In un trio di studi pubblicati il 27 giugno sulla rivista rivista Natura Microbiologia, i ricercatori dell’Università del Texas di Austin hanno scoperto le “impronte digitali” di misteriosi virus nascosti in un antico gruppo di microbi che potrebbe includere gli antenati di tutta la vita complessa sulla Terra: dai funghi alle piante agli esseri umani.

Questa scoperta è significativa; esplora l’ipotesi che i virus siano stati fondamentali per l’evoluzione dell’uomo e di altre forme di vita complesse.

Questi microbi, noti come Archei Asgard dal nome della dimora degli dei nella mitologia norrena – si trovano di solito nei sedimenti gelidi delle profondità oceaniche e nelle sorgenti bollenti, ed esistevano sulla Terra già prima del primo eucarioti cellule, che trasportano i loro DNA all’interno di un nucleo.

Alcuni scienziati hanno ipotizzato che i virus possano aver avuto un ruolo nella nascita delle forme di vita, infettando gli archei di Asgard. Potrebbero persino aver dato origine ad alcuni dei primi precursori del nucleo. Ma finora non era stato scoperto alcun virus che infettasse Asgard. L’ultima ricerca di Ian Rambo (ex dottorando della UT Austin) e altri membri del laboratorio di Brett Baker fa luce sul ruolo che i virus potrebbero aver svolto in questa storia di miliardi di anni.

“Questi sono i primi studi che indagano sui virus arcaici di Asgard; prima non si sapeva nulla”. Susanne Erdmann, capogruppo del gruppo di ricerca sulla virologia arcaica presso il Max Planck Institute for Marine Microbiology di Brema, in Germania, che non è stata coinvolta negli studi, ha raccontato Live Science. In futuro, questa linea di ricerca potrebbe rivelare se e come i virus sono stati coinvolti nella comparsa delle cellule eucariotiche sulla Terra.

Confronto tra tutti i genomi di virus conosciuti. Fonte: il Università del Texas a Austin

Un sistema immunitario adattivo

Nella nuova ricerca, gli scienziati hanno cercato prove di infezioni virali incorporate nel DNA degli archei Asgard – che si presentano sotto forma di DNA virale chiamato “spaziatori CRISPR”.

Secondo Rambo, la maggior parte delle persone che pensano a CRISPR lo collegano al famoso strumento di editing genetico che consente agli scienziati di manipolare facilmente le sequenze genetiche. Questo strumento è stato originariamente adattato dai meccanismi di difesa naturali dei batteri e degli archei.

CRISPR si riferisce a una regione di DNA costituita da sequenze brevi e ripetute con “spaziatori” inseriti tra ogni ripetizione. È interessante notare che i batteri e gli archei sottraggono questi spaziatori ai virus che li infettano e le cellule mantengono una memoria del DNA virale che le aiuta a riconoscere i virus in caso di nuovo attacco.

“Si tratta di un sistema immunitario adattativo che ricorda le infezioni precedenti”, ha detto Rambo, che ora è uno studioso post-dottorato presso il Servizio di ricerca agricola dell’USDA.

Rambo e i suoi colleghi hanno cercato nel bacino di Guaymas nel Golfo di California – lo specchio d’acqua tra la Baja California e il Messico continentale – tali spaziatori di DNA in campioni di archei Asgard raccolti da sedimenti vicino a bocche idrotermali, a circa 1,25 miglia (2 chilometri) sotto la superficie dell’acqua.

Il team ha confrontato gli spaziatori trovati con tratti più lunghi di DNA virale raccolti nell’ambiente marino profondo.

Acqua
I ricercatori hanno utilizzato un sommergibile per raccogliere campioni di sedimenti e microbi da un bacino nel Golfo della California. Fonte: Brett Baker

Molti altri virus che infettano Asgard devono ancora essere scoperti

I ricercatori hanno potuto dedurre i tipi di proteine per cui i vari geni codificano e come i virus potrebbero funzionare, lavorando con il DNA virale.

Ma alla fine sono riusciti a capire solo le funzioni di alcuni geni dei virus; le funzioni della maggior parte dei geni sono ancora sconosciute, ha detto Erdmann. Inoltre, poiché CRISPR non funziona contro tutti i virus, molti altri virus che infettano Asgard devono ancora essere scoperti.

Questi virus nascosti potrebbero essere trovati coltivando gli archei Asgard in laboratorio. “Tuttavia, la coltura degli archei Asgard si è dimostrata molto difficile”, ha detto Erdmann. Fino ad oggi, solo un gruppo di ricerca è riuscito a mettere in coltura gli archei Asgarde ci sono voluti 12 lunghi anni per riuscirci, poiché le cellule arcaiche impiegano settimane per replicarsi.

Ma fino a quando non sarà possibile coltivare in laboratorio un maggior numero di Asgard, la corrispondenza degli spaziatori CRISPR è probabilmente il modo più efficiente per trovare altri virus, ha detto Krupovic. Man mano che si troveranno altri virus, il loro ruolo nella comparsa degli eucarioti, compreso l’uomo, potrebbe essere più chiaro, ha aggiunto Rambo.

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