Tem uma mosca na minha ferida!

Para a maioria das pessoas, as moscas causam apenas uma reação: nojo. De fato, não há como negar que esses insetos sejam asquerosos. Eles entram em seu lixo, passeiam pelo esgoto e cadáveres –como discutido em um texto recente do Darwinianas– e regurgitam em tudo. Por causa dessas excursões por locais peculiares, ficam cobertos de bactérias e outros patógenos para depois andar com suas patinhas sujas por toda a sua comida. Pois é, as moscas são realmente nojentas, mas é justamente a atração desses insetos por material em decomposição que faz com que suas larvas sejam benéficas para a saúde humana.

Feridas crônicas podem se desenvolver em pacientes com diversas condições, como diabetes ou doença vascular, por exemplo. Essas feridas podem ter tecidos necrosados e infectados, e muitas vezes se tornam úlceras sem cicatrização –desesperadamente desagradáveis ​​para os pacientes que sofrem com elas. Em muitos casos, essas feridas podem piorar e resultar na amputação de partes ou mesmo de membros inteiros. No entanto, a aplicação de larvas (esterilizadas) pode reverter esse quadro. Quando todos os outros tratamentos falham, larvas de moscas em seu primeiro instar (larvas recém-nascidas) podem transformar, em poucos dias, uma úlcera estagnada em uma ferida limpa e saudável em processo de cicatrização. Esse tratamento alternativo é chamado de terapia larval, biocirurgia ou larvoterapia. A terapia larval é uma opção de atraente de desbridamento (remoção do tecido necrótico e outros resíduos de uma ferida) porque as larvas utilizadas para fins clínicos comem apenas tecidos mortos e deixam o tecido vivo intacto. Todos os outros procedimentos de desbridamento inevitavelmente destroem parte do tecido vivo.  

O uso de larvas para o desbridamento de feridas difíceis e crônicas não é uma ideia nova. Os aborígines australianos já usavam larvas para limpar feridas há séculos, mas as larvas passaram a ser apreciadas universalmente somente após algum tempo, quando os cirurgiões militares notaram que os soldados com feridas infestadas por larvas apresentavam uma melhor e mais rápida recuperação. Ambroise Paré foi um cirurgião-barbeiro que serviu no exército francês e fez um dos primeiros relatos sobre o benefício das infestações durante a batalha de St. Quentin, em 1557. Em 1829, o cirurgião de campo de Napoleão Dominique Larrey também observou os efeitos benéficos das larvas em ferimentos sofridos por soldados durante uma expedição à Síria. Ele notou que as larvas que se desenvolviam em ferimentos sofridos em batalha impediam o desenvolvimento de infecções e aceleravam a cura. Não há evidências, no entanto, de que Paré ou Larrey tenham introduzido larvas nas feridas de seus pacientes deliberadamente. Isso só aconteceu quando John Forney Zacharias, um cirurgião de Maryland durante a guerra civil americana, iniciou oficialmente a terapia com larvas, que ele explica ter salvado muitas vidas. Mais tarde, durante a Primeira Guerra Mundial, William Baer observou que as larvas auxiliavam na cicatrização de feridas e desenvolveu com sucesso um método para produzir larvas esterilizadas que não disseminariam infecções. A terapia foi amplamente utilizada até depois da Segunda Guerra Mundial, quando houve a descoberta de antibióticos e o desenvolvimento de melhores técnicas cirúrgicas, que deixaram as larvas em segundo plano, utilizadas apenas como último recurso.

O interesse renovado na terapia larval foi desencadeado com ocorrências generalizadas de “superbactérias”, resistentes a diversas classes de antibióticos. Por exemplo, a bactéria que ocorre mais comumente em feridas, Staphylococcus aureus, adquiriu resistência à meticilina em 1961, dois anos após sua introdução como substituto da penicilina. A evolução da resistência a antibióticos levou a um aumento do tempo de hospitalização e tratamento de pacientes com feridas crônicas. Como resultado, desde 1990, as larvas voltaram a ser utilizadas no tratamento de certas feridas que, de outra forma, seriam intratáveis. ​​Suas secreções são eficazes mesmo contra S. aureus resistente a antibióticos. As célebres larvas também atuaram no filme Gladiador (2000). Em uma das cenas, o protagonista desmaia após ser ferido em uma batalha e, quando ele acorda, encontra sua ferida cheia de larvas aplicadas por um amigo. As larvas limparam a ferida também na versão cinematográfica da terapia larval. Em 2004, o FDA (“Food and Drug Administration”) aprovou o uso de larvas estéreis em aplicações médicas nos Estados Unidos.

