Na Universidade de Innsbruck, os cientistas descobriram mais de 30.000 vírus usando o cluster de computador de alto desempenho “Leo” e um sofisticado trabalho de detetive. Os vírus se escondem no DNA de organismos unicelulares. Em alguns casos, até 10% do DNA microbiano consiste em vírus embutidos.
Durante um estudo em larga escala de micróbios unicelulares complexos, o Dr. Christopher Bellas, Marie-Sophie Plakolb e o Prof. Ruben Sommaruga, do Departamento de Ecologia da Universidade de Innsbruck, fizeram uma descoberta inesperada. Construídos no genoma dos micróbios, eles encontraram o DNA de mais de 30.000 vírus anteriormente desconhecidos. Este DNA “oculto” pode permitir a replicação de vírus completos e funcionais na célula hospedeira.
“Ficamos muito surpresos com a quantidade de vírus que encontramos por meio dessa análise”, diz Bellas. “Em alguns casos, até 10% do DNA de um micróbio consistia em vírus ocultos”. Esses vírus não parecem prejudicar seus hospedeiros. Pelo contrário, alguns podem até protegê-los. Muitos parecem ser semelhantes aos chamados virófagos. Esses vírus infectam e destroem outros vírus nocivos que infectam sua célula hospedeira.
O estudo, financiado pelo Austrian Science Fund (FWF), foi publicado na revista Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) e foi realizado em colaboração com pesquisadores do Instituto Max Planck de Pesquisa Médica e da Universidade de Groningen.
Vírus como protetores
De bactérias a humanos, todas as formas de vida são continuamente infectadas por vírus. Alguns estão constantemente presentes, mas apenas ocasionalmente desencadeiam sintomas, como o vírus do herpes em humanos. Outros se escondem ainda mais profundamente, tornando-se parte do DNA de seu hospedeiro. Este estudo descobriu que muitos dos abundantes organismos eucarióticos unicelulares (complexos) da Terra estão repletos de vírus. Esses organismos são encontrados em todos os lugares e incluem abundantes algas em lagos e oceanos, amebas no solo, bem como parasitas humanos.
“Por que tantos vírus são encontrados nos genomas dos micróbios ainda não está claro”, diz Bellas. “Nossa hipótese mais forte é que eles protegem a célula da infecção por vírus perigosos”. Muitos organismos unicelulares eucarióticos são infectados por “vírus gigantes”, um grupo de vírus que pode ser tão grande quanto bactérias. Essas infecções matam o hospedeiro enquanto criam novas cópias do vírus gigante. No entanto, quando um virófago reside na célula hospedeira, ele ‘reprograma’ o vírus gigante para construir virófagos. Como resultado, o vírus gigante às vezes pode ser afastado e a população de células hospedeiras é salva da destruição.
O DNA dos vírus recém-descobertos é semelhante ao DNA do virófago. Portanto, é provável que os micróbios hospedeiros se protejam de vírus gigantes por meio desses vírus embutidos.
DNA de um lago alpino
O projeto de pesquisa foi originalmente baseado em um novo grupo de vírus que Bellas e Sommaruga descobriram na água do Gossenköllesee no Tirol, na Áustria, em 2021. “Inicialmente, queríamos encontrar a origem dos novos ‘vírus semelhantes a Polinton’ com nosso estudo”, explica Bellas. “No entanto, não sabíamos quais organismos são geralmente infectados por esses vírus. É por isso que realizamos um estudo em larga escala para testar todos os micróbios cujas sequências de DNA são conhecidas.”
O enorme conjunto de dados que os pesquisadores examinaram contém apenas sequências de DNA, ou seja, uma sequência das letras ATGC a partir das quais todos os genes são codificados. No entanto, o conjunto de dados consiste em várias centenas de gigabytes.
As sequências de vírus, minúsculas em comparação, só puderam ser encontradas nessa grande quantidade de dados graças à tecnologia de ponta. Com o cluster de computadores de alto desempenho “Leo” da Universidade de Innsbruck, o conjunto de dados pode ser analisado rapidamente. Sequências de DNA de micróbios também foram lidas usando a nova tecnologia Oxford Nanopore. Com essa tecnologia, o DNA passa por minúsculos poros em uma membrana. Cada base – A, G, C ou T – interrompe uma corrente elétrica e assim gera um sinal a partir do qual a sequência de DNA pode ser lida.
No final, os pesquisadores encontraram muito mais do que os vírus que procuravam. Essa descoberta inesperada inspirará mais pesquisas para estudar os papéis que esses vírus desempenham.