Os vírus fundamentais na evolução humana:bet7k saque pendente

Pode ser algo surpreendente para um réptil, que normalmente coloca ovos com cascas endurecidas. Mas a verdadeira revelação veio 16 anos depois, quando Ramírez-Pinilla associou-se ao geneticista Thierry Heidmann, do Instituto Gustave Roussybet7k saque pendenteParis, na França, e seus colegas.

Eles descobriram que os lagartos têm um gene essencial para a formação da placenta – e que esse gene veiobet7k saque pendenteum vírus.

Em algum momento nos últimos 25 milhõesbet7k saque pendenteanos, os ancestrais dos lagartos foram infectados por um vírus que incorporou parte do seu próprio DNA ao genoma dos répteis. Mas,bet7k saque pendentevezbet7k saque pendenteserem prejudicados, os lagartos,bet7k saque pendentealguma forma, cooptaram o DNA viral e o utilizaram para desenvolver suas primeiras placentas.

Graças ao vírus, os lagartos evoluíram para formar um novo órgão.

“A aquisição genômica coincidiu com a mudança dos lagartos,bet7k saque pendentenão placentários, para placentários”, segundo Heidmann.

Mas o incomum sobre esta história é que ela não é nada incomum. Cercabet7k saque pendente10% do genoma humano vêm dos vírus – e o DNA viral desempenhou papel fundamental na nossa evolução.

Parte dele é a fonte da placenta dos mamíferos. Outras partes estão envolvidas na nossa reação imunológica contra doenças e na formaçãobet7k saque pendentenovos genes. Sem os vírus, os seres humanos não poderiam ter evoluído.

Os vírus são tão simples que muitos biólogos não os consideram totalmente vivos.

Cada vírus é essencialmente um pacote microscópicobet7k saque pendentematerial genético. Eles só podem reproduzir-se infectando células vivas – os vírus subvertem a maquinaria celular para fazer cópiasbet7k saque pendentesi mesmos. E, ao fazê-lo, frequentemente deixam seus hospedeiros doentes.

Os vírus que inserem seu próprio material genético no genoma do hospedeiro são chamados retrovírus. Sua natureza foi compreendida pela primeira vez nos anos 1960 e 1970, mas alguns deles foram isolados décadas antes.

Depoisbet7k saque pendenteuma sugestão,bet7k saque pendente1964,bet7k saque pendenteque alguns vírus podem copiar seu próprio material genético no DNA dos seus hospedeiros, pesquisadores identificaram DNAbet7k saque pendenteorigem viral nos genomasbet7k saque pendentegalinhas.

Apesarbet7k saque pendenteserem um grupo grande e diversobet7k saque pendentevírus, são conhecidos atualmente apenas quatro retrovírus que infectam seres humanos.

Todos eles foram descobertos nos anos 1980: o vírus linfotrópico da célula T humana (HTLV-1), que causa uma formabet7k saque pendentecâncer, e o vírus relacionado HTLV-2; e os vírus da imunodeficiência humana (HIV) do tipo 1 e 2, que causam a Aids.

Um retrovírus que infecta uma célula dos pulmões ou da pelebet7k saque pendentealguém pode ser uma má notícia para aquela pessoa, mas as suas consequências para a evolução da nossa espécie são limitadas, já que esse DNA não é transmitido para a geração seguinte.

Ocorre que, às vezes, um retrovírus entra na linha germinal – as células que geram óvulos e espermatozoides,bet7k saque pendenteonde o DNA viral pode ser transmitido para as gerações seguintes.

Estes pedaçosbet7k saque pendenteDNA viral são chamados retrovírus endógenos (ERVs, na siglabet7k saque pendenteinglês). São esses pedaços herdadosbet7k saque pendenteDNA viral que podem alterar o curso da evolução.

ERVsbet7k saque pendentetoda parte

A imensa escalabet7k saque pendenteERVs humanos foi revelada quando foi publicada a primeira versão do genoma humano,bet7k saque pendente2001.

“Resultou que havia uma enorme quantidadebet7k saque pendentesequências virais”, segundo Heidmann. Cercabet7k saque pendente8% do genoma humano consistembet7k saque pendenteERVs. E alguns deles são muito antigos.