As larvas usadas na terapia geralmente pertencem a espécies de moscas varejeiras (apresentadas em texto sobre Entomologia Forense aqui no Darwinianas), como a Lucilia sericata. No Brasil, larvas de Cochliomyia macellaria também estão sendo testadas para o mesmo propósito. Essas larvas alimentam-se exclusivamente de material orgânico em decomposição e se afastam de uma ferida quando há apenas tecido saudável. Elas também são fáceis de cultivar em condições estéreis e são relativamente resistentes (podem ser resfriadas e armazenadas a 5°C). Cerca de 10-20 larvas esterilizadas são aplicadas por centímetro quadrado de ferida. Como as larvas de moscas são altamente móveis, há necessidade de contê-las em um curativo especial que lhes permite alcançar o tecido a ser tratado, mas impede que saiam da ferida. O progresso do tratamento é verificado diariamente, e as larvas são trocadas pelo menos a cada três dias por causa de seu rápido crescimento e ciclo de vida curto em temperaturas corporais humanas.

As larvas limpam o tecido necrótico com uma grande velocidade, apesar de não possuírem dentes. Elas secretam enzimas proteolíticas digestivas para liquefazer o tecido necrosado que servirá para sua alimentação. Juntamente com as enzimas, as larvas secretam outras moléculas com papel ativo na cicatrização da ferida: fatores estimulantes do crescimento celular, fatores antimicrobianos e fatores antiinflamatórios. A rápida melhora no quadro se dá então pelas diferentes atuações da larva na ferida. A alimentação competitiva das larvas das moscas varejeiras remove rapidamente a fonte de alimento das bactérias e muitas delas são digeridas no processo. A remoção do tecido morto também permite uma melhor difusão do oxigênio nos tecidos saudáveis, o que impede a proliferação de bactérias anaeróbicas. Elas também secretam fatores antibacterianos e antifúngicos  eficazes contra inúmeros patógenos, incluindo cepas resistentes a antibióticos. Além de combater a infecção, as secreções larvais também induzem a migração de fibroblastos, proliferação e remodelação do tecido, acelerando a recuperação. Finalmente, as larvas podem promover o crescimento do tecido por meio da estimulação física do tecido da ferida. O movimento ajudaria o fluxo das secreções das larvas e a quebra mecânica do tecido morto.

Todos esses processos se tornaram alvos para desenvolvimento de produtos biotecnológicos. Max Scott, da North Carolina State University, por exemplo, aposta na nova geração da terapia larval, combinando a atividade das larvas na ferida à atuação do fator de crescimento humano derivado de plaquetas (PDGF). Ele e sua equipe geraram uma linhagem de L. sericata transgênica que produz e secreta o fator de crescimento humano. O PDGF estimula a sobrevivência celular, a proliferação de fibroblastos e a quimiotaxia, reorganização da actina e produção e secreção de outros fatores de crescimento. Sua produção torna a larva ainda mais eficiente no desbridamento. Mesmo os estudos básicos sobre a biologia e evolução do hábito alimentar em Calliphoridae realizado pelo nosso grupo, em colaboração com a Profa. Patrícia J. Thyssen na Universidade de Campinas, contribuem para a compreensão dos mecanismos moleculares subjacentes às preferências alimentares e dinâmica na ferida. Ensaios de preferência alimentar nos permitem escolher, dentre as espécies de Calliphoridae, aquelas que se alimentam exclusivamente de tecido necrosado, sem invadir o tecido sadio, enquanto nossa análise da expressão gênica nas larvas pode revelar proteínas secretadas com potencial terapêutico. Essas proteínas larvais podem ser estudadas para o desenvolvimento de pomadas para desbridamento, sem a necessidade da aplicação das larvas, que ainda encontra uma certa resistência de profissionais de saúde e do público em geral. Enquanto as pomadas não chegam ao mercado, as larvas funcionam como dispositivos médicos em miniatura com o poder de ajudar a curar e livrar muitos da carga dolorosa e incapacitante de feridas crônicas.

