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A presença dos vírus gigantes no ambiente marinho

Atualizado: 1 de dez. de 2022

Autores: Filipe Guilherme Ramos Costa Neves, Fernanda Cabral Jeronimo, Aline Pereira Costa, Raphaela A. Duarte Silveira e Douglas F. Peiró



Fotomicrografia microscópica do vírus gigante Megavirus chilensis. Ele apresenta o capsídeo com proteínas parecendo grandes cílios. No seu interior está o material genético numa região mais escura.

Microfotografia de Megavirus chilensis, o maior vírus até então encontrado no ambiente marinho. Fonte: Chantal Abergel/Creative Commons (CC BY-SA 3.0).



O termo vírus é proveniente de uma palavra grega que significa “veneno”. Isso porque esses indivíduos foram encontrados primeiramente como causadores de doenças. No ambiente marinho, os vírus também ocasionam algumas doenças, como a fibropapilomatose em tartarugas. No entanto, esses “venenos” são responsáveis por infectar bactérias e algas marinhas, principalmente em regiões de blooms (grande proliferação). Assim, são extremamente importantes para a manutenção dos ecossistemas marinhos.


Os vírus são parasitas intracelulares obrigatórios, ou seja, só conseguem realizar seu metabolismo quando estão dentro de uma célula. Há vírus de variadas formas e tamanhos espalhados pelo planeta, infectando uma diversidade de células entre os mais variados seres vivos. Em 2003 foram encontrados vírus de tamanho gigante, que se assemelham a procariotos (grupo de organismos semelhantes às bactérias e arqueas que não apresentam núcleo definido), e que são chamados de mimivírus (Microbe mimicking virus). Desde então, outros vírus gigantes também têm sido encontrados, como por exemplo o Megavirus chilensis.



A ORDEM DOS VÍRUS GIGANTES: MEGAVIRALES


Ilustração de um vírus que infecta amebas de duas perspectivas diferentes: em corte transversão demonstrando as estruturas internas e em varredura demonstrando sua estrutura superficial. O vírus em corte apresenta um formato hexagonal com várias linhas retas e curtas ao seu redor, que são as fibrilas, proteínas no capsídeo. Dentro da estrutura hexagonal estão duas esferas que representa a região onde se encontra o DNA que parece um novelo. Na outra figura em varredura está uma estrutura icosaédrica azul e com vários cílios ao redor que são as fibrilas, proteínas do capsídeo.

Ilustração de um mimivírus que infecta amebas, demonstrando sua estrutura icosaédrica e superfície. Fonte: InvaderXan/Creative Commons (CC BY-SA 3.0).



Os vírus gigantes são um grupo monofilético de vírus chamado de Vírus de DNA Gigantes Nucleocitoplasmáticos (NCLDV). Assim, uma ordem tem sido proposta para esses vírus, chamada de Megavirales. Há diversas famílias de vírus que estão dentro desse grupo: Poxviridae, Asfarviridae, Iridoviridae, Phycodnaviridae, Mimiviridae, Marseilleviridae, Ascoviridae como também os pandoravírus, faustovírus, pithovírus, mollivírus, laumoebavírus, cedratvírus e pacmanvírus. Dentre essas famílias, aquelas que mais dominam os ambientes marinhos são Mimiviridae e Pandoraviridae.


Uma característica particular dos megavírus é a sua capacidade de sintetizar enzimas do aparato de tradução, como as que sintetizam ácido ribonucléico transportador (RNAt). Esse mecanismo não é encontrado em nenhum outro vírus (com exceção dos megavírus) mas apenas nos seres vivos. Portanto, alguns cientistas reconhecem a origem desses vírus a partir das células de seres vivos.


Incrivelmente, os vírus gigantes (NCLVD) são encontrados em todas as partes do oceano, desde a região nerítica até a região oceânica, desde os trópicos às regiões polares. Mimiviridae são dominantes em regiões costeiras e, além disso, é a família de maior diversidade no oceano. O oceano Ártico apresenta uma diversidade única de vírus gigantes, que pode estar relacionado ao grande aporte de águas continentais na região. Inclusive, vírus gigantes já foram encontrados em águas brasileiras, continentais e marinhas.


A zona eufótica do oceano, onde a luz penetra na água e onde ocorrem as maiores concentrações da produtividade primária marinha, é a região de maior ocorrência dos megavírus em comparação à zona afótica (região escura do oceano, onde há ausência de luz solar). A abundância e diversidade dos megavírus estão bem relacionadas com a distribuição geográfica de seus hospedeiros.



- Megavirus chilensis E SUAS CARACTERÍSTICAS


Encontrado na costa chilena, M. chilensis é um vírus gigante que apresenta 1.259.197 pares de bases, codificando 1.120 proteínas. Desse modo, é o vírus de maior genoma até então conhecido. Seu DNA é de fita dupla e possui uma riqueza grande de adenina e timina (por volta de 6.186 vezes cada). Seu capsídeo icosaédrico é também de grandes dimensões, apresentando diâmetros maiores que 400 nm.



