Logo bio-infomedia.ro

Cum ne modelează virusurile lumea

Deși temute pentru bolile pe care le produc, virusurile pot crea și adevărate minuni, modelând evoluția chiar de la începuturile sale. Aproximativ 8% din ADN-ul nostru provine de la virusurile care ne-au infectat strămoșii cu mult timp în urmă și au introdus gene virale în genomurile acestora. Unele dintre aceste gene joacă acum roluri cruciale în stadiile timpurii de dezvoltare a embrionului. | Foto: MARKOS KAY

Haideți să ne imaginăm planeta Pământ fără virusuri.

Fluturăm o baghetă magică și toate virusurile dispar. Virusul turbării a dispărut brusc. Virusul poliomielitei nu mai este. Groaznicul virus Ebola nu mai este nici el. Virusul rujeolei, virusul oreionului și diferitele virusuri gripale au dispărut. Se reduc semnificativ suferința umană și moartea. HIV nu mai este, iar catastrofa SIDA nu s-a întâmplat niciodată. Dengue, dispărut. Toate rotavirusurile, dispărute, mare milă pentru copiii din țările în curs de dezvoltare care mor cu sutele de mii în fiecare an. Virusul Zika, dispărut. Virusul febrei galbene, dispărut. Virusul herpetic B, purtat de unele maimuțe și deseori fatal pentru om, dispărut și el. Nimeni numai suferă acum de varicelă, hepatită, zona zoster și nici de o răceală banală. Virusul variolei? Acesta a fost eradicat în anul 1977, iar acum dispare din congelatoarele bine securizate unde mai sunt păstrate ultimele sale mostre. Virusul SARS din 2003, semnalul de alarmă al pandemiei de astăzi, nu mai este. Și, bineînțeles, infamul virus SARS-CoV-2, cauza pandemiei de COVID-19, a dispărut și el. Vă simțiți mai bine?

Nu!

Acest scenariu este mai ambiguu decât ați putea crede. Realitatea este că trăim într-o lume a virusurilor, care sunt extrem de diverse și incomensurabil de abundente. Doar oceanele singure ar putea conține mai multe particule virale decât numărul de stele din universul observabil. Mamiferele pot purta cel puțin 320.000 de specii diferite de virusuri. Dacă mai adăugăm virusurile de la celelalte animale, plante, bacteriile terestre și orice altă posibilă gazdă, totalul devine ... de nemăsurat. Iar dincolo de aceste numere mari există consecințe pe măsură: multe dintre aceste virusuri aduc beneficii de adaptare, nevătămătoare, vieții de pe Pământ, inclusiv oamenilor.

Nu am putea trăi fără virusuri. Nu ne-am fi ridicat din mocirla primordială fără ajutorul virusurilor. De exemplu, există două secvențe de ADN care provin de la virusuri și care acum se regăsesc în genomul uman și în cel al primatelor, fără de care - un fapt uimitor - sarcina nu ar fi posibilă. Există ADN viral ascuns în genele animalelor terestre, care ajută la păstrarea memoriei în bule proteice minuscule. Alte gene cooptate de la virusuri contribuie la dezvoltarea embrionului, reglarea sistemului imunitar sau la rezistența împotriva cancerului - efecte benefice care abia acum încep să fie cunoscute. Virusurile au jucat roluri cruciale în declanșarea marilor tranziții evolutive. Înlăturați virusurile, așa cum am făcut în experimentul de gândire de mai sus, iar imensa diversitate biologică a planetei noastre va intra în colaps precum o casă din lemn ale cărei cuie s-au rupt brusc.

Rechin-zebră
Având un rechim-zebră în apropiere, un scafandru de la Aquarium of the Pacific din Long Beach, California, arată o imagine a unui bacteriofag, un tip de virus care infectează bacteriile. Inofensivi pentru plante și animale, bacteriofagii sunt critici pentru ecosistemele marine sănătoase. | Foto: CRAIG CUTLER

Da, un virus este un parazit, dar, uneori, acest parazitism este mai mult o simbioză, o dependență mutuală din care profită atât vizitatorul, cât și gazda. La fel ca focul, virusurile sunt un fenomen care nu este în toate cazurile bun, dar nici rău; ele pot furniza beneficii sau distrugere.