Tatiana Teixeira Torres (USP)

Para saber mais:

– Masiero FS, Martins DS e Thyssen PJ (2015) Terapia Larval e a aplicação de larvas para cicatrização: revisão e estado da arte no Brasil e no mundo. Revista Thema, 12(01): 4-14.

Nesse artigo, os autores revisam a literatura sobre terapia larval, apresentando a aplicação de larvas como alternativa para cicatrização de feridas. Um dos objetivos dos autores é desmistificar a modalidade terapêutica e estimular profissionais da saúde a aplicá-la em larga escala.

– Sherman RA (2014). Mechanisms of Maggot-Induced Wound Healing: What Do We Know, and Where Do We Go from Here? Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2014: 592419.

Revisão dos estudos clínicos controlados que testaram a eficácia da terapia larval. Pelos dados clínicos levantados há consenso de que o uso das larvas é efetivo no desbridamento. As evidências clínicas para a cicatrização acelerada de feridas são escassas, mas estudos clínicos pequenos sugerem fortemente que as larvas realmente promovem o crescimento de tecidos e cicatrização de feridas.

– National Geographic (2012) Maggot Medicine.

Programa mostrando a utilização da terapia larval. O vídeo contém cenas reais de larvas sendo aplicadas em uma ferida. Essas cenas podem ser desagradáveis para alguns espectadores.

Bomba relógio do Ártico?

O que têm a ver os microrganismos do Ártico com uma bomba relógio? Descubra neste post do Darwinianas.

Já tratei em posts anteriores da grande importância que os microrganismos têm nos solos em escalas globais e locais. No post de hoje vou dar um pouco mais de ênfase a uma combinação explosiva: o derretimento do gelo dos solos do Ártico (conhecido como “permafrost”, em inglês) e as atividades dos microrganismos que ali vivem congelados. Já se fala em cenários apocalípticos (inclusive foco de um documentário),  concentrações crescentes de gases estufa que irão gradativamente descongelar mais e por mais tempo os solos do Ártico, e que haverá um ponto no qual isso causará o aumento abrupto desses gases, levando a um ciclo de retroalimentação positivo de aquecimento em proporções apocalípticas. A esse fenômeno é dado o nome de “bomba de metano”.

Muito se fala sobre a emissão de CO2 pelo ser humano e os impactos dessas emissões nas mudanças climáticas, mas é importante reforçar aqui que o metano é um dos gases que têm maior potencial de efeito estufa. O metano é produzido em grande parte como “resíduo metabólico” da respiração anaeróbica de microrganismos. Esses microrganismos do Domínio Archaea (ver post anterior para relembrar o que é esse Domínio) são conhecidos como metanogênicos. Muito se fala também sobre a contribuição do gado, através dos seus puns, como importante fonte de metano para a atmosfera. No entanto, um grande problema que está deixando cientistas de cabelo em pé é o derretimento mais acelerado dos solos e lagos do Ártico. Estima-se que 50% do carbono orgânico presente no solo esteja nessa região do globo, que representa apenas 16% da área da Terra. À medida que mais metano é liberado para atmosfera, o efeito estufa aumenta e mais permafrost é descongelado, liberando mais metano… esse ciclo se repete, porém com um detalhe: pode haver um ponto no qual  a liberação desse metano não seja mais gradual, liberando quantidades muito grandes de metano, e passe a provocar um aumento drástico e irreversível de temperatura.

Em um estudo recente publicado na prestigiada revista da Academia Norte-Americana de Ciências (Proceedings of National Academy of Sciences, PNAS) coordenado por Konstantinos T. Konstantinidis, os autores mostraram que, de fato, com o aumento da temperatura, microrganismos que produzem metano se proliferam. Os autores utilizaram uma abordagem experimental amostrando solos durante mais de 3 anos e experimentalmente os aquecendo. Os autores observaram que as mudanças nas comunidades nos 4 anos e meio de estudo foram bem maiores do que as que foram observadas anteriormente em 1 ano e meio de estudo. Além da proliferação de microrganismos produtores de metano em solos aquecidos (comparados com os não aquecidos), há maior potencial de respiração da comunidade microbiana de solos aquecidos. Isso quer dizer que o carbono orgânico presente nesses solos poderá ser convertido em CO2 mais rapidamente e liberado para a atmosfera, aumentando ainda mais o efeito estufa.

