A pandemia do novo coronavírus continua por dois meses. Todo mundo já se considera um especialista no assunto. Você sabia que um vírus não pode ser morto? Ele não vive, então ele só pode ser quebrado, destruído. O vírus não é um ser, mas sim uma substância. Mas, ao mesmo tempo, os vírus são capazes de se comunicar, cooperar e se disfarçar.
A vida social dos vírus
Os cientistas descobriram isso há apenas três anos. Como costuma acontecer, por acidente. O objetivo do estudo era testar se as bactérias do feno podem alertar umas às outras sobre um ataque de bacteriófagos, uma classe especial de vírus que atacam bactérias seletivamente. Depois de adicionar os bacteriófagos aos tubos de bacilos de feno, os pesquisadores gravaram os sinais em uma linguagem molecular desconhecida. Mas as "negociações" sobre ele não foram de forma alguma bactérias, mas vírus.
Descobriu-se que, após a penetração das bactérias, os vírus as forçaram a sintetizar e enviar peptídeos especiais às células vizinhas. Essas moléculas curtas de proteína sinalizaram para o resto dos vírus sobre a próxima captura bem-sucedida. Quando o número de peptídeos de sinal (e, portanto, células capturadas) atingiu um nível crítico, todos os vírus, como se estivessem sob comando, pararam de se dividir ativamente e se esconderam. Se não fosse por essa manobra enganosa, a bactéria poderia organizar uma rejeição coletiva ou morrer completamente, privando os vírus da oportunidade de parasitá-los ainda mais. Os vírus decidiram claramente colocar suas vítimas para dormir e dar-lhes tempo para se recuperarem. O peptídeo que os ajudou a fazer isso foi denominado "arbitrium" ("decisão").
Outras pesquisas mostraram que os vírus são capazes de tomar decisões mais complexas. Eles podem se sacrificar durante um ataque às defesas imunológicas de uma célula para garantir o sucesso da segunda ou terceira onda da ofensiva. Eles são capazes de se mover de forma coordenada de célula para célula em vesículas de transporte (vesículas), trocar material gênico, ajudar uns aos outros a mascarar a imunidade e cooperar com outras cepas para aproveitar suas vantagens evolutivas.
As chances são de que mesmo esses exemplos surpreendentes sejam apenas a ponta do iceberg, diz Lan'in Zeng, um biofísico da Universidade do Texas. Uma nova ciência - a sociovirologia - deveria estudar a vida social latente dos vírus. Não estamos falando sobre o fato de os vírus serem conscientes, diz um de seus criadores, o microbiologista Sam Diaz-Muñoz. Mas conexões sociais, linguagem de comunicação, decisões coletivas, coordenação de ações, assistência mútua e planejamento são sinais de vida inteligente.
Vídeo promocional:
Os vírus são sensatos?
Pode algo que nem mesmo é um organismo vivo ter mente ou consciência? Existe um modelo matemático que permite essa possibilidade. É uma teoria da informação integrada desenvolvida pelo neurocientista italiano Giulio Tononi. Ele considera a consciência como a relação entre a quantidade e a qualidade da informação, que é determinada por uma unidade especial de medida - φ (phi). A ideia é que entre a matéria completamente inconsciente (0 φ) e o cérebro humano consciente (máximo φ) existe uma série ascendente de estados de transição. Qualquer objeto capaz de receber, processar e gerar informações possui um nível mínimo φ. Incluindo aqueles certamente inanimados, como um termômetro ou LED. Já que eles sabem como converter temperatura e luz em dados, isso significa que "conteúdo de informação" é a mesma propriedade fundamental para eles,como massa e carga para uma partícula elementar. Nesse sentido, o vírus é claramente superior a muitos objetos inanimados, pois ele mesmo é um portador de informação (genética).
A consciência é um nível superior de processamento de informações. Tononi chama isso de integração. Informação integrada é algo que supera qualitativamente a simples soma dos dados coletados: não um conjunto de características individuais de um objeto como amarelo, formato redondo e calor, mas a imagem de uma lâmpada acesa feita deles.
É geralmente aceito que apenas organismos biológicos são capazes de tal integração. Para testar se objetos inanimados podem se adaptar e ganhar experiência, Tononi, junto com uma equipe de neurocientistas, desenvolveu um modelo de computador que lembra um jogo de fliperama para um console retrô. Os temas foram 300 "animats" - unidades de 12 bits com inteligência artificial básica, simulação dos sentidos e do aparelho locomotor. Cada um deles recebeu instruções geradas aleatoriamente para trabalhar partes do corpo e todos foram lançados em um labirinto virtual. Vez após vez, os pesquisadores selecionaram e copiaram as animações que mostraram a melhor coordenação. A próxima geração herdou o mesmo código dos "pais". Seu tamanho não mudou, mas "mutações" digitais aleatórias foram introduzidas nele, que poderiam fortalecer, enfraquecer ou suplementar as conexões entre o "cérebro" e os "membros". Como resultado dessa seleção natural, após 60 mil gerações, a eficiência de passagem do labirinto entre os animais aumentou de 6 para 95%.
