Pandora, i mega-virus che potrebbero ridefinire la vita così come la conosciamo

[24 luglio 2013]

Un team di ricercatori francesi ha pubblicato su Science lo studio Pandoraviruses: Amoeba Viruses with Genomes Up to 2.5 Mb Reaching That of Parasitic Eukaryotes, nel quale spiega che «Dieci anni fa, la scoperta del Mimivirus, un virus che infetta le Acanthamoeba, ha avviato un riesame dei limiti del mondo virale, sia in termini di dimensioni delle particelle (>0,7 micrometri) che della complessità del genoma (>1000 geni), dimensioni tipiche del parassita dei batteri. La diversità di questi virus giganti (i Megaviridae) è stata valutata mediante il campionamento di una varietà di ambienti acquatici e dei loro sedimenti associati in tutto il mondo».

I ricercatori segnalano «L’isolamento di due virus giganti, uno al largo della costa centrale del Cile, l’altro in un laghetto di acqua dolce nei pressi di Melbourne (Australia), senza somiglianza morfologica e genomica con eventuali famiglie di virus precedentemente definiti. Le loro particelle ovoidali di dimensioni micrometriche contengono genomi di Dna rispettivamente di almeno 2,5 ed 1,9 megabases,. Questi virus sono i primi membri del proposto genere “Pandoravirus”, un termine che riflette la loro mancanza di somiglianza con microrganismi descritti in precedenza e le sorprese previste dal loro studio futuro».

Come spiega Science, questi megavirus di dimensioni spropositate scoperti di recente «Raggiungono il micron di lunghezza e all’apparenza potrebbero essere scambiati per batteri. Possiedono un genoma spropositatamente grande rispetto agli altri virus, nel quale sono presenti geni completamente diversi da quelli che caratterizzano archea, batteri ed eucarioti, suggerendo che possano derivare da antichi parassiti appartenenti a un nuovo dominio della vita». Quindi, la conclusione a cui sono giunti i biologi che li hanno scoperti è che «Archea, batteri ed eucarioti non sarebbero i tre soli domini della vita esistenti».

Science sottolinea che «La collocazione dei virus nell’albero della vita è sempre stata alquanto incerta e controversa. Secondo una teoria, i virus sarebbero antichi parassiti che avrebbero progressivamente perso quasi tutto il loro armamentario biologico, mentre altri biologi – vista l’assenza di funzioni metaboliche e la totale dipendenza per la riproduzione dagli apparati delle cellule ospiti – li considerano solo aggregati di proteine».

I due “Pandoravirus” sembrano cosa diversa dai  Mimivirus, che pure hanno dimensioni fisiche e genetiche simili a  quelle di molti batteri, ma i circa 900 presunti geni identificati in questi virus erano considerati dalla maggioranza dei virologi geni acquisiti casualmente dalle cellule in cui era avvenuta la riproduzione del virus.

Una spiegazione non ha mai convinto Jean-Michel Claverie, un ricercatore del Cnrs dell’università di Aix-Marseille, che ha sequenziato il genoma di Mimivirus e guidato la ricerca sui “Pandoravirus”, «Perché le sequenze geniche identificate risultavano molto diverse da quelle dei geni del suo ospite, Acanthamoeba».

Il team di Claverie è andato quindi a caccia di altri virus giganti nei i sedimenti marini e lacustri  dove era stato trovato il  Mimivirus e si è imbattuto nei “nuovi” mega-virus: il Pandoravirus salinus, trovato nei sedimenti della foce del fiume Tunquen in Cile, e i Pandoravirus dulcis, ancora più grande, nei fondali di un laghetto di acqua dolce vicino a Melbourne. Ognuno di questi megavirus è anche in possesso di circa 2.500 geni, dei quali 2.300 sono del tutto nuovi per la biologia.

I Pandoraviruses, in altre parole, sono molto più di enorme,  sono anche inequivocabilmente distinti, di qualsiasi virus conosciuto sulla Terra, compresi gli altri virus giganti. Il fatto che questi “Pandoravirus” siano geneticamente  unici e che siano stati trovati in continenti diversi e separati dall’Oceano Pacifico, suggerisce che i generi virali giganti possono essere più comuni di quanto si credesse, mentre aumentano gli interrogativi su quali siano i confini tra le cellule viventi ed i virus “inanimati”.

A prima vista sembrano simili a batteri, anche perché non possiedono il caratteristico capside; ma a un attento esame microscopico, ottico ed elettronico, è evidente che si tratta di virus: non hanno i geni per produrre energia, così come non possono produrre autonomamente proteine. Inoltre, quando si riproducono non si dividono in due come fanno i batteri, ma producono centinaia di nuove particelle virali, fino all’esplosione della cellula ospite.

Science sottolinea: «Particolarmente notevole è il fatto che la maggior parte dei geni dei pandoravirus non compare in alcun database, il che  non solo rafforza l’ipotesi che i virus giganti discendano da cellule a vita libera che a poco a poco hanno perso la maggior parte dei geni in seguito a un parassitismo sempre più spinto».  Claverie sostiene «Che  abbiano avuto origine da una stirpe cellulare primitiva totalmente diversa da Archea, Bacteria e Eukarya».  Per questo nuovo raggruppamento è stato proposto il nome di Things Resisting Uncomplete Classification, abbreviato in “Truc”, che in francese significa “coso”.

Il biologo molecolare Luis Villarreal su Scientific American si chiede se i virus siano vivi e spiega: «Inizialmente erano visti come veleni, poi come forme di vita, quindi come prodotti chimici biologici, oggi si pensa ai virus ti come ad una zona grigia tra vivente e non vivente. Non possono replicarsi in proprio, ma possono farlo in cellule davvero viventi e possono anche influenzare profondamente il comportamento dei loro ospiti». L’ambiguità deriva in gran parte dalla natura paradossale dei virus: da un lato, possiedono molte caratteristiche associate alla vita, come ad esempio il Dna e l’Rna, e la capacità di evolvere. Sono anche abili simulatori che si impadroniscono del meccanismo cellulare dei loro ospiti, che sfruttano per riprodursi,  diffondere e infettare, a volte con efficienza letale. Si tratta di un impressionante e spaventoso armamentario per qualcosa che non è in grado di produrre proteine.

Forse per la loro natura subdola i virus sono stati visti a lungo come qualcosa di relativamente semplice: dato le loro piccole dimensioni, gli scienziati pensavano che i loro genomi fossero piccoli, non hanno parete cellulare e nemmeno processi metabolici, tutte caratteristiche che hanno impedito ai virus di diventare un piccolo rametto nell’albero della vita disegnato dall’uomo. Ma ora i  Pandoravirus rischiano di riedificare quell’albero fin dalle sue radici: «Dato che più del 93% dei geni dei Pandoravirus non somigliano a nulla conosciuto – scrivono i ricercatori su Science – la loro origine non può essere fatta risalire ad un qualsiasi lignaggio cellulare conosciuto. Tuttavia, la loro polimerasi del Dna fa cluster con quelle del Dna di altri virus giganti, suggerendo l’esistenza di un quarto controverso dominio della vita».