Estamos atravessando um momento crítico na história da humanidade. Se a bomba de metano “explodir” de fato, como vários cientistas estão prevendo, os danos serão gravíssimos para a geração dos nossos filhos, e não daqui a 200 ou 300 anos. Não dá tempo para errar no que diz respeito a nossa sobrevivência, por isso penso que projeções como essas, sustentadas por fortes evidências, devem ser levadas a sério e uma escolha parcimoniosa deve ser feita, ou seja: remediar imediatamente, reduzindo as emissões de carbono e aumentando o potencial de sequestro de carbono, preservando áreas conhecidas como sumidouros de carbono, como manguezais bancos de gramíneas marinhas.

Pedro Milet Meirelles

Laboratório de Bioinformática e Ecologia Microbiana

Instituto de Biologia da UFBA

meirelleslab.org

Para Saber mais:

Collins, William D., et al. “Large regional shortwave forcing by anthropogenic methane informed by Jovian observations.” Science advances 4.9 (2018): eaas9593.

Johnston, Eric R, et al. “Responses of Tundra Soil Microbial Communities to Half a Decade of Experimental Warming at Two Critical Depths.” (2019) Proceedings of the National Academy of Sciences 116 (30): 15096 LP-15105.

Robôs maravilhosos e relojoeiros cegos

Há tempo nos divertimos com imitações de seres humanos. Os primeiros robôs, se é que mereciam este nome, eram extremamente simples: algo como marionetes com cordéis ligados a engrenagens de relojoaria, rebuscados bonecos de dar corda. No século XIII eles fascinavam imperadores e religiosos, e a igreja católica européia financiou e engendrou inúmeros santos e presépios maquínicos, com anjos-robôs que voavam, com almas subindo aos céus, santos que sorriam, andavam, giravam os olhos em interação com o público, o qual se deleitava entre o riso e o assombro da então novíssima tecnologia. Este assombro frente ao homem-máquina permanece ainda nos dias de hoje, com robôs sociais modernos imitando cada vez mais perfeitamente o comportamento humano, produzindo interações que se aproximam cada vez mais dos cenários dos filmes de ficção científica. Inclusive, no que se refere conversas online (chats), a ficção científica já chegou: muitas vezes não discernirmos se fomos atendidos por uma inteligência natural ou artificial, tamanha a sofisticação dos sistemas computadorizados de comunicação. O mesmo vale para bots que operam perfis falsos em redes sociais, ou que atuam no mercado financeiro, comprando e vendendo ações automaticamente.

Para muitos, a ficção científica é apenas uma questão de tempo: logo mais estaremos conversando diariamente com robôs sociais, naturalizando assim o assombro de nos recriarmos à nossa própria imagem e semelhança. Curiosa essa nossa propensão demiúrgica. Há séculos tentamos nos transformar em deuses capazes de criar seres “vivos”, e se a ciência afinal conseguir este feito extraordinário, muitos entenderão não haver mais necessidade de deuses “reais”: a religião seria afinal substituída pela ciência, pois nos transformaríamos nós mesmos em deuses. Será mesmo? Duvido muito desta possibilidade. Não da possibilidade de criarmos robôs quase humanos, mas da possibilidade de a ciência substituir a religião.

Quanto a criar robôs, há empresas trabalhando, por exemplo, na produção de implantes neurais, interfaces cérebro-máquina com conexão sem fio a computadores. Máquinas mais simples, como implantes cocleares que processam a linguagem para pessoas com severa perda auditiva, já estão em uso há um certo tempo. O que se discute hoje é a ampliação não só da capacidade de processamento como do nível de integração destes implantes com o sistema nervoso. Logo poderemos passar do uso de implantes com finalidades médicas para o uso de implantes com finalidades recreativas, ou para ampliação das capacidades humanas. Estamos pois a um passo de criar híbridos homem-máquina, super-homens com capacidades sobre-humanas.

