadores de duas novas famílias virais, Mimiviridae e Marseilleviridae, onde se encontram os maiores vírus conhecidos, tanto em relação ao capsídeo como ao genoma. Como são muitos os membros isolados destas famílias poderiam ser englobados em uma nova ordem, a ordem Megavirales (Pagnier et al. 2013).

Ao proliferam no citoplasma celular os megavirus produzem, ali, complexas “fábricas” virais para replicar seus genomas e produzir virions. O tamanho destas fábricas pode equivaler ao tamanho do núcleo da célula hospedeira e os virions produzidos podem ser do tamanho de pequenas células, como as de mycoplasma. O mais incrível é que, ao isolar outro membro dos Mimivirideae, o Mamavirus, verificou-se que eles podiam ser infectados por outro vírus, bem menor, que foi denominado Sputnik em referência ao primeiro satélite construído pelo homem (Pearson, H. 2008). Nesta complexa relação de parasitismo entre vírus gigantes, ameba hospedeira e o virófagos, o Mimivirus adoece e morre, por ação do virofago, ao mesmo tempo que a ameba hospedeira se recupera. O equilíbrio populacional é mantido!

Em Campos et al. (2014), você poderá apreciar as maravilhosas fotomicrografias eletrônicas de transmissão do vírus gigante Samba (SMBV) e de seu virófago Rio Negro (RNV). Samba virus é um parasita de Acantamoeba castellanii e membro da família Mimivirideae, isolado do Rio Amazonas Brasileiro. Observe as imensas fábricas virais montadas dentro da Acantamoeba que de repente transformou-se numa “célula” viral (virocell) cuja função não é mais produzir duas células, mas produzir virions que propagarão os genes virais! (Forterre, 2012).

Recentemente Didier Raoult e Patrick Forterre propuseram dividir o mundo vivo em dois grupos principais de acordo com sua identidade exclusiva: os codificadores de  ribossomos (celulares) e os codificadores de capsídeos (vírus). O que é comum aos dois grupos: mesmo tipo de biomoléculas, replicação, comunicação, mutações e evolução, ou melhor, co-evolução. Isto porque os vírus, ao persistirem estavelmente no hospedeiro trazem as sementes da criação genética uma vez que para colonizá-lo é necessário sobrepor à identidade do hospedeiro uma complexa identidade genética molecular viral.

Nesta linha de raciocínio e análise, os vírus teriam participado da evolução de atributos humano-específico, numa real simbiose vírus-hospedeiro como, p.ex, o desenvolvimento da placenta, com a participação definitiva da proteína sincitina, envolvida na morfogênese placentária humana e codificada por um retrovírus endógeno (vírus com genoma de RNA que sofre transcrição reversa para DNA dupla fita integrando-se ao genoma hospedeiro como provirus.)

Partículas retrovirais são frequentes em placentas e vários genes utilizam promotores retrovirais para produzir transcritos placentários. A proteína retroviral sincitina promove a fusão de células mononucleadas de trofoblastos. (Villarreal e Ryan, 2011; Zimmer, 2012; Haig, 2012). Dos organismos unicelulares às populações humanas, os vírus têm participado de toda a vida na Gaia.

A descoberta dos megavirus, cem vezes maiores do que os outros vírus “nossos conhecidos” e com cerca de mil genes, ou mais, levaram alguns cientistas a ponderar sobre a possibilidade de considerá-los o quarto domínio da vida. Não se chegou ainda a um consenso. Todavia, os vírus coabitam todos os domínios atuais e, de diferentes maneiras tiveram participação na emergência das modernas entidades biológicas (Claverie, 2006).

Como ponderava Salvador Luria, nos idos de 1959, enxergando à frente de seu tempo:   “May we not feel that in virus, in their mergin with the cellular genome and reemerging from them, we observe the units and process which, in the course of evolution, have created the successful genetic patterns that underlie all living cells?” (em Villarreal, 2004).

Seriam os vírus os magos do vir a ser?

 

Artigos citados:

Bandea,CI (1983) A new theory on the origin and nature of viruses. J Theor Biol. 105(4):591-602.

Bell, P. (2013) – Meiosis: Its Origin According to the Viral Eukaryogenesis Theory, in Meiosis, Dr. Carol Bernstein (Ed.), ISBN: 978-953-51-1197-9, InTech, DOI: 10.5772/56876.

Campos et al. (2014) – Samba virus: a novel mimivirus from a giant rain forest, the Brazilian Amazon – Virology Journal 11:95.

Claverie, JM. (2006) – Viruses take center stage in cellular evolution – Genome Biology 7:110.

Forterre, P. (2010) – Defining life: The viral viewpoint – Orig Life Evol Biosph 40:151–160.

Forterre, P. (2012) – The viral concept and environmental microbiology – The ISME J. 7:233-236

Haig, D. (2012) – Retrovirus and placenta – Curr.Biol. 22 (15) R609-R613.

Koonin et al. (2006) – The ancient Virus World and evolution of cells – Biology Direct 1:29

Krupovic, M. and Bamford, D.H. (2010) – Order of the viral universe – J. Virol. 84(24):12476-12479.

Pagnier et al. (2013) – A decade of improvements in Mimiviridae and Marseilleviridae isolation from Amoeba – Intervirology 56:354–363.

Pearson,H. (2008) _ “Virophages” suggests virus are alive – Nature (News) 454/7august.

Raoul, D. (2010) – Giant Viruses from Amoeba in a Post-Darwinist Viral World – Intervirology 53:251–253.

Raoul et al. (2004) – The 1.2-Megabase Genome sequence of Mimivirus – Science 306: 1344-50.

Villarreal, L.P. (2004) – Are vírus alive? – Scientific American, december 1.

Villarreal, L.P. and Ryan, F. (2011) – Viruses in host evolution: General principles and future extrapolations – Current Topics in Virology – Review – UCI

Woese, C.R., Kandler, O. and Wheelis, M.L. (1990) – Toward a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria and Eucarya – Proc. Natl. Acad. Sci.USA. 87:4576.

Woese, C.R. (2004) – A new biology for a new century – Microb. Molec. Biol.Rev. 68(2):173

Zhaxybayeva,O. and Doolitle, F. (2011) – Lateral gene transfer – Curr. Biol. 21(7):242-246.

Zimmer, C. (2012) – Mammals made by virus – Discover Magazine – February, 14.

Mimivirus imagem:       http://microbewiki.kenyon.edu/images/thumb/e/e1/Mimivirus.jpg/180px-Mimivirus.jpg