Pentru a aprecia diversitatea virusurilor, trebuie să începem cu elemente de bază despre ceea ce sunt virusurile și despre ceea ce nu sunt. Este mai ușor de spus ce nu sunt. Virusurile nu sunt celule vii. O celulă, de genul celor care formează corpul omului sau al unei caracatițe, conține mașinării elaborate pentru producerea proteinelor, stocarea energiei și desfășurarea altor funcții specializate - depinde de tipul celulei, dacă este, de exemplu, o celulă musculară, o celulă din xilem sau un neuron. O bacterie este, de asemenea, o celulă, cu funcții similare, însă mult mai simple. Un virus nu este nimic din toate acestea.

Definirea unui virus este un fapt destul de complicat, deoarece această definiție s-a schimbat de mai multe ori în ultimii 120 de ani. Martinus Beijerinck, un botanist olandez care a studiat virusul mozaicului tutunului, a emis ipoteza, în anul 1898, că virusul este un lichid infecțios. Pentru mai multă vreme, un virus a fost definit în funcție de dimensiunile sale - ceva mult mai mic decât o bacterie, dar care, la fel ca bacteria, poate cauza o boală. Mai târziu, un virus a fost considerat un agent submicroscopic, care poartă un genom mic și care se poate replica în interiorul celulelor vii.

Voi susține acest punct de vedere paradoxal, a scris microbiologul francez André Lwoff în "The Concept of Virus", un influent eseu publicat în anul 1957, și anume că virusurile sunt virusuri. O definiție care nu prea ne ajută, însă un adevărat avertisment - un alt mod de a spune "unice prin ele însele".

Lwoff știa că virusurile sunt mai ușor de descris decât de definit. Fiecare particulă virală conține o porțiune cu instrucțiuni genetice (codificate în ADN sau ARN) ambalate într-o capsulă proteică (denumită capsidă). În unele cazuri, capsida este înconjurată de o anvelopă membranoasă, care o protejează și o ajută la fixarea de celula-gazdă. Un virus se poate înmulți doar după ce pătrunde în celulă și determină mașinăria celulară să transforme informația genetică în proteine.

Dacă celula-gazdă nu are noroc, sunt produse numeroase particule virale, iar acestea erup afară din celulă, lăsând în urmă o epavă celulară. O astfel de deteriorare - așa cum produce SARS-CoV-2 în celulele epiteliale ale căilor respiratorii umane - reprezintă caracterul patogen al virusului.

Însă dacă celula-gazdă este norocoasă, poate că virusul doar se stabilește în interiorul acesteia, rămânând în stare inactivă sau incluzându-și micul genom propriu în genomul gazdei. Această a doua posibilitate are multiple implicații privind evoluția, chiar și pentru identitatea noastră ca oameni, așa cum vom vedea în continuare. Într-o carte populară din 1983, biologul britanic Peter Medawar și soția sa, Jean, au afirmat că niciun virus nu este cunoscut ca fiind bun, ci este doar o veste proastă învelită într-o proteină. Nu au avut dreptate, așa cum nu au avut nici numeroși alți oameni de știință ai vremii. Iar această viziune mai este acceptată și astăzi, poate lesne de înțeles, de către oricine ale cărui cunoștințe în privința virusurilor sunt limitate la veștile rele despre gripă sau COVID-19. Însă astăzi se știe că unele virusuri sunt folositoare.

Craniu de neaderthalian
Un craniu de neaderthalian se odihnește lângă schelete umane la Muzeul Omului din Paris. Atunci când oamenii moderni au părăsit Africa, ei s-au încrucișat cu neaderthalienii și au dobândit gene care evoluaseră timp de sute de mii de ani. Oamenii de știință au descoperit 152 de gene moștenite de la neaderthalieni, care ne ajută la crearea răspunsului imunitar. Ei au tras concluzia că aceste gene au permis strămoșilor noștri să lupte împotriva noilor viruși întâlniți în Europa. | Foto: REMI BENALI

De unde au apărut primele virusuri? Pentru a răspunde la această întrebare trebuie să privim înapoi în timp până în urmă cu aproape patru miliarde de ani, în perioada în care viața de pe Pământ abia răsărea din supa primordială formată din molecule lungi, compuși organici simpli și energie.

