Geralmente pensamos nos vírus como agentes causadores de doenças, algo a ser combatido. Isso não é totalmente incorreto se considerarmos que milhares de pessoas morrem por ação direta de um deles. Um exemplo é o vírus da varíola, o campeão de mortes humanas, agora totalmente erradicado. Além de afetar humanos eles agem em todas as demais espécies, sejam micróbios, plantas ou animais.

Novos vírus estão constantemente sendo identificados. Entre eles estão o HIV, que causa a AIDS e até hoje representa um desafio de tratamento, e o novo Coronavírus, causador da COVID-19, que tanto está impactando a saúde e a economia do planeta.

Mas vírus também são partes importantes na ecologia terrestre. Eles contribuem na formação do oxigênio na atmosfera, no controle da temperatura, agem na regulação da população de organismos e fornecem um mecanismo de movimentação de material genético entre as espécies. Assim como animais, plantas e outros microrganismos eles foram moldados por um longo processo evolucionário, através do processo da evolução natural, que consiste de mutações aleatórias e seleção dos mais aptos, até atingir os estados de maior eficiência para sua preservação e espalhamento. Eles estão por toda parte, incluindo o genoma humano onde se encontram diversas partes de vírus que infectaram nossos ancestrais no passado. Eles podem inclusive ter contribuído na formação dos organismos vivos, há bilhões de anos.

Microbiologia, um breve histórico

Apesar da longa luta da humanidade contra as doenças, apenas no século 19 começamos a entender que muitas são causadas por microrganismos. Com a invenção dos microscópios (instrumentos óticos para visualização de pequenas estruturas) foi possível reconhecer que muitos microrganismos são responsáveis por doenças entre humanos ou animais domésticos. Antonie van Leeuwenhoek, um holandês fabricante de lentes no século 16, foi o primeiro a visualizar micróbios. Somente no século 19 Louis Pasteur e Robert Koch associaram microrganismos com doenças e, por isso, são considerados os fundadores da microbiologia. Entre esses seres minúsculos estão as bactérias, organismos unicelulares que habitam praticamente todos os lugares do planeta, vivendo em relações de parasitismo ou simbiose com plantas e animais. O antrax (ou carbúnculo), tuberculose, cólera, difteria, tétano e sífilis, todas elas foram associadas às infecções causadas por bactérias. Elas possuem uma estrutura similar a células de mamíferos. Em geral as bactérias são autônomas, podendo fabricar as proteínas necessárias de que necessita, ingerir e metabolizar alimentos e se dividir sem a ajuda de outros organismos.

Apesar do sucesso em atribuir doenças a bactérias patogênicas, muitas outras doenças infecciosas continuaram inexplicadas e seus agentes causadores desconhecidos. Algumas são corriqueiras e comuns, outras podem levar à morte. Entre elas estão a varíola, sarampo, caxumba, rubéola e gripe. Estes agentes eram, como se concluiu na época, muito pequenos pois passavam por filtros cujos poros diminutos conseguiam impedir a passagem de bactérias. Por algum tempo foram chamados de “agentes filtráveis” e considerados como pequenas bactérias.

Em 1879 agricultores holandeses se depararam com uma grave praga que assolava a plantação de fumo. Adolph Mayer, um químico agrícola, estudou o problema que ele chamou de doença mosaica do tabaco. Ele verificou que não havia diferença entre os ambientes onde estavam as plantas doentes e as saudáveis e também não encontrou fungos ou parasitas. Então ele descobriu que plantas saudáveis adoeciam quando se injetava gotas de líquido extraído de fumo doente. Ele fez uma cultura de bactérias encontradas na seiva do fumo e depois aplicou essas bactérias em plantas saudáveis, sem que elas adoecessem. Isso mostrou que bactérias não causavam a doença.

