Efectele virușilor asupra dezvoltării gazdei

În primul rând, un virus poate avea un efect benefic asupra dezvoltării gazdei. O primă ilustrație se referă la cazuri în care realizarea ciclului de viață al unui organism depinde de prezența unui virus în gazdă. Polidavirusurile mutualiste ale viespilor parazitoide constituie un exemplu foarte important și răspândit al acestui fenomen. Multe viespi (Hymenoptera, Ichneumonoidea, Braconidae) își paralizează gazdele (care sunt artropode, în principal din ordinul Lepidoptera, Coleoptera, Hymenoptera și Hemiptera) și își depun ouăle în interiorul lor, unde se dezvoltă apoi larvele de viespe. (La speciile koinobiont, larvele de viespe cresc în cadrul gazdei încă vii și se hrănesc fără milă cu ea. În mod normal, sistemul imunitar al gazdei ar zidi ouăle de viespe (printr-un fenomen numit „încapsulare”) și le va elimina. Cu toate acestea, particulele de origine virală (polidavirus) suprimă acest răspuns imun. Cu alte cuvinte, ouăle de viespe pot supraviețui și se pot dezvolta numai deoarece un virus integrat în genomul viespei combate în mod activ apărarea imună a larvei gazdă. Poate surprinzător, acest fenomen este cunoscut de mai bine de treizeci de ani, dar abia recent a fost înțeles în detaliu.

De asemenea, este important să subliniem că fenomenul descris aici este foarte frecvent în natură. Se estimează că 30.000 de specii de viespi endoparasitoide braconide și ichneumonide au propriile specii virale mutualiste. Integrarea polidavirusului în viespile parazitoide este, de asemenea, un fenomen din punct de vedere evolutiv, contrar unor alte exemple discutate mai jos: a avut loc de câteva ori, cu milioane de ani în urmă. În special, polidavirusurile din genul Bracovirus au evoluat acum aproximativ 100 de milioane de ani dintr-un nudivirus.

Deși nu există nicio îndoială că secvențele genetice care suprimă răspunsul imun al gazdei și fac posibil ciclul de viață al viespilor parazitoide sunt de origine virală, s-ar putea considera că virusul a fost atât de strâns integrat în genomul gazdei încât nu mai este este posibil să se vadă virusul și viespea ca entități separate. Cu toate acestea, unul dintre motivele pentru care polidavirusurile sunt atât de fascinante este acela că, deși au evoluat în agenți cu transmitere verticală, ei continuă să funcționeze în multe privințe, cum ar fi virușii mai tradiționali. După cum s-a menționat de Herniou și colab. (2013), în special bracovirusurile nu sunt resturi genomice fosile, ci viruși activi, spre deosebire de majoritatea elementelor virale endogene. Cele mai multe funcții virale clasice au fost conservate, iar bracovirusurile sunt supuse tuturor etapelor unui ciclu de virus convențional. În mod surprinzător, principala diferență dintre polidavirusurile și virusurile clasice este separarea ciclului virusului între două tipuri de celule și gazde: producerea particulelor infecțioase se face de către celulele calice din ovarele viespei, în timp ce infecția implică celule gazdă lepidopterane parazitate.

Un al doilea exemplu de efect benefic al unui virus asupra dezvoltării gazdei se referă la rolul retrovirușilor endogeni în evoluția placentei la mamifere. Un retrovirus este un virus ARN care folosește propria enzimă revers transcriptază pentru a produce ADN din genomul său ARN, iar apoi acest ADN este integrat în genomul celulei gazdă. Un retrovirus endogen este un retrovirus care a fost încorporat în celulele germinale și rămâne persistent în aceste celule. Cercetări recente au arătat că evoluția mamiferelor placentare a fost posibilă datorită unui retrovirus endogen. A fost demonstrat mai întâi la oi și apoi la șoareci, și este cu siguranță un fenomen comun tuturor mamiferelor, inclusiv oamenilor. Fuziunea membranelor celulare este necesară pentru dezvoltarea sincițiului placentar, care este o componentă majoră a „barierei” imunologice a fătului, iar această fuziune sincițială este posibilă numai datorită unui retrovirus endogen.

Așadar, din nou, realizarea ciclului de dezvoltare al unui organism depinde de prezența unui virus integrat. Interesant este faptul că evenimentul constând în încorporarea unui astfel de retrovirus a avut loc de mai multe ori, independent, în timpul evoluției mamiferelor. Astfel, placentarea, un eveniment cheie pentru toate mamiferele, inclusiv pentru oameni, a fost posibilă datorită încorporării unui virus în linia germinativă a mamiferelor. Acest lucru arată că virușii mutualistici pot fi implicați în evenimente evolutive foarte semnificative.

În alte cazuri, efectul benefic al unui virus asupra dezvoltării gazdei se datorează nu unei vechi moșteniri evolutive, ci integrării actuale a unui virus în gazdă. O lucrare recentă izbitoare a arătat că un virus enteric de șoarece, norovirusul murin (MNV), poate juca un rol cheie în dezvoltarea și fiziologia gazdei. Este bine cunoscut faptul că șoarecii fără germeni prezintă morfologie intestinală aberantă și deficiențe în compartimentele lor limfocitare, ceea ce a fost luat ca o demonstrație că unele bacterii comensale sunt indispensabile pentru o dezvoltare normală, în special pentru dezvoltarea sistemului imunitar intestinal. Kernbauer și colegii săi arată că infecția MNV a șoarecilor fără germeni poate restabili morfologia intestinală și imunitatea mucoasei, fără a declanșa inflamații și boli puternice, ceea ce demonstrează că un virus poate exercita efecte mutualiste, exact așa cum fac unele bacterii intestinale.

Un număr din ce în ce mai mare de biologi au început să studieze „virobiota” (toți virușii care trăiesc în sau pe o gazdă) și „viromul” (ansamblul tuturor genelor virobiotei), ca o parte potențial crucială a „microbiotei” și „microbiomei”, respectiv. Virobiota umană este formată atât din bacteriofagi (adică viruși ai bacterii), cât și din viruși eucarioți. Studiul virobiotei intestinale în sănătate și boală pare a fi deosebit de promițător, și mulți autori sunt convinși că numeroși viruși mutualistici vor fi descoperiți în viitorul apropiat, în special la oameni și la alte mamifere. Este chiar posibil ca unele efecte benefice asupra dezvoltării gazdei care au fost atribuite până acum bacteriilor mutualistice care trăiesc în gazdă să se poată datora, de fapt, virușilor mutualistici. În general, virușii pot juca un rol esențial într-unul dintre cele mai fundamentale procese biologice – adică chiar construcția unui organism prin dezvoltare.

Sursa: Thomas Pradeu, Mutualistic viruses and the heteronomy of life