Haideți să presupunem că unele dintre moleculele lungi (probabil ARN-ul) au început să se replice. Selecția naturală darwiniană ar fi început atunci, pe măsură ce aceste molecule - primele genomuri - se reproduceau, sufereau mutații și evoluau. În cadrul acestor procese, unele molecule ar fi putut găsi sau crea o protecție prin membrane sau pereți, ducând la formarea primelor celule. Aceste celule s-au înmulțit prin fisiune, scindându-se în două. Ele s-au scindat și într-un sens mai larg, împărțindu-se în Bacterii și Archaea, doua dintre cele trei domenii ale lumii celulare. Cel de al treilea domeniu, Eucariote, a apărut ceva mai târziu și ne include pe noi, precum și alte viețuitoare (animale, plante, ciuperci, unele microorganisme) formate din celule cu o structură anatomică internă complexă. Acestea sunt cele trei ramuri majore ale arborelui vieții, așa cum acesta este desenat în prezent.

Dar unde se regăsesc virusurile? Reprezintă ele o a patra ramură majoră? Sau sunt ele doar un fel de vâsc, un parazit purtat de vânt? Cele mai multe versiuni ale arborelui vieții nici măcar nu includ virusurile.

O școală de gândire susține că virusurile nu ar trebui incluse în arborele vieții deoarece ele nu sunt vii. Această abordare este dependentă de cum definim "viul".

Există trei ipoteze principale privind originile virusurilor. Prima ipoteză, denumită virusurile au fost primele, susține că virusurile au apărut înaintea celulelor, asamblându-se cumva direct din supa primordială. A doua ipoteză, denumită evadarea, postulează că gene sau porțiuni de genom au părăsit celulele, s-au încapsulat în capside proteice și au format o nouă nișa ca paraziți. Cea de a treia ipoteză, denumită reducerea, sugerează că virusurile au apărut atunci când dimensiunile celulelor s-au redus sub presiunea competiției (era mai facilă replicarea dacă erai mai mic și mai simplu), acestea pierzând gene până când au fost reduse la un minim care le permitea supraviețuirea doar prin parazitarea altor celule.

Mai există și o a patra variantă, cunoscută sub denumirea de ipoteza chimerică, inspirată dintr-o altă categorie de elemente genetice: transpozonii. Geneticianul Barbara McClintock a dedus existența lor în anul 1948, printr-o descoperire care i-a adus Premiul Nobel. Aceste elemente oportuniste își ating succesul darwinian doar sărind dintr-o parte în alta a genomului, în rare cazuri de la o celulă la alta, chiar de la o specie la alta, utilizând resurse celulare pentru a se copia. Autocopierea le protejează de extincția accidentală. Ele constituie, de exemplu, aproape jumătate din genomul uman. Conform acestei idei, primele virusuri ar fi putut apărea din astfel de elemente, prin împrumutarea unor proteine de la celulă pentru a-și înveli materialul genetic în capside protectoare.

Fiecare dintre aceste ipoteze își are meritele sale. Însă, în anul 2003, noi dovezi au înclinat balanța înspre ipoteza reducerii: virusul uriaș.

Embrion uman
O imagine a unui embrion uman cu doar opt celule este proiectată în spatele Joannei Wysocka, profesor de biologia dezvoltării la Universitatea Stanford. Wysocka și colegii săi au descoperit că un retrovirus endogen umane - o secvență genetică dobândită în urma unei infecții virale ancestrale - se activează în timpul acestui stadiu de dezvoltare și produce proteine. Wysocka crede că această genă, denumită HERV-K, ar putea proteja embrionul față de infecțiile virale și ar ajuta la controlul dezvoltării fătului. | Foto: CRAIG CUTLER

Virusul uriaș a fost descoperit în amibe, care sunt eucariote unicelulare. Aceste amibe fuseseră colectate din apa unui turn de răcire din Bradford, Anglia. În interiorul unora dintre ele a fost observată o pată misterioasă. Această pată era suficient de mare pentru a putea fi observată cu ajutorul microscopului optic (se presupunea că virusurile erau prea mici pentru acest lucru, fiind observabile doar cu microscopul electronic) și arăta ca o bacterie. Oamenii de știință au încercat să detecteze genele bacteriene, însă nu au găsit niciuna.