Os desenhos animados têm uma vantagem sobre os vírus: eles podem se mover independentemente. Os vírus precisam passar de uma transportadora para outra nos assentos do passageiro, na saliva e em outras secreções fisiológicas. Mas eles têm mais chances de aumentar o nível de φ. Até porque as gerações virais são substituídas mais rapidamente. Uma vez em uma célula viva, o vírus a força a produzir até 10.000 de suas cópias genéticas por hora. Porém, há mais uma condição: para integrar a informação ao nível de consciência, é necessário um sistema complexo.
Quão complexo é um vírus? Vejamos o exemplo do novo coronavírus SARS-CoV-2, o culpado da atual pandemia. Em forma, parece uma mina marinha com chifres. Do lado de fora - uma concha esférica de lipídios. São gorduras e substâncias semelhantes às gorduras que devem protegê-lo de danos mecânicos, físicos e químicos; são eles que são destruídos pelo sabão ou desinfetante. Na membrana está a coroa que lhe deu o nome, ou seja, os processos espinhosos das proteínas S, com a ajuda das quais o vírus entra na célula. Sob o envelope está uma molécula de RNA: uma cadeia curta com 29.903 nucleotídeos. (Para comparação: há mais de três bilhões deles em nosso DNA.) Uma construção bastante simples. Mas um vírus não precisa ser complexo. O principal é se tornar um componente-chave de um sistema complexo.
O blogueiro de ciências Philip Bouchard compara os vírus a piratas somalis sequestrando um enorme navio-tanque em um pequeno barco. Mas, em essência, o vírus está mais próximo de um programa de computador leve compactado por um arquivador. O vírus não precisa de todo o algoritmo de controle para a célula capturada. Um código curto é suficiente para fazer todo o sistema operacional da célula funcionar para ele. Para esta tarefa, seu código é idealmente otimizado no processo de evolução. Pode-se presumir que o vírus "revive" dentro da célula apenas enquanto os recursos do sistema permitem. Em um sistema simples, ele é capaz de compartilhar e controlar processos metabólicos. Num complexo (como o nosso corpo) - ele pode usar opções adicionais, por exemplo, para atingir um nível de processamento de informações que, segundo o modelo de Tononi, beira a vida inteligente.
O que os vírus querem?
Mas por que os vírus precisam disso: se sacrificam, ajudam uns aos outros, melhoram o processo de comunicação? Qual é o seu propósito se eles não são seres vivos?
Curiosamente, a resposta está diretamente relacionada a nós. Em geral, um vírus é um gene. A principal tarefa de qualquer gene é copiar a si mesmo o máximo possível para se espalhar no espaço e no tempo. Mas, nesse sentido, o vírus não é muito diferente de nossos genes, que também se preocupam principalmente com a preservação e replicação das informações neles registradas. Na verdade, as semelhanças são ainda maiores. Nós próprios somos um vírus. Em cerca de 8%. Existem tantos genes virais em nosso genoma. De onde eles vieram de lá?
Existem vírus para os quais a introdução de uma célula hospedeira no DNA é uma parte necessária do "ciclo de vida". Estes são retrovírus, que incluem, por exemplo, HIV. A informação genética em um retrovírus é codificada em uma molécula de RNA. Dentro da célula, o vírus inicia o processo de fazer uma cópia do DNA dessa molécula e, em seguida, a insere em nosso genoma, transformando-a em um transportador para a montagem de seus RNAs a partir desse modelo. Mas acontece que a célula suprime a síntese do RNA viral. E o vírus, embutido em seu DNA, perde a capacidade de se dividir. Nesse caso, o genoma viral pode se tornar um lastro genético que é repassado para novas células. A idade dos retrovírus mais antigos, cujos “restos fósseis” foram preservados em nosso genoma, é de 10 a 50 milhões de anos. Ao longo dos anos de evolução, acumulamos cerca de 98 mil elementos retrovirais que já infectaram nossos ancestrais. Agora eles compõem 30-50 famílias, que são subdivididas em quase 200 grupos e subgrupos. Pelos cálculos dos geneticistas, o último retrovírus que conseguiu fazer parte do nosso DNA infectou a população humana há cerca de 150 mil anos. Então, nossos ancestrais sobreviveram a uma pandemia.