DIVERSIDADE DE HOSPEDEIROS DOS MEGAVÍRUS


Esquema onde estão representados vários organismos como peixes, ascídias, algas e bactérias, com setas indicando as interações entre esses seres vivos e os vírus. Os vírus podem infectar cada um desses organismos, que liberam materiais para o meio, de onde são assimilados por outros organismos para realização dos seus processos. As setas indicam essa variedade de relações entre os seres vivos e os vírus. Por exemplo, os vírus infectam bactérias do gênero Prymnesium, que assimilam materiais orgânicos da lise bacteriana.

Esquema representando as interações dos vírus com os seus diferentes hospedeiros. Peixes, ascídias, algas e bactérias são suscetíveis aos vírus. Cocolitoforídeos e bactérias são infectados pelos vírus que liberam material orgânico na água, deixando-os disponíveis para a produtividade de outras algas. (1, 2, 3 e 4) Mecanismos de defesa contra os bacteriófagos. (5, 6 e 7) ação dos vírus sobre os organismos, causando manipulação da expressão gênica do hospedeiro, modificações no microbioma e doenças. (7) ação dos vírus sobre cocolitoforídeos liberando nutrientes para outras algas. (8) ação de resistência contra os vírus. Fonte: Mathias Middelboe e Corina P. D. Brussaard/Wikimedia Commons (CC BY 4.0).



Os vírus são importantes para os ecossistemas marinhos e para os ciclos biogeoquímicos no oceano. Eles são responsáveis por liberar nutrientes para a coluna d’água devido a sua infecção, incrementando assim os compartimentos da matéria particulada e dissolvida no oceano. Desse modo, são responsáveis por realizar um controle top-down das comunidades marinhas, ou seja, realizam um controle do tipo predador-presa devido à sua infecção.


Os organismos nos ecossistemas marinhos são alvos dos vírus gigantes, que os infectam de variadas formas. Os megavírus infectam organismos eucarióticos fotossintetizantes ou heterotróficos. A distribuição e diversidade dos vírus no oceano acompanham as populações de seus hospedeiros, sem haver relação direta com os fatores ambientais.


Entre os seus hospedeiros estão as microalgas haptófitas, clorófitas, dinófitas, pelagófitas e raphidófitas, componentes do fitoplâncton. Mimiviridae infecta as populações de crisófitas, por exemplo. Além desses hospedeiros, os coanoflagelados e os bicosoécios (Ordem Bicoecida, um grupo de flagelados heterotróficos) são também infectados pelos megavírus nas águas marinhas. Os gêneros de haptófita (Prymnesium, Haptolina, e Phaeocystis, Emiliania), clorófitas (Pyramimonas, Ostreococcus, Micromonas e Bathycoccus), pelagófitas (Aureococcus), bicosoécidos (Cafeteria) coanoflagelados (Bicosta) e raphidófitas (Heterosigma) são exemplos de grupos que servem de hospedeiros aos megavírus das famílias Mimiviridae e Phycodnaviridae.



O AVANÇO DA CIÊNCIA E O CONHECIMENTO SOBRE OS MEGAVÍRUS


Fotografia de um microscópio eletrônico acoplado a um monitor onde as imagens são visualizadas e as fotomicrografias retiradas. O microscópio assemelha-se a um cilindro longo por onde passam os elétrons que são retidos na amostra a ser visualizada.

Fotografia de um microscópio eletrônico dentro de um laboratório. O microscópio (estrutura maior à esquerda) é acoplado a um monitor onde são visualizadas as imagens e onde são retiradas as fotomicrografias. Fonte: David J Morgan/Creative Commons (CC BY-SA 2.0).



Graças às técnicas modernas de microscopia eletrônica, metagenômica e bioinformática que os megavírus puderam ser descobertos e diferenciados dos procariontes. A visualização dos vírus pôde, então, ser obtida assim como seus genomas sequenciados e identificados.


A ciência e a tecnologia sempre avançaram juntas, sendo até uma dependente da outra e, muitas vezes, confundidas. Desse modo, é de grande importância que investimentos sejam empregados para o avanço da ciência e tecnologia nacionais e internacionais para que haja avanços no conhecimento sobre os megavirus, que ainda conhecemos tão pouco.




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Bibliografia


ANDRADE, A. C. Dos S. P. Isolamento e Caracterização de Vírus Gigantes em Biomas do Brasil e Antártica. [S.l.]: Universidade Federal de Minas Gerais, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufmg.br/handle/1843/31116. Acesso em: 05 de jan. 2021.


ENDO, H. et al. Biogeography of marine giant viruses reveals their interplay with eukaryotes and ecological functions. Nature Ecology and Evolution, v. 4, n. 12, p. 1639–1649, 2020.


FUHRMAN, J. A. Marine viruses and their biogeochemical and ecological effects. Nature, v. 399, n. 6736, p. 541–548, 1999. Disponível em: https://www.nature.com/articles/21119. Acesso em: 05 jan. 2021.


LEGENDRE, M. et al. Genomics of Megavirus and the elusive fourth domain of Life. Communicative & Integrative Biology, v. 5, n. 1, p. 102–106, 2012. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3291303/. Acesso em: 05 jan. 2021.


TORTORA, G. J.; CASE, C. L. & FUNKE, B. R. Vírus, Vírions e Príons. In: TORTORA, G. J.; CASE, C. L.; FUNKE, B. R. Microbiologia. 12. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. Cap. 13. p. 358-363.










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