Recentemente um número especial da influente revista inglesa Philosophical Transactions of the Royal Society analisou não apenas as questões éticas, mas também as possibilidades reais de aprimoramento técnico na comunicação homem-máquina, bem como os efeitos psicológicos desta interação. Por exemplo, para robôs serem capazes de interagir satisfatoriamente com humanos pode ser necessária uma arquitetura computacional multimodal inspirada nas neurociências, criando um sistema de memória autobiográfica, como vem sendo testado no robô iCub. Interfaces que permitam o reconhecimento online da personalidade e emoções de usuários humanos, baseado nas imagens e sons capturados durante a interação, também serão fundamentais, e estão disponíveis em robôs como o NAO da Softbank Robotics. Mas isso não é suficiente: os robôs têm que manter o engajamento em uma relação com humanos. Quem quer que tenha estado em mesas de bar sabe da energia, inventividade e carisma necessários para manter-se no foco das atenções, e os robôs estão evoluindo neste sentido, desenvolvendo expressões faciais adequadas ao contexto, incorporando sentimentos como confiança, e captando a perspectiva do interlocutor, em plataformas computacionais que não são mais programadas apenas de cima para baixo (como os antigos jogos de xadrez), nas quais todas as possibilidades de ação estão previamente dadas na “mente” do robô, mas que se adaptam ao imprevisto ao acrescentar curiosidade e capacidade de aprendizado treinada em situações concretas. Robôs sociais inteligentes estão surgindo.

Finalmente, robôs sociais inteligentes são muitas vezes inspirados na biologia, psicologia e neurociência, ou seja, eles são modelos artificiais daquilo que a ciência hipotetiza ser o funcionamento humano. Assim, tais robôs são também úteis para testar estas próprias hipóteses sobre nosso funcionamento. Se eles mimetizam bem nosso funcionamento, tais hipóteses não devem estar muito equivocadas. Eles permitem também que possamos controlar experimentalmente as interações humanas, e portanto facilitam seu estudo experimental. Por exemplo, podemos entender se a sincronização de posturas durante uma conversa aumenta a empatia, ao variar artificialmente a força desta sincronia postural em robôs, durante interação com humanos.

Claro, há inúmeras questões éticas envolvidas com o surgimento destas novas tecnologias. Quando estamos remediando uma deficiência (fazendo um surdo escutar), sabemos qual é o comportamento “normal” que desejamos restaurar. Já quando estamos ampliando a cognição do indivíduo de forma apenas recreativa, não há um “normal” a ser restaurado. Estamos criando algo novo, e há inúmeras incertezas sobre como isto pode afetar não apenas o indivíduo (sua fisiologia, seus aspectos psicológicos e interacionais), mas também o meio social. Se futuros humanos com próteses computacionais (seres híbridos) puderem controlar robôs, ou se comunicar com, ou controlar outros híbridos, teremos um claro efeito social destas novas tecnologias. Seria permitido a um híbrido, por exemplo, modificar (imprimir um hábito em) o cérebro de outro enquanto o outro dorme? E se hackers invadirem seu cérebro porque você não atualizou o sistema? Seria eticamente adequado permitir a competição entre humanos normais e híbridos por vagas no mercado de trabalho? Não estaríamos aumentando a disparidade social ao permitir que os mais ricos tenham acesso aos melhores empregos por terem implantes neurais mais potentes? Como se vê, há inúmeros dilemas éticos no caminho destas novas tecnologias.

Para finalizar, voltemos à ciência substituindo a religião. Ao homem-máquina semi-deus substituindo os antigos deuses no imaginário social, ao criar robôs perfeitos à sua imagem e semelhança. As novas possibilidades tecnológicas nos deixam maravilhados e assombrados. Este sentimento, este deslumbramento que vemos nas ficções científicas povoando o imaginário ocidental, é o mesmo deslumbramento dos medievais com as primeiras marionetes mecânicas. Tais marionetes eram capazes, para eles, de comportamentos surpreendentes, possíveis apenas nos seres vivos. Elas pareciam animadas por dentro. Foi deste deslumbramento que surgiu a ideia de que as máquinas iriam ser gradativamente aperfeiçoadas até se assemelharem completamente a nós mesmos.

A ideia medieval era a de que as máquinas não eram inertes, e como tal serviriam de modelo para o nosso próprio comportamento criativo. Seríamos assim uma máquina maravilhosa e surpreendente. No entanto, com o passar do tempo, e com a familiaridade com os bonecos mecânicos, este deslumbramento cedeu lugar para a concepção mecanicista atual, predominante nas neurociências, de que o cérebro é uma máquina de resposta a estímulos externos, que os animais são, ao final, apenas marionetes, complicadas é verdade, mas ainda assim marionetes, como um carro, cheio de peças, marionetes cheias de órgãos, cada um para uma função automática e pré-determinada. Esta concepção de uma máquina passiva foi introduzida e defendida pela igreja (em particular pelo protestantismo, veja um detalhamento histórico no livro de Jéssica Riskin), quando estava se arriscando a perder o controle sobre o imaginário social para a nascente ciência moderna. Para retomar o controle sobre o imaginário ela formulou a partição da máquina maravilhosa em corpo inerte e alma livre. Doravante a ciência estuda o corpo inerte, e a religião a alma criativa.