O que os vírus relíquias estão fazendo agora? Alguns não se mostram de forma alguma. Ou assim nos parece. Outros funcionam: protegem o embrião humano de infecções; estimular a síntese de anticorpos em resposta ao aparecimento de moléculas estranhas no corpo. Mas, em geral, a missão dos vírus é muito mais significativa.
Como os vírus se comunicam conosco
Com o surgimento de novos dados científicos sobre a influência do microbioma em nossa saúde, começamos a perceber que as bactérias não são apenas prejudiciais, mas também úteis e, em muitos casos, vitais. O próximo passo, escreve Joshua Lederberg em The History of Infections, deve ser quebrar o hábito de demonizar os vírus. Eles geralmente nos trazem doença e morte, mas o propósito de sua existência não é a destruição da vida, mas a evolução.
Como no exemplo dos bacteriófagos, a morte de todas as células do organismo hospedeiro geralmente significa a derrota do vírus. As cepas hiperagressivas que matam ou imobilizam seus hospedeiros muito rapidamente perdem sua capacidade de se espalhar livremente e se tornam ramos sem saída da evolução. Em vez disso, as cepas mais “amigáveis” têm a chance de multiplicar seus genes. “Conforme os vírus evoluem em um novo ambiente, eles geralmente param de causar complicações sérias. Isso é bom para o organismo hospedeiro e para o próprio vírus”, diz o epidemiologista de Nova York Jonathan Epstein.
O novo coronavírus é tão agressivo porque só recentemente quebrou a barreira entre espécies. De acordo com a imunobiologista Akiko Iwasaki, da Universidade de Yale, "Quando os vírus entram no corpo humano, eles não entendem o que está acontecendo". Eles são como animações de primeira geração em um labirinto virtual. Mas não somos melhores. Quando confrontado com um vírus desconhecido, nosso sistema imunológico também pode ficar fora de controle e responder à ameaça com uma "tempestade de citocinas" - uma inflamação desnecessariamente poderosa que destrói os próprios tecidos do corpo. (É essa reação exagerada de imunidade que causa muitas mortes durante a pandemia de gripe espanhola de 1918). Para viver em amor e harmonia com os quatro coronavírus humanos que nos causam "resfriados" inofensivos (OC43, HKU1, NL63 e HCoV-229E), tínhamos que adaptar-se a eles, e a eles - a nós.
Nós exercemos uma influência evolutiva uns sobre os outros, não apenas como fatores ambientais. Nossas células estão diretamente envolvidas na montagem e modificação de RNAs virais. E os vírus estão em contato direto com os genes de seus portadores, introduzindo seu código genético em suas células. O vírus é uma das formas como nossos genes se comunicam com o mundo. Às vezes, esse diálogo dá resultados inesperados.
O surgimento da placenta - estrutura que conecta o feto ao corpo da mãe - tornou-se um momento-chave na evolução dos mamíferos. É difícil imaginar que a proteína synticin necessária para sua formação seja codificada por um gene que nada mais é do que um retrovírus "domesticado". Nos tempos antigos, a synticin era usada por um vírus para destruir as células de organismos vivos.
A história de nossa vida com vírus é desenhada por uma guerra sem fim ou uma corrida armamentista, escreve a antropóloga Charlotte Bivet. Esta epopéia é construída de acordo com um esquema: a origem da infecção, sua propagação por meio de uma rede global de contatos e, como resultado, sua contenção ou erradicação. Todas as suas tramas estão associadas à morte, sofrimento e medo. Mas há outra história.
Por exemplo, a história de como obtivemos o gene neural Arc. É necessário para a plasticidade sináptica - a capacidade das células nervosas de formar e fixar novas conexões nervosas. Um camundongo com esse gene desativado não é capaz de aprender e formar memória de longo prazo: tendo encontrado queijo no labirinto, esquecerá o caminho até o dia seguinte.
Para estudar as origens desse gene, os cientistas isolaram as proteínas que ele produz. Descobriu-se que suas moléculas se juntam espontaneamente em estruturas que se assemelham aos capsídeos virais do HIV: envelopes de proteínas que protegem o RNA do vírus. Em seguida, eles são liberados do neurônio nas vesículas da membrana de transporte, se fundem com outro neurônio e liberam seu conteúdo. As memórias são transmitidas como uma infecção viral.
350-400 milhões de anos atrás, um retrovírus entrou no organismo mamífero, o contato com o qual levou à formação do Arc. Agora, esse gene semelhante a um vírus está ajudando nossos neurônios a realizar funções mentais superiores. Pode ser que os vírus não ganhem consciência por meio do contato com nossas células. Mas na direção oposta, funciona. Pelo menos funcionou uma vez.
Autor: Sergey Pankov