În cele din urmă, o echipă de cercetători din Marsilia, Franța, a reușit secvențierea sa, a recunoscut ce este și a denumit-o Mimivirus, deoarece mima o bacterie, cel puțin în ceea ce privește dimensiunile. Diametrul său era uriaș, mai mare decât al celor mai mici bacterii. Genomul său era, de asemenea, uriaș pentru un virus, lung de aproape 1,2 milioane de litere, comparativ cu cele 13.000 ale virusului gripal sau cu cele 194.000 ale virusului variolei. (ADN-ul și ARN-ul sunt molecule lungi formate din patru tipuri de molecule de baze azotate, pe care oamenii de știință le abreviază cu prima lor literă). A fost un virus "imposibil": viral prin natura sa, dar prea mare în dimensiuni.

Jean-Michel Claverie era membru senior al echipei din Marsilia. Descoperirea lui Mimivirus a produs multe încurcături, a declarat cercetătorul. De ce? Deoarece secvențierea genomului său a dezvăluit patru gene total neașteptate - gene pentru codificarea unor enzime specifice doar celulei și care nu mai fuseseră descoperite la vreun virus. Aceste enzime se numără printre componentele care efectuează translația codului genetic, asamblând proteinele din aminoacizi. Așadar, întrebarea care s-a pus a fost de ce are nevoie virusul de asemenea enzime, active în mod normal în interiorul celulei, când el are la dispoziție întreaga celulă. Deducția logică este că Mimivirus conține aceste enzime deoarece își are originile într-o celulă care și-a redus genomul.

Mimivirus nu este o întâmplare. Virusuri uriașe similare au fost descoperite ulterior în Marea Sargaselor, iar această denumire dată inițial a fost acum atribuită unui între gen - genul Mimivirus, care conține câțiva giganți. Apoi, echipa din Marsilia a mai descoperit doi uriași, ambii paraziți ai amibelor - unul colectat din sedimentele de mică adâncime de pe coastele republicii Chile, iar celălalt colectat dintr-un lac din Australia. Aproape de două ori mai mari decât Mimivirus, aceste virusuri au fost atribuite altui gen, pe care Claverie și colegii săi l-au numit Pandoravirus.

Aceste descoperiri vin în sprijinul ipotezei reducerii. Poate că virusurile au apărut prin reducerea celulelor ancestrale, dar un tip de celule care nu se mai găsește astăzi pe Pământ. Aceste "protocelule ancestrale" ar fi putut fi diferite și în competiție cu strămoșul universal comun al tuturor celulelor cunoscute astăzi. Poate că aceste protocelule au pierdut competiția și au fost excluse din toate nișele disponibile lumii vii. Ele ar fi putut supraviețui ca paraziți în alte celule, reduncându-și genomurile și devenind ceea ce noi acum numim virusuri.

Descoperirea virusurilor uriașe a inspirat alți oameni de știință, în special pe Patrick Forterre, de la Institutul Pasteur din Paris, să formuleze idei noi despre ceea ce sunt virusurile și despre rolurile constructive pe care acestea le-au jucat și încă le joacă în evoluția și funcțiile celulelor.

Definițiile anterioare ale virusului erau inadecvate, a declarat Forterre, deoarece oamenii de știință au confundat particulele virale - secvențele genomice învelite în capside, având denumirea corectă de virioni - cu virusul în întregimea sa. Aceasta a fost un lucru greșit, ca și cum ai confunda sămânța cu planta sau sporul cu ciuperca. Virionul este doar mecanismul de dispersare. Virusul ca întreg include și prezența sa în celulă, după ce a preluat controlul mașinăriei celulare pentru a produce mai mulți virioni.

Forterre a inventat un nume nou pentru această entitate combinată: virocelulă. Această idee pune capăt și controversei dacă virusul este viu sau nu. Un virus este viu atunci când este sub formă de virocelulă, chiar dacă virionul în sine nu este.