Boa parte da biologia contemporânea deriva desta concepção de corpo como máquina pré-programada. Reflexos disto vemos na concepção de que os genes pré-determinam o que somos, de que a fisiologia é o mundo das respostas e ajustes automáticos, de que temos instintos incontornáveis, enfim, de que os padrões biológicos são fruto de uma ordenação prévia que, no renascimento, era dada por Deus e que, em Darwin, seria dada pelo acaso, elaborada por um relojoeiro cego. Vemos assim que, curiosamente, a biologia do século XIX e XX aceitou uma concepção basicamente teológica do corpo como um aparato maquínico inerte. Não há portanto qualquer possibilidade de que a ciência substitua a religião: ao contrário, esta visão científica é, em sua origem, uma concepção religiosa. Ciência e religião andam juntas no corpo da cultura, e ainda teremos muito trabalho pela frente se quisermos construir uma teoria biológica realmente alternativa, uma concepção que restaure no âmago do ser vivo sua relojoaria inventiva, a máquina maravilhosa que, por enquanto, ainda somos.

Hilton Japyassú (UFBA)

Para saber mais

Cross ES, Hortensius R, Wykowska A. 2019 From social brains to social robots: applying neurocognitive insights to human–robot interaction. Phil. Trans. R. Soc. B 374: 20180024.

Gunes H, Celiktutan O, Sariyanidi E. 2019 Live human–robot interactive public demonstrations with automatic emotion and personality prediction. Phil. Trans. R. Soc. B 374, 20180026.

Metta G et al. 2010. The iCub humanoid robot: an open-systems platform for research in cognitive development. Neural Netw. 23, 1125 – 1134.

Riskin, J. 2016. The restless clock: a history of the centuries-long argument over what makes living things tick. The University of Chicago Press.

Um verdadeiro ping-pong viral

Cientistas descrevem o adenovírus HAdV-B76, com capacidade sem precedentes de “pular” de uma espécie de primata para outra, incluindo a nossa.

Desde a sua descoberta no final do século XIX, os vírus provocaram intenso debate a respeito da sua classificação: afinal, os vírus são entidades vivas? Até hoje, cientistas se dividem na defesa de argumentos a favor ou contra a classificação dos vírus como entidades vivas, mas todos parecem concordar que, independente do seu ‘status’, os vírus são entidades fascinantes. Inertes fora da célula, uma vez dentro dela os vírus são capazes de cooptar o metabolismo celular e produzir milhares de novas partículas virais em poucas horas.  

Vírus são extremamente pequenos  e estão, em geral, abaixo da capacidade de resolução do microscópico óptico. A despeito do seu tamanho minúsculo, são capazes de infectar organismos de todos os Domínios da vida (Archaea, Eubacteria e Eukaria), desde bactérias até seres humanos (Figura 2), e são causadores das mais diversas doenças em seus hospedeiros. Apesar de já termos conhecimento da existência de vírus gigantes de estrutura mais complexa, a estrutura viral é, em geral, simples: os vírus são compostos por material genético (DNA ou RNA) envolto por uma cápsula de proteínas, o capsídeo viral. Além disso, em muitos vírus o capsídeo é envolto por um envelope formado por uma bicamada lipídica derivada da célula hospedeira.

Figura 2. Bacteriófago, primeiro virus descrito, no início do século XX, por Federik Twort (1915) e Félix D’Herelle (1917). Os bacteriófagos, ou simplesmente fagos, são virus que infectam exclusivamente bactérias. (Fonte: Hans-Wolfgang Ackermann, Wikipedia. [CC BY 2.5.] )

Quando falamos de vírus, no entanto, não estamos falando de um grupo homogêneo de entidades. Em 2018, o Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus (ICTV) reconheceu 4.958 espécies de vírus, organizadas em 143 Famílias e 14 Ordens, apesar de estimativas do números de espécies virais chegar a quase 200.000 só nos oceanos. Apesar da existência de uma multiplicidade de classificações, uma das mais largamente utilizadas é a Classificação de Baltimore, inicialmente proposta em 1971, com base no genoma e no modo de replicação do DNA viral. Esse sistema agrupa os vírus em sete classes, I a VII, conforme a Figura 3.

