A descoberta científica de que os vírus se movem com frequência e inesperadamente de uma espécie para outra está mudando nossa compreensão de sua história evolutiva e pode ter consequências preocupantes na forma de novas doenças.
Quando novas espécies se formam, de onde vêm seus vírus? Os vírus, que são pouco mais do que um rebanho de material genético de pastagem livre, precisam desesperadamente das estruturas celulares e dos recursos de seus hospedeiros para se reproduzir continuamente. Um vírus sem hospedeiro não é nada.
Por causa dessa dependência, alguns vírus permanecem leais a seus hospedeiros ao longo da evolução, sofrendo mutação e mudando ligeiramente cada vez que o hospedeiro se transforma em uma nova espécie. Este processo é denominado co-divergência. Humanos e chimpanzés, por exemplo, têm vírus da hepatite B ligeiramente diferentes, ambos os quais provavelmente sofreram uma mutação da versão que infectou o ancestral comum dos humanos e macacos há mais de quatro milhões de anos.
Outra opção, chamada de transição entre espécies, ocorre quando um vírus migra para um tipo de host completamente novo que não tem nada a ver com o anterior. Este tipo de evolução viral está associado a novas doenças graves, como a gripe aviária, HIV, Ebola e SARS. E como essas doenças são extremamente perigosas, temos sorte de que a transição entre espécies seja uma ocorrência bastante rara.
No entanto, recentemente, quando cientistas na Austrália conduziram o primeiro estudo da evolução de longo prazo de milhares de vírus diferentes, eles chegaram à surpreendente conclusão de que a transição entre espécies é muito mais importante e ocorre com mais frequência do que imaginávamos. A mudança de espécie é a força motriz por trás da maioria das principais neoplasias evolutivas em vírus. Enquanto isso, a co-divergência é menos disseminada do que esperávamos e causa principalmente mudanças graduais.
“Eles mostraram de forma muito convincente que a co-divergência é a exceção e não a regra”, disse a bióloga evolucionista Pleuni Pennings, professora assistente da Universidade de San Francisco e não envolvida no estudo australiano.
Essas descobertas não significam de forma alguma que as novas doenças decorrentes da transição interespécies sejam uma ameaça mais séria e iminente do que a medicina presumia. No entanto, eles mostram que a dinâmica evolutiva dos vírus pode ser surpreendentemente complexa. Se os cientistas subestimaram a frequência da transição dos vírus para novos hospedeiros, então, neste caso, torna-se uma prioridade muito importante estudar quais vírus são mais suscetíveis a isso.
Existem muitas razões pelas quais os saltos entre espécies provavelmente não terão um impacto significativo na evolução dos vírus. Os obstáculos que impedem um vírus de passar com sucesso para um hospedeiro de outra espécie são muito sérios e formidáveis. Se o vírus não é capaz de manipular o material genético do hospedeiro e se reproduzir, então este é um beco sem saída, o fim de um ramo. O vírus pode precisar de muitas tentativas para infectar um novo hospedeiro, o que vem fazendo há décadas ou até mais, acumulando mutações correspondentes neste momento. Ele faz isso até que se afirme e comece a se multiplicar e se espalhar.
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Na primavera passada, por exemplo, um grupo de biólogos e pesquisadores biomédicos liderados por Susan VandeWoude, professora de medicina comparativa da Universidade do Colorado, deu um exemplo do que pode ser chamado de transição interespécie incompleta. Vandewood pesquisa lentivírus. Este é o tipo de retrovírus ao qual o HIV pertence. Seus portadores são pumas e linces vermelhos norte-americanos. A professora, junto com sua equipe de pesquisa, encontrou constantemente um certo lentivírus do lince vermelho em um puma na Califórnia e na Flórida. Mas todas as vezes, dados genéticos indicavam que esse vírus apareceu como resultado do contato de um puma com um lince infectado, digamos, quando o puma comia um lince, e não de outro puma infectado que o espalhou. A concentração do vírus nos pumas também foi baixa, o que indica queque o vírus é difícil de reproduzir.
Em suma, o vírus entrou em um novo hospedeiro felino, mas o organismo desse hospedeiro não era muito adequado para o parasita e não poderia se instalar nele adequadamente. “Em muitas das transições, não havia evidências de que o novo vírus estava se multiplicando em pumas”, observa Vandewood. (Em contraste, a equipe de Vandewood descobriu que uma certa forma do vírus do lince migrou para as panteras da Flórida, que transmitiram a variante por elas adaptada.) Como as transições de lentivírus de uma espécie felina para outra ocorrem com tanta frequência, ele pode sofrer mutações bastante fortes com o tempo, após o que o puma se tornará um habitat adequado para ele. Mas até agora isso não aconteceu, embora houvesse muitas dessas oportunidades.