Ideea din spatele conceptului de virocelulă se concentrează pe stadiul intracelular al virusului, a declarat Forterre. Acesta este un stadiu delicat, în care celula infectată, ca un zombi, ascultă de comenzile virusului, citește genomul viral și îl replică, dar nu întotdeauna fără omisiuni sau greșeli. În timpul acestui proces, pot rezulta noi gene din genomul viral. Virusurile aduc inovații, însă celulele răspund cu propriile lor inovații în materie de apărare, cum ar fi peretele celular sau nucleul, așa că totul devine ca o cursă a înarmării spre o mai mare complexitate. Mulți oameni de știință au presupus că virusurile și-au atins etapele evolutive majore extrăgând ADN din organismul infectat, pe care apoi îl folosesc în cadrul genomului viral. Acest lucru se poate întâmpla și în sens invers, celulele preluând gene de la virus.

Un alt punct de vedere, susținut de Forterre, Claverie și alți oameni de știință din domeniu, inclusiv Gustavo Caetano-Anolles, de la Universitatea din Illinois, este acela că virusurile sunt surse proeminente al diversității genetice. Conform acestei viziuni, virusurile au sporit opțiunile evolutive ale organismelor celulare în ultimele câteva miliarde de ani, depozitând material genetic nou în genomurile lor. Acest proces bizar este o versiune a fenomenului cunoscut sub denumirea de transfer orizontal de gene - genele se deplasează în lateral peste granițele dintre diferite descendențe. (Transferul vertical de gene este o formă mai cunoscută de moștenire: de la părinți la copii.) Pătrunderea genelor virale în genomul celular ar putea ajuta la explicarea unor mari tranziții evolutive, cum ar fi originea ADN-ului, originea nucleului celular la creaturile complexe, originea peretelui celular și chiar divergența celor trei ramuri evolutive majore ale arborelui vieții.

Thierry Heidmann a studiat genomul uman - toate cele 3,1 miliarde de litere de cod - pentru a descoperi porțiuni de ADN care să semene cu tipul de gene pe care un virus le-ar utiliza pentru producerea anvelopei sale. A descoperit aproape 20. Cel puțin două s-au dovedit a fi foarte importante, a declarat Heidmann, deoarece aveau capacitatea de a îndeplini funcții esențiale pentru sarcina umană. Aceste două gene au fost sincitina-1, care a fost inițial descoperită de către alți oameni de știință, și sincitina-2, care a fost descoperită de Heidmann și grupul său. Modalitatea prin care aceste gene virale au devenit o parte a genomului uman și scopul pentru care acestea au fost adoptate sunt aspecte remarcabile care țin de conceptul de retrovirusuri endogene umane.

Un retrovirus este un virus cu genom format din ARN, care funcționează în direcția opusă celei obișnuite (de unde și denumirea de retro). În loc de a folosi ADN pentru a sintetiza ARN, care apoi servește ca mesager pentru sinteza proteinelor, aceste virusuri folosesc ARN pentru a produce ADN, pe care apoi îl integrează în genomul celulei infectate. De exemplu, HIV este un retrovirus care infectează celulele imunitare umane, inserându-și materialul genetic în genomul celulei, unde acesta poate rămâne inactiv. La un anumit moment, ADN-ul viral se activează, devenind o matriță pentru producerea multor alți virioni HIV, care ucid celula pe măsură ce o părăsesc.

Liliac și pangolin
Oamenii de știință continuă să caute originea coronavirusului denumit SARS-CoV-2. Liliacul mare cu potcoavă și pangolinul chinezesc sunt considerate ca posibile gazde. Virusurile găsite în aceste două specii sunt înrudite cu virusul care a declanșat pandemia. Maciej Boni, profesor de biologie asociat la Universitatea de Stat din Pennsylvenia, împreună cu o echipă internațională de cercetători, au urmărit virusul până în urmă cu 100 de ani, când coronavirusurile de la pangolini s-au separat de cele de la lilieci. SARS-CoV-2 ar fi putut evolua din cel mai apropiat virus de la liliac, în urmă cu 40-70 de ani. | Foto: CRAIG CUTLER

Iată marea întorsătură: unele retrovirusuri infectează celulele reproducătoare - acele celule care produc ouă sau spermă - iar prin acest proces, ele își introduc ADN-ul viral în genomul ereditar al gazdei. Aceste porțiuni inserate sunt retrovirusui endogene (internalizate), iar după încorporarea în genomul uman, ele sunt cunoscute sub denumirea de retrovirusuri endogene umane (HERV). Aproximativ 8% din genomul uman este constituit din asemenea ADN viral, introdus în descendența noastră de către retrovirusuri în decursul evoluției. Gena sincitina-2 este un astfel de material genetic viral.

