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Paleovirologia: entendendo a coevolução entre vírus e seus hospedeiros
Filipe
Por: Filipe Zimmer Dezordi                        Postado dia 23/05/2021Bacharel em Biotecnologia pela Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA). Mestre em Ciências pelo programa de Mestrado Acadêmico em Biociências e Biotecnologia na Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Aggeu Magalhães e Doutorando pela mesma instituição. Possui interesse em evolução, virologia, elementos genéticos, bioinformática e divulgação científica.









Quando escutamos o termo Paleovirologia, muitas coisas podem vir à nossa mente: Paleontologia, Vírus, Jurassic Park, Vírus de dinossauros? Apesar de todos esses temas serem extremamente interessantes, nenhum deles explica exatamente o que é Paleovirologia, mas podemos encontrar um pouquinho de cada um desses temas dentro dessa área, com exceção do Jurassic Park, infelizmente.

Paleovirologia é o estudo de vírus fósseis [1]! Err… mas o que seriam vírus fósseis? Bom, como sabemos, diferentes de organismos eucariotos (plantas, vermes, cachorros, dinossauros), os vírus não possuem uma estrutura física capaz de deixar marcas nos substratos geológicos ao longo do tempo, então como podemos identificar vírus fósseis? bem, para responder essa questão precisamos ter uma conversa rápida sobre biologia molecular e bioinformática.

É comum lermos, ou ouvirmos falar sobre o código genético dos organismos, ou o DNA, bom, resumidamente o DNA é uma molécula biológica (uma estrutura formada por átomos e que possui uma função dentro de sistemas biológicos) formada por quatro letrinhas, A T C e G. Essas letras formam longas frases, se intercalando e se repetindo. Essas frases podem não ter um sentido conhecido, ainda, ou podem trazer um tipo de informação específica, como a cor do nosso olho, ou a cor, ou as cores, do pelo do seu animal de estimação, é o que conhecemos como genes.

Essas frases podem estar agrupadas ainda capítulos, como num livro, que são conhecidos como cromossomos e estes capítulos podem compor um livro, ou melhor, um manual de instruções, o que chamamos de genoma. Esse manual de instruções, o genoma, possuem toda a informação necessária para um organismo ser desenvolvido. Então você tem seu genoma, que é 99,9% idêntico ao meu, e ao do seu vizinho (essa porcentagem varia com os seus parentes), que também é 96% idêntico ao genoma do chimpanzé, ou 90% idêntico ao do seu gato, se você tiver um gato [2].

Pois bem, mas o que tudo isso tem a ver com a Paleovirologia? Bem, os genomas são literalmente representados pelas 4 letras (ATCG) dentro de um arquivo de computador, será que podemos comparar as frases presentes no genoma da espécie humana (Homo sapiens) com as frases do genoma de um vírus? e a resposta é: sim, podemos! Esse é um tipo de análise que podemos fazer dentro da bioinformática, uma área que utiliza ferramentas (“programas de computador”) para analisar dados biológicos, e os genomas dos organismos são um dos diferentes tipos de dados que podemos analisar dentro da bioinformática.
Imagem da Bocaina

E onde entram os vírus fósseis nessa história? Os vírus não deixam registro geológico, porém eles deixam marcas de infecções passadas no genoma dos seus hospedeiros, pera, como assim? Sabemos hoje que quando um vírus infecta um organismo, frases, ou seu manual inteiro (seu genoma), podem ser transferidas para o genoma do seu hospedeiro, em evento descrito hoje como Endogenização Viral (o vírus HIV, por exemplo, faz esse processo como parte do seu ciclo de replicação), o que gera Elementos Virais Endogenizados, ou EVEs, os famosos vírus fósseis.
Explico agora o porque do “fósseis” no nome, uma coisa que temos que entender, como geniosamente Theodosius Dobzhansky intitulou um ensaio em 1973: Nada na biologia faz sentido, exceto à luz da evolução (tradução literal) [3]. A teoria sintética da evolução [4] é formada por milhares de estudo de diferentes áreas como: biologia, geologia, paleontologia, biofísica, bioquímica, e outras tantas que explica que diferentes organismos são submetidos à eventos de seleção (busca por alimento, busca por parceiros sexuais (nos que necessitam de reprodução sexuada), impacto que eventos externos podem influenciar na sua vida (desastres ambientais, falta de alimento, infecções por patógenos), entre outros) e que ao longo de gerações desses organismos modificações no seu genoma, e no genoma da sua prole, vão extinguindo, ou originando, novas características biológicas dentro de sua espécie, ou das espécies descendentes.
Essas modificações ocorrem por 3 principais eventos: a perda de genes, a duplicação e/ou ganho de genes, e a mutação em genes existentes. A perda, duplicação e mutação (troca de letrinhas) de genes ocorre por eventos naturais do processo de replicação do DNA dos organismos (por possíveis erros das proteínas que realizam esse processo, ou pela atividade de elementos genéticos conhecidos como transposons) [5]. Já o ganho de novos genes pode ocorrer pela mutação de genes que foram previamente duplicados, ou pelo processo do recebimento do gene de outro organismo, processo conhecido como transferência gênica horizontal, ou seja, a passagem de frases do manual (genoma) de um organismo, para o manual de outro, sim, como os EVEs.

Outra informação que sabemos hoje, é que a frequência da troca das letrinhas ACTG (mutações) não é igual entre eucariotos e vírus, as mutações em vírus ocorrem com uma frequência de até um milhão de vezes maior que nos eucariotos e procariotos, ou seja, num mesmo período de tempo, enquanto é passada 1 mutação (1 troca de letra) de uma geração para outra de eucariotos, podem ser passadas 1.000.000 de mutações de um vírus para suas cópias [6] (claro que essa comparação é apenas a nível temporal e considerando uma espécie como um todo, o número de mutações que um vírus sofre no seu processo de replicação é de menos a algumas dezenas, dependendo do vírus) claro que alguns vírus essa frequência não é assim tão grande, em alguns casos se aproximando até da frequência de mutações de eucariotos [7].

Então, juntando todas as informações até agora, se um vírus infecta um organismo, existe uma probabilidade do genoma, ou parte do genoma, desse vírus ser transferido para o genoma do seu hospedeiro. Se esta transferência ocorrer nas células germinativas dos eucariotos (óvulos ou espermatozóides, ou células semelhantes) e o hospedeiro gerar uma prole, esse vírus, ou parte dele, passa então a fazer parte do genoma do seu hospedeiro, neste momento da história evolutiva desse vírus, temos dois cenários: Uma população de vírus podendo sofrer mutações numa frequência, e um vírus endogenizado sofrendo mutações na frequência do seu hospedeiro, ou seja, essas frequências podem ser até 1 milhão de vezes diferentes, então ao longo do tempo teremos uma versão do genoma do vírus conservada ao longo do tempo [1], ou seja, temos um vírus fóssil!

E o que isso pode causar no organismo? Além do registro de infecções passadas [8] e da elucidação da história evolutiva de determinados grupos virais a longo prazo [9], podem ocorrer diferentes efeitos, desde a geração de tumores [10], quanto o desenvolvimento de respostas antivirais (como se fosse uma vacina natural, ou caso o leitor seja do meio acadêmico, ou sistema similar ao CRISPR, porém em eucariotos) [11-13]. Além disso, estudos de paleovirologia têm demonstrado que o desenvolvimento da placenta nos mamíferos provavelmente ocorreu em diferentes momentos de forma independente devido a transferência de proteínas virais para seus hospedeiros [14].

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Referências:

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