Além disso, quando os vírus saltam com sucesso de uma espécie para outra, podem se tornar vítimas de seu próprio sucesso. Isso se aplica principalmente a pequenas populações isoladas (é assim que nasceram muitas novas espécies). Os vírus perigosos podem destruir rapidamente os hosts disponíveis, após o que eles desaparecem por conta própria.
Por esse motivo, os virologistas podem dizer com alto grau de confiança que, mesmo que ocorram com freqüência saltos interespécies por um longo período de tempo, a co-divergência de vírus e seus hospedeiros pode ser a norma. Mas há pouca evidência experimental para apoiar essa suposição. “A co-divergência ideal é um daqueles fenômenos que você pode aprender. Mas se você tentar encontrar bons exemplos desse tipo de co-divergência, descobrirá que eles são muito, muito raros”, diz Pennings.
O professor de biologia da Universidade de Sydney, Edward Holmes, e seus colegas australianos decidiram resolver esse mistério. Usando dados sobre o genoma viral, eles reconstruíram a história evolutiva de 19 famílias virais principais, cada uma contendo de 23 a 142 vírus que habitam uma variedade de hospedeiros, de mamíferos a peixes e plantas. Eles criaram esquemas filogenéticos (evolutivos) para famílias de vírus e suas espécies hospedeiras, e então os compararam. Os cientistas raciocinaram da seguinte maneira: se um vírus basicamente co-diverge com seu hospedeiro, evoluindo com ele, então, neste caso, o esquema filogenético do vírus deveria ser semelhante ao esquema de seu hospedeiro, uma vez que os ancestrais do vírus devem ter infectado os ancestrais do hospedeiro. Mas se o vírus pular de hospedeiro para hospedeiro,os padrões evolutivos de hosts e vírus serão diferentes. Quão diferente é? Depende do número de transições entre espécies.
Em seu trabalho, publicado na revista PLOS Pathogens, eles relataram que em todas as 19 famílias de vírus, as transições entre espécies foram generalizadas. Holmes disse que não foi nenhuma surpresa para ele que todas as famílias virais que estudaram pareciam estar dando saltos entre espécies. Mas ele ficou surpreso com a frequência com que eles deram esses saltos ao longo de sua história. “Todos eles fazem isso”, disse Holmes. "E isso é algo fora do comum."
Referindo-se à questão de por que os cientistas não haviam percebido anteriormente a importância das transições interespecíficas para a evolução do vírus, Holmes explicou que, no passado, os autores de estudos filogenéticos muitas vezes consideraram o problema de maneira muito restrita, estudando um número bastante pequeno de espécies hospedeiras e vírus, e fazendo isso em um pequeno intervalo de tempo … Em 10 ou 20 anos, você não terá um salto interespécies. “E em um milhão de anos isso definitivamente aconteceu”, disse Holmes.
Sua abordagem inovadora "fornece uma visão sobre as relações de longo prazo entre hosts e vírus", disse John Denn, professor associado de biologia do Queens College, sobre o estudo.
A compreensão de como e por que as transições entre espécies ocorrem foi ajudada pela observação de Holmes e seus colegas de vírus de RNA (que usam RNA como material genético). Eles concluíram que tais vírus cruzam espécies com muito mais freqüência do que os vírus de DNA (que usam DNA). “Isso provavelmente se deve ao fato de que eles têm uma taxa de mutação mais alta”, disse Vandewood. Com a combinação de um genoma menor e uma taxa de mutação mais alta, o vírus de RNA tem uma chance melhor de se adaptar ao ambiente do novo hospedeiro.
Além disso, Holmes explica essa tendência pelos diferentes ciclos de vida dos vírus de RNA e DNA. As infecções com a participação de vírus RNA muitas vezes são difíceis, mas têm vida curta, ou seja, a doença vem e vai muito rápido, como é o caso da gripe ou do resfriado comum. Essa transitoriedade leva ao fato de que o vírus pode perder a oportunidade de se tornar parte da espécie hospedeira emergente. “Em um vírus perigoso, o efeito prejudicial dura dias ou semanas”, diz Holmes. “E, em média, a co-divergência nesses casos é rara. É que o vírus desaparece muito rapidamente."
Mas as infecções envolvendo o vírus do DNA costumam ser crônicas. Quando uma parte da população hospedeira se desvia de sua forma típica para criar uma nova espécie, é mais provável que leve o vírus consigo, já que muitos outros hospedeiros são infectados. Assim, a probabilidade de co-divergência entre o vírus e seu novo hospedeiro aumenta.
