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Os vírus são vilões e heróis da vida

Pelo menos os vírus bacteriófagos merecem ser celebrados.


Bacteriófagos
Bacteriófagos: além de infectar bactérias, têm um papel na evolução da vida | Imagem: cc Zappys Technology Solutions/Flickr

Os vírus têm má reputação. Eles são responsáveis ​​pela pandemia Covid-19 e por uma longa lista de doenças que atormentam a humanidade desde tempos imemoriais. Há algo para festejar em relação a eles?


Muitos biólogos como eu acreditam que existe, pelo menos no caso de um tipo específico de vírus - a saber, os bacteriófagos, ou vírus que infectam bactérias.


Os bacteriófagos, ou fagos, para abreviar, mantêm as populações bacterianas sob controle, tanto na terra quanto no mar. Eles matam até 40% das bactérias dos oceanos todos os dias, ajudando a controlar a proliferação de bactérias e a redistribuição de matéria orgânica.


Sua capacidade de matar bactérias seletivamente também entusiasma os médicos. Os fagos naturais e modificados têm sido usados ​​com sucesso para tratar infecções bacterianas que não respondem aos antibióticos.


Esse processo, conhecido como terapia fágica, pode ajudar a combater a resistência aos antibióticos.


Pesquisas recentes apontam para outra função importante dos fagos: eles podem ser os últimos consertadores genéticos da natureza, criando novos genes que as células podem reorganizar para ganhar novas funções.


Os fagos são a forma de vida mais abundante no planeta, com um nonilhão (1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) - flutuando ao redor do mundo a qualquer momento.


Como todos os vírus, os fagos também têm altas taxas de replicação e mutação, o que significa que eles formam muitas variantes com características diferentes a cada vez que se reproduzem.


A maioria dos fagos tem uma casca rígida chamada capsídeo que é preenchida com seu material genético. Em muitos casos, a casca tem mais espaço do que o fago precisa para armazenar o DNA essencial para sua replicação.


Isso significa que os fagos têm espaço para carregar uma bagagem genética extra: genes que não são realmente necessários para a sobrevivência do fago, e que ele pode modificar à vontade.


Fagos virulentos e temperados


Para ver como isso acontece, vamos dar uma olhada mais profunda no ciclo de vida do fago.

Os fagos vêm em dois sabores principais: temperado e virulento.


Os fagos virulentos, como muitos outros vírus, operam em um programa de invasão-replicação-morte. Eles entram na célula, sequestram seus componentes, fazem cópias de si mesmos e explodem.


Os fagos temperados, por outro lado, jogam o jogo longo. Eles fundem seu DNA com o da célula e podem permanecer adormecidos por anos até que algo desencadeie sua ativação. Em seguida, eles voltam ao comportamento virulento: replicam-se e explodem.


Muitos fagos temperados usam o dano ao DNA como gatilho. É uma espécie de sinal de “Houston, temos um problema".


Se o DNA da célula está sendo danificado, isso significa que o DNA do fago residente provavelmente será o próximo, então o fago sabiamente decide abandonar o barco. Os genes que direcionam os fagos a se replicarem e explodirem ficam desligados, a menos que o dano ao DNA seja detectado.


As bactérias reequiparam os mecanismos que controlam esse ciclo de vida para gerar um sistema genético complexo que meus colaboradores e eu temos estudado por mais de duas décadas.


As células bacterianas também estão interessadas em saber se seu DNA está sendo detonado. Se estiver, elas ativam um conjunto de genes que tentam reparar o DNA.


Isso é conhecido como resposta SOS bacteriana porque, se falhar, a célula estará frita. As bactérias orquestram a resposta SOS usando uma proteína tipo switch que responde ao dano ao DNA: liga se houver dano e permanece desligada se não houver.


Talvez não seja surpreendente que as trocas bacterianas e fágicas sejam evolutivamente relacionadas. Isso levanta a questão: quem inventou a chave de liga-desliga, bactérias ou vírus?


Nossa pesquisa anterior e o trabalho de outros pesquisadores indicam que os fagos chegaram lá primeiro.


Num relatório nosso recente, mostramos que a resposta SOS de Bacteroidetes, um grupo de bactérias que compreende até metade das bactérias que vivem em seu intestino, está sob o controle de um interruptor de fago que foi refeito para implementar os programas genéticos complexos da própria bactéria.


Isso sugere que os interruptores SOS bacterianos são, na verdade, interruptores de fago que foram reequipados um tempão atrás.


Não são apenas interruptores bacterianos que parecem ser invenções de fagos.


Um belo trabalho de detetive mostrou que um gene bacteriano necessário para a divisão celular também surgiu por meio da “domesticação” de um gene de toxina de um fago.


E muitos sistemas de ataque bacteriano, como toxinas e armas genéticas usadas para penetrar nas células, bem como a camuflagem que usam para escapar do sistema imunológico, são conhecidos ou suspeitos de terem origem nos fagos.


A vantagem dos vírus


OK, você pode pensar, os fagos são ótimos, mas os vírus que nos infectam certamente não são legais.


No entanto, há evidências crescentes de que os vírus que infectam plantas e animais também são uma importante fonte de inovação genética nesses organismos.


Foi demonstrado que genes virais domesticados, por exemplo, desempenham um papel fundamental na evolução das placentas de mamíferos e na manutenção da umidade da pele humana.


Evidências recentes sugerem que mesmo o núcleo de uma célula, que abriga DNA, também poderia ter sido uma invenção viral.


Os pesquisadores também têm especulado que os ancestrais dos vírus atuais podem ter sido os pioneiros no uso do DNA como molécula primária para a vida. Não é uma pequena façanha.


Portanto, embora você possa estar acostumado a pensar nos vírus como os vilões por excelência, pode-se argumentar que eles são a força motriz da natureza para a inovação genética. Provavelmente, os humanos estão aqui hoje por causa deles.


☛ Este artigo foi escrito por Ivan Erill, professor de Ciências Biológicas da Universidade de Maryland em Baltimore (#UMB). Foi republicado do site The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o original em inglês.