Um estudo identificoubet7k saque pendente2013 um ERV no cromossomo humano 17 que tem pelo menos 104 milhõesbet7k saque pendenteanosbet7k saque pendenteidade e, provavelmente, é ainda mais velho. Ou seja, ele é o resultadobet7k saque pendenteum vírus que infectou um mamífero na erabet7k saque pendenteque os dinossauros dominavam a Terra.

O ERV só é encontradobet7k saque pendentemamíferos placentários,bet7k saque pendenteforma que pode ter sido integrado pouco depois que os mamíferos placentários se separaram dos seus primos marsupiais.

Os ERVs também não se restringem aos mamíferos e répteis. “Todos os vertebrados possuem retrovírus endógenos”, segundo a virologista molecular Nicole Grandi, da Universidadebet7k saque pendenteCagliari, na Itália.

A maioria dos ERVs humanos não é exclusiva da nossa espécie, podendo também ser encontradabet7k saque pendentepelo menos alguns outros primatas, como os chimpanzés.

Isso indica que eles entraram nos genomas dos primatas milhõesbet7k saque pendenteanos atrás, muito antes da evolução da nossa espécie, e que nós os herdamos dos nossos ancestrais.

Curiosamente, não há evidênciabet7k saque pendenteque novos ERVs tenham entrado no genoma humano nos últimos milharesbet7k saque pendenteanos. Os únicos retrovírus que a nossa espécie precisa enfrentar atualmente são o HTLV e o HIV, segundo Grandi, e nenhum deles foi encontrado infectando células da linha germinal.

“Atualmente, não encontramos endogenização ativabet7k saque pendenteseres humanos”, afirma Grandi – o que é muito diferentebet7k saque pendenteoutras espécies.

Os coalas, por exemplo, são invadidos atualmente pelo retrovírus do coala (KoRV), cujo DNA é encontradobet7k saque pendentealgumas populaçõesbet7k saque pendentecoalas e nãobet7k saque pendenteoutras. Por isso, os geneticistas dos coalas podem observar uma “invasão genômicabet7k saque pendentetempo real”.

A origem da placenta

Originalmente, acreditava-se que os ERVs humanos fossem “sequências fósseis” inativas ou parte do “DNA lixo” do genoma. Mas ocorre que, da mesma forma que ocorre com grande parte do suposto DNA lixo, muitos ERVs humanos são ativos.

Os ERVs mais estudados do genoma humano são os chamados HERV-W, descritos pela primeira vezbet7k saque pendente1999. Eles codificam proteínas chamadas sincitinas, que são encontradas na placenta. Da mesma forma que os lagartos Mabuya, esses genes virais são essenciais para a formação da placenta.

A relação entre os vírus e a placenta faz sentido quando você considera a verdadeira função das sincitinas. Estas proteínas têm a capacidadebet7k saque pendentefundir duas ou mais célulasbet7k saque pendenteuma.

Quando eram proteínas virais, os vírus as usavam para fundir-se com a membrana externabet7k saque pendenteuma célula e, desta forma, infectá-la. Esta capacidadebet7k saque pendentefusão foi cooptada pela placenta. Ao fundir células da mãe e do embrião, a placenta consegue transferir nutrientes para o embrião e extrair resíduos.

E não são apenas os seres humanos. Proteínasbet7k saque pendentesincitina similares são encontradasbet7k saque pendenteoutros primatas, como os gorilas.

Estudos mais recentes demonstraram que os retrovírus infectaram mamíferos repetidamente ao longo da história evolutiva. Por isso, diferentes gruposbet7k saque pendentemamíferos, muitas vezes, possuem sincitinas diferentes, derivadasbet7k saque pendentediferentes retrovírus.

“Nossa hipótese é que, na verdade, houve uma capturabet7k saque pendenteERV inicial 150 milhõesbet7k saque pendenteanos atrás, que gerou o surgimentobet7k saque pendentemamíferos com placenta”, afirma Heidmann. E, desde então, infecções repetidas parecem ter sobrescrito aquele ERV original,bet7k saque pendenteforma que ele não pode ser encontradobet7k saque pendentenenhum mamífero vivo.

O estudo com lagartos Mabuya foi importante porque demonstrou que os lagartos somente desenvolveram placenta depoisbet7k saque pendenteadquirir,bet7k saque pendenteprimeiro lugar, o ERV do vírus, o que sugere que o mesmo aconteceu no ancestralbet7k saque pendentetodos os mamíferos com placenta.