O estilo de vida do hospedeiro também desempenha um papel na transição dos vírus e na co-divergência desses saltos interespécies. “Sabemos que o tamanho e a densidade da população hospedeira são muito importantes, e esse fator determina quantos vírus eles carregam”, diz Holmes. Ele cita os morcegos como exemplo. Os morcegos tendem a transportar um grande número de vírus diferentes, mas isso se deve em parte ao fato de haver um grande número de morcegos. Essas grandes populações têm maior probabilidade de contrair o vírus. “Há uma regra ecológica muito simples: quanto mais hospedeiros, mais vírus perigosos eles podem carregar”, observa Holmes. "É que o vírus tem uma chance melhor de encontrar um hospedeiro vulnerável."
Em 1975, Francis L. Black, da Universidade de Yale, escreveu um artigo de pesquisa que forneceu uma compreensão aprofundada de como a dinâmica da população hospedeira afeta as doenças humanas. Tendo estudado as comunidades um tanto isoladas e pequenas de aborígenes da Amazônia, os cientistas descobriram que infecções virais crônicas nessas pessoas ocorrem com bastante frequência, mas infecções agudas estão ausentes na maioria das vezes. O isolamento protege essas tribos de novos vírus. Os poucos vírus perigosos que, no entanto, penetraram nas comunidades indígenas logo morreram. Eles tinham poucos hospedeiros para sobreviver e, portanto, os vírus desapareceram rapidamente.
A descoberta de que transições interespecíficas ocorrem com frequência pode causar considerável preocupação, pois estão associadas a novas doenças perigosas. No passado, havia muitos saltos e aconteciam com frequência. Então, o que o futuro nos reserva - o mesmo, mas em grandes quantidades?
Não é necessário. “As estatísticas das transições entre espécies do passado nem sempre predizem com precisão o futuro, especialmente quando se trata de humanos”, diz Pennings. Nosso estilo de vida hoje também é diferente de como as pessoas viviam apenas alguns séculos atrás e, portanto, o risco de contrair novas doenças parece ser diferente para nós.
Uma pessoa também é portadora de um grande número de vírus. Nossas populações são muito grandes e temos uma mobilidade incrível, o que significa que transmitimos vírus com bastante facilidade e simplicidade para novos hosts suscetíveis. “Fazemos muitas coisas que aumentam as chances de transmissão do vírus. Adoramos meter o nariz em locais onde não devemos ir, corremos riscos com demasiada frequência, comemos o que não devíamos”, afirma Vandewood. “Somos provavelmente os piores infratores das regras e, portanto, na maioria das vezes nos tornamos objetos de saltos entre espécies - simplesmente porque às vezes cometemos atos insanos.”
Esses atos insanos geralmente levam a colisões com outras espécies. Quanto mais fazemos isso, mais ficamos expostos a novos vírus. As espécies com as quais entramos em contato mais frequentemente nos colocam em perigo. “Temos mais probabilidade de ser infectados por ratos do que por tigres”, diz Pennings.
No entanto, pesquisas adicionais sobre a história da evolução dos vírus ajudarão os cientistas a entender se existem espécies às quais devemos prestar mais atenção como fontes de novas infecções. (Os epidemiologistas já estão monitorando de perto os vírus transmitidos de aves para humanos, porque temem a gripe aviária.) Os vírus de plantas, peixes e mamíferos são provavelmente tão perigosos para os humanos. É igualmente possível que, na pesquisa para prever a próxima epidemia, os cientistas restrinjam seu foco a alguns grupos de alto risco.
Holmes tem um ponto de vista diferente. “Não acho que as previsões neste caso possam ser eficazes”, diz ele. “Eu entendo por que isso está sendo feito, mas o número de novos vírus que estamos detectando é enorme e, portanto, as previsões neste caso são simplesmente inadequadas.”
Felizmente, esse tipo de análise ficou mais fácil com o advento e o desenvolvimento da metagenômica, como é chamada o ramo da genômica, que estuda não o genoma de um organismo individual, mas a totalidade das informações genômicas obtidas do meio ambiente. Como parte dessa pesquisa, Holmes e colegas selecionam sequências genômicas de uma variedade de bancos de dados disponíveis. Eles não precisam de amostras físicas de vírus, e isso por si só é uma inovação no campo da pesquisa. "A virologia está se movendo para um novo estágio onde a metagenômica pode ser usada para amostrar maciçamente para ver o que está lá", diz Holmes.
Ele também observa que novas informações sobre vírus estão mais disponíveis hoje e, portanto, os esquemas filogenéticos criados por ele e seus colegas em um futuro próximo sofrerão grandes mudanças. “Em três anos, esses esquemas serão muito mais completos, porque encontraremos muitas novas amostras desses vírus”, promete Holmes.
Mallory Locklear