Mais tarde outro holandês, Martinus Beijerinck, mostrou que, qualquer que fosse o agente de infecção, ele seria minúsculo. Ele fez diversas filtragens da seiva de plantas doentes, a expôs a temperaturas altas e ressecou esse material sem que ele perdesse seu poder de contaminação. Sem saber do que se tratava ele chamou o agente de “líquido vivo contagiante”, mais tarde de vírus, uma palavra derivada do latim significando veneno.

Na década de 1930 os vírus mosaicos do tabaco foram ressacados e armazenados sob forma cristalina, uma indicação de que eram compostos por proteína pura. Logo depois seu componente de ácido nucléico foi descoberto e identificado como responsável pela ação infecciosa. No entanto os vírus e suas estruturas só foram visualizados com o desenvolvimento dos microscópicos eletrônicos, em 1939. Só então se compreendeu que eram uma classe própria de microrganismos.

Embora certamente formados por matéria orgânica os vírus são agentes infecciosos microscópicos que estão no limiar entre seres vivos e partículas inertes. Geralmente carregam poucos genes, de 2 até 200 (em casos raros), armazenados em forma de RNA ou DNA, e tem diâmetro entre 20 e 300 nm. Apenas os maiores podem ser vistos em microscópios óticos enquanto os demais exigem microscópios eletrônicos para serem observados. A forma do vírus depende do tamanho e volume de seu conteúdo, podendo ter a forma de um filamento, de esferas, hexahedros ou mesmo formas bem mais complexas. O vírus da varíola têm o formato de tijolos, o da herpes são icosaedros (aproximadamente esférica, com 20 lados planos) , o da raiva tem formato de uma bala e o vírus mosaico de um tubo ou haste. Alguns deles são revestidos por uma camada externa de proteína. Os vírus podem possuir seu código genético codificado no DNA, com um hélice dupla, ou em sua versão de fita única, o RNA.

A discussão sobre se são ou não organismos vivos continua em aberto pois não satisfazem os critérios básicos de definição de vida. Quando não estão dentro de um organismo hospedeiro eles se apresentam como partículas inertes chamadas de vírions. Eles são formados por: material genético, ou seja, longas moléculas de DNA ou RNA que contém as instruções de formação do próprio vírus; uma capa protetora de proteína chamada capsídeo, que envolve o material genético; um envelope externo de lipídeos (existentes em alguns tipos de vírus, somente).

Como são incapazes de se multiplicar sozinhas estas partículas precisam infectar o organismo a que estão ajustadas, penetrando suas células para usar delas o mecanismo reprodutor. Vírus que infectam plantas entram em suas células através de algum rompimento em suas paredes externas ou são injetadas através da picada de algum inseto vetor que suga sua seiva. Depois eles se espalham para outras células através das plasmodesmata, que são poros por onde passam moléculas entre células na planta saudável. Já os vírus de animal infectam suas células se ligando a receptores específicos na superfície da célula. Esses receptores são como trancas que apenas podem ser abertas pelos vírus que possuem a chave própria. Células receptoras são diferentes em vírus diversos. Algumas são encontradas em muitas células, outras são restritas a apenas um tipo de célula. O HIV, por exemplo, possui a chave que abre especificamente a molécula CD4, e apenas células com moléculas CD4 em sua superfície podem ser infectadas por ele. Por isso os vírus são especializados em infectar uma determinada espécie ou mesmo um tipo específico de célula e é provável que exista um vírus associado a cada uma das espécies existente, inclusive bactérias.