“Ele forneceu a demonstração da ligação entre o surgimento da placenta e a obtenção da sincitina”, explica Heidmann.

A história das sincitinas e da placenta é um dos exemplos mais dramáticos da influência do DNA viral sobre a evolução. Ela é particularmente importante porque um gene viral completo sobreviveu no genoma humano e codifica uma proteína.

Muitos outros ERVs não codificam proteínas, mas ainda têm suas funções. Alguns contribuem com as células-tronco – as células com múltiplos propósitos encontradas nos embriõesbet7k saque pendentedesenvolvimento. E algumas células-tronco são pluripotentes, ou seja, elas podem desenvolver-sebet7k saque pendentequalquer tipobet7k saque pendentecélula no corpo, desde neurônios até fibras musculares.

A famíliabet7k saque pendenteretrovírus chamada HERV-H é essencial para a pluripotência. Mas eles não codificam as proteínas. Na verdade, as sequências HERV-H são copiadasbet7k saque pendentemoléculas chamadas RNAs, que mantêm as células pluripotentes.

“Se elas forem suprimidas, a morfologia celular se altera e ela perde a capacidadebet7k saque pendentemanter seu estado não diferenciado”, afirma a virologista Christine Kozak, do Instituto Nacionalbet7k saque pendenteAlergia e Doenças Infecciosasbet7k saque pendenteBethesda, no Estado norte-americanobet7k saque pendenteMaryland.

Outros ERVs regulam a atividade dos genes e, portanto, controlam processos do corpo. Os nossos corpos utilizam, por exemplo, uma enzima chamada amilase para decompor carboidratos nos nossos alimentos, como amido.

“Nós temos amilase no pâncreas e, na boca, temos amilase na saliva”, afirma Grandi. O gene da amilase é ativado nas glândulas salivares por uma sequênciabet7k saque pendenteDNA chamada promotora – que vembet7k saque pendenteum ERV.

Os vírus que nos mantêm saudáveis

Muitos cientistas estão interessados no papel dos ERVs na saúde e nas doenças – o que não surpreende, já que eles vêm dos vírus.

Um desses exemplos foi descritobet7k saque pendente2022, por pesquisadores liderados pelo biólogo molecular e geneticista Cédric Feschotte, da Universidade Cornellbet7k saque pendenteIthaca, Nova York, nos Estados Unidos. A equipe tentava encontrar um casobet7k saque pendenteseres humanosbet7k saque pendenteum fenômeno já bem conhecidobet7k saque pendenteoutros animais.

Às vezes, os genesbet7k saque pendenteERV codificam proteínas que podem ser cooptadas pelo sistema imunológico e utilizadas para combater outros vírus. Os vírus alvo podem apresentar relação próxima com o vírus que gerou inicialmente o ERV ou ter relação apenas distante.

Feschotte afirma que as proteínas antiviraisbet7k saque pendenteERVs foram estudadasbet7k saque pendentecamundongos, galinhas e gatos. “Mas,bet7k saque pendentemeu conhecimento, não havia exemplos no genoma humano”, segundo ele.

A equipe analisou os ERVs conhecidos no genoma humano e identificou centenasbet7k saque pendentesequências que poderiam codificar proteínas antivirais. Em seguida, eles se concentrarambet7k saque pendenteum gene chamado Suppressyn, que codifica uma proteína similar às que compõem os outros envelopesbet7k saque pendentevírus.

A proteína Suppressyn bloqueia a entrada dos retrovírus nas células, pois ela se liga a receptores sobre a membrana celular externa que os próprios vírus usariam para entrar na célula. Feschotte compara com a inserçãobet7k saque pendenteuma chave quebradabet7k saque pendenteuma fechadura, para evitar que outras pessoas destravem a porta.

Suppressyn é principalmente encontrada na placenta e nos embriõesbet7k saque pendentedesenvolvimento, o que indica que era originalmente utilizada para evitar que os retrovírus infectassem embriões, que possuem sistemas imunológicos muito fracos.

“Ela protege a linha germinal e não o organismo como um todo”, explica Feschotte. Mas ele acredita que os ERVs provavelmente fazem muito mais no nosso sistema imunológico.

“Temos 1,5 mil candidatos”, segundo ele. “São muitos genes.”