Figura 3. Classificação de Baltimore. As sete classes (I-VII), propostas por David Baltimore, levam em consideração o material genético viral assim como o seu modo de replicação. (Fonte: Thomas Splettstoesser, Wikipedia/www.scistyle.com, [CC BY-SA 3.0]).

Os vírus adentram a célula hospedeira por meio do reconhecimento de, e acoplamento a, receptores na superfície celular.  Assim, um dos mecanismos propostos para a capacidade dos vírus em “pular” de uma linhagem de hospedeiro para outra baseia-se no grau de conservação desses receptores celulares ao longo da evolução. Quanto mais conservados os receptores, maiores as chances de um vírus “saltar” de uma linhagem a outra. Sabemos, por exemplo, que dos 219 vírus capazes de infectar humanos, mais de um-terço é também capaz de infectar hospedeiros não-humanos, principalmente outras espécies de mamíferos e aves. Além disso, muitos vírus exclusivos de seres humanos tiveram origens em outras espécies de mamíferos ou aves.

Um exemplo relativamente recente de infecção entre linhagens é o Vírus da Imunodeficiência Humana (HIV), causador da Síndrome da Imunodeficiência Humana Adquirida (AIDS). Até hoje, mais de quarenta espécies de primatas são susceptíveis ao Vírus da Imunodeficiência Símea (SIV), considerado precursor em macacos, do HIV. Humanos são hospedeiros de dois tipos principais de HIV, o HIV-1 e o HIV-2. O HIV-1 é geralmente agrupado em quatro linhagens, M, N, O e P, sendo cada uma o resultado de um evento independente de infecção trans-específica de chimpanzés para o homem. Dentre as linhagens de HIV-1, o grupo M é, sem sobra de dúvidas, o mais prevalente, infectando milhões de pessoas em todo o mundo. Por sua vez, o HIV-2, desde a sua descoberta, manteve-se restrito ao Oeste da África. Mais brando em suas manifestações clínicas, e dificilmente resultando em AIDS, o HIV-2 produz quadro semelhante ao HIV-1 em pacientes susceptíveis. O HIV-2 tem sido agrupado em, pelo menos, oito linhagens de A a H, cada uma representando um evento independente de infecção trans-específica do Cercobeus atys para o homem.

Essa semana, um artigo publicado no Journal of Virology descreveu um fato surpreendente: a sequência do genoma de um adenovírus, patogênico ao homem, apresentou sinais de infecção trans-específica, tanto em humanos como também em chimpanzés e bonobos. Adenovírus são vírus de genoma de DNA de fita dupla (dsDNA), não envelopados, incluídos na Classe I (Figura 3). Os mais de 50 sorotipos já identificados, classificados de A a G, são responsáveis por diversas doenças em humanos e outros mamíferos, incluindo infecções do trato gastrointestinal, conjuntivite, assim como infecções do trato respiratório e até infecções de múltiplos órgãos em pacientes com sistema imune enfraquecido.

O adenovírus, descrito no artigo em questão, se trata do tipo HAdV-B76, associado a um caso de óbito por infecção respiratória em 1965 e apresentando genoma quase idêntico a dois outros adenovírus símios, recentemente isolados em chimpanzé (SAdV-B35.1) e bonobo (SAdV-B35.2). Análise detalhada do genoma do HAdV-B76 sugeriu também que se trata de um vírus recombinante, ou seja, é o resultado da união de dois outros tipos de vírus símios, o SAdV-B16, e o SAdV-B21 (Figura 4).

Figura 4. Árvore filogenética com base na sequência completa do genoma de diversos adenovírus. Os principais tipos de adenovirus humanos  e símios estão identificados e sua posição filogenética ressaltada por meio das diferentes cores. A seta Vermelha aponta para a posição do HAdV-B76 e a sua próxima relação aos adenovírus símios SAdV-B35.1 e 35.2. (Fonte: Modificado de Dehghan et al. 2019).