Após se ligar em sua molécula receptora o capsídeo do vírus penetra no interior da célula e seu genoma (DNA ou RNA) é liberado junto do citoplasma da célula, jogando dentro dela a sua informação genética. Dentro do núcleo celular o vírus encontra os mecanismos necessários para fabricar suas próprias proteínas. Apenas alguns vírus maiores e mais complexos, como os da família Poxviridae (da qual faz parte o vírus da varíola), carregam os genes necessários para a elaboração das proteínas de que necessitam e, por isso, podem completar todo o seu ciclo dentro do citoplasma. Dentro da célula o DNA do vírus é tratado como parte da célula hospedeira e são por ela duplicados. O código de DNA é transcrito em mensagens de RNA que são lidos e traduzidos em forma de proteínas. Depois os componentes gerados do vírus são remontados como milhares de novos vírus que. Em geral um grande número de cópias são produzidas, fazendo com que a célula se rompa e jogue os novos vírus de volta no organismo hospedeiro onde eles infectarão novas células. Existem também aqueles vírus que conseguem sair pela membrana celular sem matar a célula mas, provavelmente, deixando-a infectada. Muitos vírus carregam sua informação genética sob forma de RNA, o que dispensa o processo de transcrição (de DNA para RNA, que só pode ser feita com os mecanismos da célula). O RNA é traduzido diretamente em proteínas o que torna esses vírus menos dependentes das enzimas do hospedeiro, permitindo que terminem seu ciclo sem destruir a célula. Os retrovírus são uma família de vírus de RNA, entre eles o HIV que desenvolveu a habilidade de infectar células por muito tempo enquanto se escondem do ataque dos mecanismos de imunidade. Eles transportam uma enzima chamada transcriptase reversa, capaz de converter seu RNA em DNA. Este DNA viral pode ser integrado no DNA celular. Esses segmentos genéticos adicionados à célula hospedeira, chamados de provírus, ficam arquivados e passam a ser copiados e passados para os descendentes do organismo hospedeiro. O provírus pode ainda, sob certas circunstâncias, fabricar novos vírus que abandonam a célula e provocam sua morte.

Células humanas sofrem mutações genéticas em uma taxa baixa, de uma a cada milhão de nucleotídeos (os blocos básicos do RNA e DNA) em cada geração. Nos vírus essa mutações são muito mais rápidas. Além de conseguirem se replicar (gerar novas cópias de si mesmos) mais rapidamente que nós, eles não possuem um mecanismo de regulação dessa replicação, que ocorre na taxa de aproximada de uma a cada mil nucleotídeos. Portanto, a cada infecção, um vírus produz milhares de cópias que carregam muitas mutações. Pode ocorrer que algumas cópias carreguem alterações genéticas pouco viáveis na continuidade de seu processo de expansão e terminem se extinguindo. Outras introduzem alterações inócuas. Aquelas que recebem alterações benéficas (para o vírus), úteis para derrotar ou se esconder dos mecanismos de defesa do organismo infectado, para resistir à drogas antivirais ou para se propagar mais rapidamente, prosperam. Pela seleção natural esses últimos vírus logo se tornam a maioria da população.

Vírus estão por toda parte

Os vírus estão por toda parte, seja em escavações profundas no solo, grãos de areia do deserto ou sob camadas de gelo antártico com quilômetros de espessuras. Quando novos lugares são investigados, novos vírus são encontrados.

Em 2009 um cientista conseguiu permissão para visitar a Caverna dos Cristais no México, um ambiente fechado, sem vida e isolado do mundo exterior por milhões de anos. Lá ele coletou água das câmaras internas para análise. Em cada gota de água da caverna ele encontrou duzentos milhões de vírus.

A bióloga americana Dana Willner, em 2009, fez um estudo para identificar vírus no corpo humano. Seus colaboradores coletaram muco resultado de tosse e escarro de dez pessoas, metade saudável e as demais doentes com fibrose cística. Do fluido Willner e sua equipe separaram fragmentos de DNA e os compararam em um bancos de dados com dezenas de milhões de genes conhecidos. Embora não esperassem encontrar vírus nas pessoas saudáveis eles descobriram que todas as pessoas carregam muitos tipos de vírus em seus pulmões, em média 174 espécies. Destas espécies 90% eram de vírus nunca antes detectados. Estima-se que apenas uma parte muito pequena dos vírus existentes no planeta foram encontrados.

Gripe, HPV, vírus marinhos