Além de seus papéis nas doenças infecciosas humanas, sabemos relativamente pouco sobre os vírus de RNA no resto do mundo. Uma melhor compreensão da diversidade e abundância de vírus nos oceanos é importante para explicar o papel dos micróbios na adaptação dos mares às mudanças climáticas.
Métodos otimizados de descoberta e classificação em dados de sequência de RNA realizados pela organização ibTara Oceans tornaram possível duplicar a lista de vírus de RNA conhecidos.
Uma análise de material genético no oceano identificou milhares de vírus de RNA até então desconhecidos e dobrou o número de filos, ou aglomerados biológicos, de vírus que se acredita existirem, de acordo com um novo estudo que uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ohio, nos Estados Unidos Estados acabam de ser publicados na revista Science.
O Tara Oceans Consortium é um estudo global em andamento sobre o impacto das mudanças climáticas nos oceanos do mundo, a bordo da escuna Tara.
Os vírus de RNA são conhecidos pelas doenças que causam nas pessoas, desde o resfriado comum até a COVID-19. Eles também infectam plantas e animais importantes para os seres humanos. Esses vírus carregam suas informações genéticas em RNA, em vez de DNA. Eles evoluem a uma taxa muito mais rápida do que os vírus de DNA. Embora os cientistas tenham catalogado centenas de milhares de vírus de DNA em seus ecossistemas naturais, os vírus de RNA foram relativamente pouco estudados.
No entanto, ao contrário dos humanos e de outros organismos produzidos por células, os vírus carecem de pequenos trechos únicos de DNA que possam atuar como o que os pesquisadores chamam de código de barras genético. Sem esse código de barras, tentar distinguir diferentes espécies de vírus na natureza pode ser um desafio.
“Para contornar essa limitação”, explicou Guillermo Domínguez Huerta, consultor científico em Microbiologia da Universidade de Ohio, “decidimos identificar o gene que codifica uma proteína específica que permite que um vírus replique seu material genético. É a única proteína que todos os vírus de RNA compartilham, porque desempenha um papel essencial na forma como eles se espalham. No entanto, cada vírus de RNA tem pequenas diferenças no gene que codifica a proteína que pode ajudar a distinguir um tipo de vírus de outro.”
Então, eles examinaram um banco de dados global de sequências de RNA de plâncton coletadas durante o projeto de pesquisa global de quatro anos das expedições Tara Oceans.
O plâncton reúne qualquer organismo aquático pequeno demais para nadar contra a corrente. Eles são uma parte vital das redes alimentares dos oceanos e são hospedeiros comuns de vírus de RNA. “Nosso teste acabou identificando mais de 44.000 genes que codificam a proteína do vírus”, disse Dominguez Huerta.
Seu próximo desafio, então, foi determinar as conexões evolutivas entre esses genes. Quanto mais semelhantes eram os dois, mais provável era que os vírus com esses genes estivessem intimamente relacionados. Como essas sequências evoluíram há muito tempo (possivelmente antes da primeira célula), sinais genéticos indicando onde os novos vírus poderiam ter se separado de um ancestral comum foram perdidos ao longo dos anos.
No entanto, uma forma de inteligência artificial chamada aprendizado de máquina possibilitou organizar sistematicamente essas sequências e detectar diferenças de forma mais objetiva do que se a tarefa fosse feita manualmente.
“Identificamos um total de 5.504 novos vírus de RNA marinho e dobramos o número de filas de vírus de RNA conhecidos de cinco para 10”, continuou o especialista. O mapeamento geográfico dessas novas sequências revelou que dois dos novos filos eram particularmente abundantes em vastas regiões oceânicas, com preferências regionais em zonas temperadas e águas tropicais: o “Taraviricota” (nomeado após as expedições dos oceanos Tara) ou o Oceano Ártico (o Arctiviricota).”
Os pesquisadores acreditam que Taraviricota pode ser o elo perdido na evolução dos vírus de RNA que a ciência há muito tempo busca, conectando dois ramos conhecidos diferentes de vírus de RNA que divergem na forma como se replicam. Essas novas sequências ajudam a entender melhor não apenas a história evolutiva dos vírus de RNA, mas também a evolução do início da vida na Terra.
Como a pandemia de COVID-19 mostrou, os vírus de RNA podem causar doenças mortais. Mas eles também desempenham um papel vital nos ecossistemas porque podem infectar uma ampla variedade de organismos, incluindo micróbios que influenciam ambientes e cadeias alimentares no nível químico.
Mapear onde esses vírus de RNA vivem no mundo pode ajudar a esclarecer como eles afetam os organismos que impulsionam muitos dos processos ecológicos que fazem nosso planeta funcionar. Acredita-se que esses tipos de vírus tenham três funções principais: matar células, mudar a maneira como as células infectadas gerenciam a energia e transferir genes de um hospedeiro para outro.
Apesar de identificar tantos novos vírus de RNA, continua sendo um desafio determinar quais organismos eles infectam. Atualmente, os pesquisadores também estão limitados principalmente a fragmentos de genomas de vírus de RNA incompletos, em parte por causa de sua complexidade genética e limitações tecnológicas.
“Nossos próximos passos”, concluiu o especialista, “serão descobrir quais tipos de genes podem estar faltando e como eles mudaram ao longo do tempo. Descobri-los pode ajudar os cientistas a entender melhor como esses vírus funcionam.”
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