Originea și funcționalitatea genei sincitina-2 sunt relativ simplu de explicat. O genă care, inițial, a ajutat un virus să fuzioneze cu celula-gazdă a reușit să pătrundă în genomul animal ancestral. Apoi gena a fost reconvertită pentru a produce o proteină similară care să ajute la fuzionarea celulelor pentru a forma o structură specială în jurul a ceea ce a devenit placenta, deschizând un nou drum pentru unele animale: sarcina internă. Această inovație a avut o importanță semnificativă în istoria evoluției, făcând posibil ca o femelă să-și poarte cu ea puiul aflat în curs de dezvoltare, în interiorul corpului, decât să îl lase singur și vulnerabil într-un loc, precum un ou într-un cuib.

Prima genă de acest fel de la un retrovirus endogen a fost ulterior înlocuită de altele similare, mai potrivite pentru acest rol. În decursul timpului, acest mod de reproducere a fost îmbunătățit, iar placenta a evoluat. Printre aceste gene virale dobândite se numără sincitina-2, una dintre cele două gene sincitină de la oameni care ajută la fuzionarea celulelor pentru a forma un strat placental lângă uter. Această structură unică, intermediară între mamă și făt, permite trecerea nutrimentelor și oxigenului, transportă în afară reziduurile și dioxidul de carbon și, probabil, protejează fătul de atacul sistemului imunitar al mamei. Este aproape un miracol modul în care evoluția a modelat o componentă virală într-una umană.

Contribuția retrovirusului care ne-a dat sincitina-2 este doar un exemplu. Un altul este gena ARC, exprimată ca răspuns la activitatea neuronală de la mamifere și muște. Aceasta seamănă cu o genă retrovirală care codifică o proteină a capsidei. Cercetările recente efectuate de mai multe echipe, printre care și cea condusă de Jason Shepherd, de la Universitatea din Utah, S.U.A., sugerează că ARC joacă un rol cheie în stocarea informațiilor din rețeaua neuronală. Cu alte cuvinte: memoria. ARC pare a realiza acest lucru prin împachetarea informației derivate din experiență (înmagazinată sub formă de ARN) în saci proteici mici, care o transportă de la un neuron la altul.

Joanna Wysocka și un grup de colegi de la Școala de Medicină a Universității Stanford au descoperit dovezi că fragmente virale produse de un alt retrovirus endogen uman, denumit HERV-K, se regăsesc în embrionul uman din stadiile cele mai timpurii și ar putea juca un rol pozitiv în protejarea acestuia față de infecțiile virale sau în dezvoltarea fătului. Mai mult, grupul său s-a concentrat pe un transpozon particular, care pare a fi ajuns în genomul uman ca un fel de secțiune prolog a HERV-K, apoi a găsit căi să se multiplice și să ajungă în alte părți ale genomului, astfel încât acum este prezent în 697 de copii împrăștiate. Aceste copii par a ajuta la activarea a aproape 300 de gene umane.

Pentru mine, este uimitor faptul că retrovirusurile endogene umane reprezintă 8% din genomul uman, a declarat Wysocka. Este și mai uimitor modul în care infecțiile retrovirale din trecut continuă să ne modeleze evoluția ca specie.

Dacă 8% din genomul uman este ADN retroviral, iar jumătate sunt transpozoni, atunci poate că chiar noțiunea de om (cu atât mai mult cea de supremație umană) nu mai este atât de solidă pe cât ne-ar plăcea să credem.

Dezavantajul unei asemenea versatilități evolutive este faptul că virusurile pot, uneori, schimba gazda, sărind de la un tip de viețuitoare la un altul și devenind agent patogen pentru noua gazdă. Aceasta este modalitatea prin care apar majoritatea bolilor infecțioase umane - cu virusuri dobândite de la gazde animale non-umane.