Esses achados apontam para ao menos dois mecanismos de evolução viral: a recombinação e a infecção trans-específica. No caso específico do HAdV-B76, os dados sugerem que a evolução desse vírus é pontuada pelos dois mecanismos. Além disso, a origem do HAdV-B76 parece resultar de um verdadeiro “ping-pong viral”: não apenas resultante de múltiplos eventos de zoonose, quando os adenovírus símios foram capazes de cruzar a barreira específica e infectar humanos, como de antroponose, quando os adenovírus humanos foram capazes de infectar símios. Os autores sugerem que esse “ping-pong viral” pode ser um novo mecanismo de evolução viral, potencialmente resultando na origem de novos tipos virais, com potencial de causar doenças em humanos.

Assim como no ping-pong, a rapidez com que a bola vai de um lado a outro e a destreza dos jogadores em responder prontamente aos ataques do oponente parecem determinar o ganhador, e a semelhança dos adenovírus a uma bolinha de ping-pong (Figura 1) parece quase uma brincadeira de mal-gosto. No caso do HAdV-B76, a capacidade sem precedentes de saltar, de uma linhagem de primatas a outra, tão rapidamente, parece ser a chave do sucesso evolutivo desses vírus. Ainda é cedo para saber se haverão vencedores nessa partida, mas uma coisa surpreende: a agilidade desses vírus é algo novo para nós. Conseguiremos um contra-ataque à altura? Fica a questão.

Ana Almeida

California State University East Bay (CSUEB)

Para saber mais:

Davison AJ, Benko M, Harrach B. 2003. Genetic content and evolution of adenoviruses. Journal of General Virology 84: 2895-2908.

El-Hani CN. 2000. O que é vida? Para entender a biologia do século XXI. Relume Dumara.

Koonin EV, Dolja VV, Krupovic M. 2015. Origins and evolution of viruses of eukaryotes: The ultimate modularity. Virology 479: 2-25.

Wollhouse M, Scott F, Hudson Z, Howey R, Chase-Topping M. 2012. Human viruses: discovery and emergence. Phil Trans Royal Soc B 367: 2864-2871.

Figura 1. Micrografia eletrônica de transmissão de um adenovírus. (Fonte:  William Gary Jr., Wikipedia [Domínio Público]).

Adaptação em ritmo acelerado

Mutações vantajosas –aquelas que aumentam as chances de sobrevivência e reprodução de seu portador—surgem muito rapidamente em populações de moscas expostas a inseticidas. O que explica a velocidade desse processo? Por que a adaptação pode ocorrer tão rapidamente?

Nas útimas décadas inseticidas vêm sendo usados cada vez mais na agricultura, entre eles os organofosforados. Largamente usados em todo o mundo, eles foram desenvolvidos para atacar espécies que causam prejuízos, mas também são tóxicos para aquelas que não atacam plantações, como é o caso da mosca das frutas Drosophila melanogaster. O uso de inseticidas resulta num fascinante experimento de seleção natural, em que moscas que carregam mutações que conferem resistência ao inseticida tornam-se cada vez mais comuns. Tratamos da evolução de resistência a pesticidas num post anterior, em que a diversidade de mecanismos de resistência é discutida. Continue Lendo “Adaptação em ritmo acelerado”

A primeira célula do primeiro animal

Os primeiros seres vivos que habitaram nosso planeta eram células que vagavam pelos mares se alimentando e reproduzindo por si só, como ainda o fazem milhões de outras espécies unicelulares. Mas essa solidão celular foi quebrada diversas vezes durante a história evolutiva, quando indivíduos de uma espécie, depois da divisão celular, continuaram vivendo juntos, formando colônias de células idênticas. Algumas destas espécies coloniais deram outro passo evolutivo e originaram seres multicelulares composto por diferentes tipos celulares, cada um especializado na captura de alimentos, suporte, proteção ou mesmo reprodução. Continue Lendo “A primeira célula do primeiro animal”

Cerveja, civilização e genes

Um dos provérbios mais antigos conhecido exime o álcool de qualquer responsabilidade em caso de acidentes: A cerveja está bem, o que está mal é o caminho (Mesopotâmia, século II a.C). A veneração pelo álcool na Mesopotâmia é a regra e não a exceção na história da humanidade. Embora o álcool represente hoje um grave problema social e de saúde pública, ele foi fundamental para o desenvolvimento da civilização, nos ajudando a construir cidades e impérios, superar epidemias e aperfeiçoar o processo democrático. Continue Lendo “Cerveja, civilização e genes”