Embora muitos geneticistas ainda pensembet7k saque pendenteERVs como inertes ou anômalos, isso não é verdade. “Eles estãobet7k saque pendentedecomposição, mas ainda produzem RNA e muitas proteínas”, afirma Feschotte. “Precisamos dar uma boa olhada neles.”

E o quadro ainda estábet7k saque pendentedesenvolvimento. Um estudo publicadobet7k saque pendenteabrilbet7k saque pendente2023 concluiu que alguns ERVs ajudam o sistema imunológico a combater células cancerosas.

Os ERVs nos deixam doentes?

Embora eles possam nos proteger contra doenças, não seria surpreendente se alguns ERVs também pudessem ser responsáveis por produzir efeitos negativos à saúdebet7k saque pendenteseres humanos.

“Existe realmente muito interesse no momento pela possibilidadebet7k saque pendenteque os ERVs humanos possam ser associados a doenças”, afirma Christine Kozak. “No momento, existem muitas evidências sugestivas, mas nenhuma prova concreta.”

Para Cédric Feschotte, é fundamental descobrir exatamente o que fazem os ERVs, o que nem sempre entendemos corretamente.

“Desde que os retrovírus endógenos foram descobertos, as pessoas vêm tentando relacioná-los ao câncer”, ele conta. Isso ocorre porque os primeiros ERVs descobertosbet7k saque pendenteanimais eram causadoresbet7k saque pendentecâncer.

Financiadores “despejaram toneladasbet7k saque pendentedinheiro” na pesquisa dos ERVs, na esperançabet7k saque pendentedescobrir os mecanismos do câncer e, com isso, possíveis tratamentos. “Muitas pessoas voltarambet7k saque pendentemãos vazias.”

O ponto principal é que os ERVs humanos não são capazesbet7k saque pendenteformar vírus que pudessem infectar outras células.

“Em camundongos, existem muitos e, nas galinhas, existem muitos”, afirma Feschotte. “Eles causam todo tipobet7k saque pendentedoença.” Mas os ERVs humanos estão sujeitos a níveisbet7k saque pendentecontrole muito maiores pelo resto do genoma,bet7k saque pendenteforma que eles não causam infecções virais.

“É muito mais sutil e, provavelmente, envolve a regulação ou desregulação genética, eu acho”, segundo Feschotte.

Como os ERVs são distribuídosbet7k saque pendenteforma muito ampla no genoma humano, eles podem coordenar as atividadesbet7k saque pendentediversos genes que são separados por imensas sequências. Muitos processos do corpo precisam que os genes sejam ligados e desligadosbet7k saque pendentesequências precisas e os ERVs desempenham um grande papel nesse controle.

“Agora, estamos revisitando o papel dessas coisasbet7k saque pendentedoenças, mas por meiobet7k saque pendentemecanismos diferentes”, explica ele.

O papel dos ERVsbet7k saque pendentedoenças, por enquanto, é um mistério. Mas o que sabemos ao certo é que eles são um motor da evolução.

Mosaico humano

Ao inserir novos pedaçosbet7k saque pendenteDNA ao longo do nosso genoma, os vírus estimularam incontáveis mudanças da nossa composição genética.

Quando os ERVs estão no lugar, eles podem acionar a duplicação ou exclusãobet7k saque pendentetrechosbet7k saque pendenteDNA e, se as mudanças forem benéficas, eles se espalham. Nenhum animal existiria nabet7k saque pendenteforma atual sem eles, incluindo os seres humanos.

A lição final é que os seres humanos são,bet7k saque pendentefato, um mosaicobet7k saque pendenteespécies. Muitosbet7k saque pendentenós temos parte do DNA, cercabet7k saque pendente2% do nosso genoma,bet7k saque pendenteneandertais. Algumas populações também têm DNAbet7k saque pendenteoutro grupo extintobet7k saque pendentehominídeos, os denisovanos. E todos nós carregamos 8% do nosso genoma provenientesbet7k saque pendentevírus.

“Se você pensar no nosso catálogo genético humano, é quase uma questão existencial”, afirma Feschotte. Afinal, cercabet7k saque pendente20 mil genes codificadoresbet7k saque pendenteproteínas são conhecidos e uma quantidade comparável do nosso DNA vembet7k saque pendentevírus. “É meio que estonteante.”

Leia a versão original desta reportagem (em inglês) no site BBC Future.