Spre deosebire de celulele vii, virusurile sunt alcătuite doar din material genetic și nu pot produce proteine pe cont propriu, potrivit ScienceDaily.

Deoarece proteinele sunt esențiale pentru activitatea celulară și supraviețuire, virusurile depind în totalitate de celulele gazdă pentru a funcționa.

De zeci de ani, oamenii de știință au încercat să înțeleagă de unde provin virusurile, cum au evoluat și cum se încadrează în arborele vieții.

Profesorul Masaharu Takemura de la Facultatea de Științe a Universității de Științe din Tokyo (TUS), Japonia, a fost o figură de frunte în acest efort.

În 2001, el și dr. Philip Bell de la Departamentul de Științe Biologice al Universității Macquarie din Sydney au propus în mod independent teoria originii virusului nuclear celular, cunoscută și sub numele de eucariogeneză virală (termen inventat de dr. Bell).

Această ipoteză sugerează că nucleul celulelor eucariote (celule al căror nucleu este înconjurat de o membrană) ar putea proveni dintr-un virus ADN mare, cum ar fi poxvirusul, care a infectat un strămoș arheu (microorganisme unicelulare). În loc să-și distrugă gazda, virusul ar fi putut să se stabilească în mod stabil în citoplasmă.

De-a lungul timpului, este probabil că a absorbit gene importante din celula gazdă și s-a transformat treptat în ceea ce recunoaștem astăzi ca nucleul celulelor eucariote.

Dacă este corectă, această teorie înseamnă că virusurile ar fi putut juca un rol central în apariția vieții complexe.

Viruși ADN gigantici și fabrici de viruși

Susținerea acestei idei a crescut în 2003 odată cu descoperirea virușilor ADN gigantici.

Când acești viruși infectează celulele, ei creează structuri cunoscute sub numele de fabrici de viruși în interiorul gazdelor lor.

În unele cazuri, aceste fabrici sunt înconjurate de membrane și servesc ca locuri pentru replicarea ADN-ului, asemănându-se cu o versiune primitivă a nucleului celular.

Această similitudine a întărit legătura evolutivă propusă între viruși și celulele complexe.

În ultimii ani, cercetătorii au identificat alți viruși ADN gigantici. Printre aceștia se numără membrii familiei Mamonoviridae, care infectează acanthamoeba (un tip de amoebă, care este un microorganism unicelular), și clandestinovirus, un virus strâns înrudit care infectează vermamoeba (un alt tip de amoebă dintr-o familie diferită).

Descoperirea virusului Ushiku

Într-un nou studiu publicat în Journal of Virology, prof. Takemura și colaboratorii săi de la Institutul Național de Științe Naturale (NINS) din Japonia descriu un alt virus ADN gigant care infectează amoeba. Virusul, numit ushikuvirus după lacul Ushiku din prefectura Ibaraki, Japonia, unde a fost izolat, adaugă dovezi suplimentare care susțin ipoteza originii virusului nuclear.

Echipa de cercetare a inclus studenți la masterat la Facultatea de Științe, TUS, împreună cu dr. Raymond Burton-Smith și profesorul Kazuyoshi Murata de la NINS.

„Virușii gigantici pot fi considerați o comoară a cărei lume nu a fost încă pe deplin înțeleasă. Una dintre posibilitățile viitoare ale acestei cercetări este de a oferi umanității o nouă perspectivă care leagă lumea organismelor vii de lumea virușilor”, spune prof. Takemura.

Structură unică și strategie de infectare

Virușii gigantici sunt răspândiți în natură, dar izolarea lor este dificilă. De asemenea, sunt remarcabil de diveșsi, ceea ce face ca fiecare nouă descoperire să fie semnificativă. Ushikuvirus infectează vermamoeba, similar cu clandestinovirus, și are similitudini structurale cu familia Mamonoviridae, în special cu Medusavirus. Medusavirus este cunoscut pentru forma sa icosaedrică și numeroasele spicule scurte care acoperă suprafața capsidului.

Cu toate acestea, ushikuvirus prezintă și diferențe importante. Acesta declanșează un efect citopatic distinct, care determină creșterea neobișnuită a celulelor vermamoeba infectate. Suprafața capsidei sale conține multiple structuri de proeminențe acoperite cu capace unice, unele cu extensii filamentoase care nu se regăsesc la medusavirusuri.

O altă diferență cheie constă în modul în care virusul se replică. Medusavirusurile și clandestinovirusul se reproduc în interiorul unui nucleu gazdă intact. În schimb, ushikuvirusul descompune membrana nucleară în timpul replicării pentru a produce noi particule virale. Acest comportament sugerează o posibilă legătură evolutivă între virusurile din familia Mamonoviridae, care utilizează nucleul intact ca fabrică virală, și virusurile gigantice, precum pandoravirusul, care perturbă membrana nucleară. Oamenii de știință cred că aceste diferențe pot reflecta adaptări la diferite gazde de-a lungul timpului.

Indicii privind evoluția eucariotelor

Prin examinarea acestor variații structurale și funcționale, cercetătorii obțin informații despre modul în care virusurile gigantice s-au diversificat și despre modul în care interacțiunile lor cu celulele gazdă ar fi putut influența evoluția vieții eucariote complexe.

„Descoperirea unui nou virus din familia Mamonoviridae, „ushikuvirus”, care are o gazdă diferită, se așteaptă să sporească cunoștințele și să stimuleze discuțiile privind evoluția și filogenia familiei Mamonoviridae. Ca urmare, se crede că vom putea să ne apropiem de misterele evoluției organismelor eucariote și de misterele virusurilor gigantice”, spune prof. Takemura.

Implicații potențiale pentru sănătate

Descoperirea virusurilor gigantice care infectează amoebele poate avea și o valoare practică. Anumite specii de Acanthamoeba pot provoca boli grave, inclusiv encefalita amoebică. O înțelegere mai profundă a modului în care virusurile gigantice infectează și distrug amoebele ar putea ajuta în cele din urmă cercetătorii să dezvolte noi abordări pentru prevenirea sau tratarea acestor infecții.