În gazda originală - denumită științific gazdă-rezervor - un virus poate rămâne în stare latentă, în număr mic și cu un impact redus, timp de mii de ani. Ar putea ajunge la o acomodare evolutivă cu gazda-rezervor, acceptând să nu creeze probleme în schimbul siguranței. Însă, într-o nouă gazdă, cum este omul, vechea înțelegere ar putea să nu mai fie valabilă. Virusul se poate înmulți exploziv, poate cauza disconfort și suferință în acea primă victimă. Dacă virusul reușește și să se răspândească, de la om la om, la mai mulți indivizi, atunci se ajunge la un început de epidemie. Dacă virusul se răspândește în comunitate sau în interiorul unei țări, atunci este vorba de epidemie, iar dacă răspândirea este în toate lumea, atunci devine pandemie. Așadar, acum am ajuns înapoi la SARS-CoV-2.

Unele tipuri de coronavirusuri sunt mai predispuse să ducă la pandemii decât altele. Din acest punct de vedere, printre cele mai îngrijorătoare virusuri sunt coronavirusurile, datorită naturii genomului lor, capacității de modificare și evoluție și istoricului privind bolile umane grave pe care le-au produs. Acest grup include SARS (sindromul respirator acut sever) din 2002-2003 și MERS (sindromul respirator din Orientul Mijlociu) din 2012-2015. Așadar, atunci când sintagma "noul coronavirus" a început să fie utilizată pentru a descrie virusul care producea îmbolnăvirile din Wuhan, China, aceste două cuvinte au fost suficiente pentru a produce fiori oamenilor de știință din toată lumea.

Coronavirusurile fac parte din infama categorie de virusuri cu un singur lanț (catenă) de ARN, care include virusul gripal, virusul Ebola, virusul turbării, virusul pojarului, hantavirusurile și retrovirusurile. Virusurile cu genomul format din ARN monocatenar suferă mutații frecvente pe măsură ce se replică, iar aceste mutații furnizează o bogăție de variație genetică naturală.

Totuși, coronavirusurile evoluează relativ încet comparativ cu alte virusuri cu ARN. Ele prezintă genomuri lungi - genomul virusului SARS-CoV-2 conține 30.000 de litere - care se modifică mai puțin frecvent, deoarece prezintă o enzimă care corectează mutațiile. Însă ele sunt capabile de recombinare, prin care două lanțuri de coronavirus, ce infectează aceeași celulă, fac schimb de secțiuni ale genomului și dau naștere unui al treilea lanț hibrid. Acest fenomen ar fi putut duce la apariția noului coronavirus, SARS-CoV-2.

Virusul original probabil că a fost găzduit de o specie de liliac, posibil un liliac cu potcoavă, care poartă în mod obișnuit coronavirusuri. Dacă a avut loc recombinarea, adăugând noi elemente cruciale de la un alt coronavirus, aceasta ar fi putut avea loc în corpul liliacului sau al altui animal (s-a sugerat că ar fi pangolinul, însă ar fi putut exista și alte specii). Oamenii de știință studiază aceste posibilități, dar și altele noi, prin secvențierea și compararea genomurilor virusurilor ce se găsesc în diferitele gazde potențiale. Tot ceea ce știm deocamdată este că SARS-CoV-2, așa cum acesta există astăzi la om, este un virus viclean, capabil de evoluții ulterioare.

Așadar, virusurile oferă, dar și iau. Poate că motivul pentru care ele sunt dificil de poziționat în arborele vieții este faptul că istoria vieții nu are o formă de arbore. Analogia cu un arbore este doar modul nostru tradițional de a ilustra evoluția, așa cum a făcut-o Charles Darwin. Însă Darwin nu știa nimic despre transferul orizontal de gene. De fapt, el nu știa nimic despre gene, nici despre virusuri. Totul este foarte complicat, acum realizăm acest lucru. Chiar și virusurile, care par simple la prima vedere, sunt foarte complexe.

Source Sursa: www.nationalgeographic.com
Text: David Quammen
Foto: Craig Cutler, Markos Kay



Din aceeași categorie