Closest relatives of poxviruses replicate in the digestive system of humans and animals worldwide

Este estudo descreve a descoberta dos egovírus, um novo grupo diversificado de vírus de DNA de grande porte encontrados mundialmente no sistema digestivo de humanos e animais, que são os parentes mais próximos dos poxvírus e provavelmente infectam protozoários intestinais antes de terem evoluído para infectar células animais.

O essencial

Imagine que o nosso corpo, especialmente o nosso intestino, é como uma cidade gigante e movimentada. Nela, moram bilhões de bactérias, fungos e outros micróbios que ajudam a digerir nossa comida. Por muito tempo, os cientistas achavam que essa "cidade" era um lugar onde vírus gigantes (aqueles com DNA grande, como os que causam a varíola) não conseguiam viver ou se reproduzir. Eles pensavam que esses vírus gigantes só existiam lá fora, na natureza, ou infectando animais de fora para dentro.

Mas essa nova pesquisa descobriu que eles estavam errados.

Aqui está a explicação do que foi encontrado, usando analogias simples:

1. A Descoberta: O "Novo Bairro" no Intestino

Os cientistas vasculharam milhares de amostras de fezes de humanos, vacas, porcos, cabras e até animais selvagens. Eles encontraram um novo grupo de vírus gigantes que eles chamaram de Egovírus (uma mistura de "Ego" de ego - próprio, e "vírus", mas na verdade vem de E de Eukaryota e Gov de gut - intestino).

• A Analogia: Pense que o intestino era visto como um deserto para esses vírus gigantes. A descoberta foi como encontrar uma floresta tropical vibrante escondida no meio do deserto. Esses vírus não estão apenas passando por lá; eles estão morando, se multiplicando e dominando o cenário. Eles são encontrados em quase 1% de todos os humanos e em uma porcentagem ainda maior de animais como búfalos e porcos.

2. O Parentesco Perdido: O "Avô" da Varíola

O mais emocionante é a família desses vírus.

• Os Poxvírus: São os vírus famosos que infectam animais e humanos, como a varíola (erradicada) e a varicela. Eles têm uma forma de tijolo (como um bloco de construção).

• Os Asfuvírus: São vírus gigantes que infectam amebas e, às vezes, porcos (como a febre suína africana). Eles têm uma forma de bola com várias camadas.

• Os Egovírus: A pesquisa descobriu que os Egovírus são os primos mais próximos dos vírus da varíola.

• A Analogia: Imagine que a história da evolução dos vírus da varíola era como um quebra-cabeça onde faltava a peça do meio. A gente sabia quem eram os pais (os vírus antigos) e quem eram os filhos (os vírus da varíola que infectam a pele), mas não sabíamos como eles chegaram lá. Os Egovírus são a peça faltante. Eles mostram que os ancestrais dos vírus da varíola provavelmente viviam no intestino de animais antigos, infectando pequenos seres unicelulares, antes de aprenderem a infectar a pele e os órgãos dos animais maiores.

3. Quem são as Vítimas (ou Hospedeiros)?

Os vírus da varíola infectam células de animais (como a nossa pele). Mas os Egovírus parecem não infectar diretamente o animal. Eles infectam os inquilinos do intestino.

• Os Alvos: Eles atacam dois grupos específicos de micróbios que vivem no intestino:

  1. Trichostomatia: São como "tratoristas" do intestino de animais ruminantes (como vacas e búfalos), ajudando a quebrar a grama.
  2. Parabasalia: São micróbios que vivem no intestino de humanos e animais, alguns causando doenças (como a tricomoníase), mas muitos vivendo em harmonia.

• A Analogia: Imagine que o intestino é um hotel. Os humanos e animais são os hóspedes principais. Os micróbios (Trichostomatia e Parabasalia) são os funcionários do hotel que mantêm tudo funcionando. Os Egovírus são como insetos que só atacam os funcionários, e não os hóspedes. Mas, como os funcionários estão sempre perto dos hóspedes, os vírus acabam ficando por lá também.

4. A Transformação: De Bola para Tijolo

Os vírus da varíola têm uma forma de tijolo. Os Egovírus, no entanto, devem ter uma forma de bola com várias camadas (como uma cebola ou um peão), muito parecida com os Asfuvírus.

• A História Evolutiva: A teoria é que, milhões de anos atrás, um ancestral dos vírus da varíola era como um Egovírus: vivia no intestino, infectava micróbios e tinha forma de bola. Com o tempo, ele teve uma "metamorfose". Ele aprendeu a sair do intestino, infectar as células da pele do animal e mudou sua forma de bola para tijolo para sobreviver fora do corpo.

5. Por que isso importa?

• Para a Saúde: Sabemos que esses vírus estão em nós há muito tempo. Um tipo específico de Egovírus está presente em humanos de todas as partes do mundo, desde tribos na Tanzânia até cidades na Europa e EUA. Isso sugere uma relação antiga e estável.
• Para a Evolução: Isso muda a história de como os vírus gigantes surgiram. Eles não surgiram "do nada" infectando animais grandes. Eles começaram no intestino, infectando micróbios pequenos, e depois "subiram" a escada evolutiva para infectar animais complexos.

Resumo Final:
Os cientistas descobriram que o nosso intestino é um berçário gigante para vírus que são os "avós" dos vírus da varíola. Esses vírus vivem escondidos nos micróbios do nosso estômago, ajudando a explicar como os vírus que hoje nos dão medo (como a varíola) evoluíram de simples habitantes do intestino para os grandes patógenos que conhecemos. É como descobrir que o rei leão (o vírus da varíola) começou a vida como um filhote escondido na grama (o intestino), antes de subir ao topo da cadeia alimentar.

Resumo técnico

Título do Estudo: Descoberta de Egovirales: Um Novo Ordem de Vírus de DNA Relacionado aos Poxvírus que Infeta o Sistema Digestivo de Vertebrados

1. O Problema

A classe Pokkesviricetes (dentro do filo Nucleocytoviricota) inclui vírus de DNA de grande porte, como os poxvírus (que infectam animais, incluindo humanos) e os asfuvírus. Embora a diversidade e a importância ecológica desses vírus no ambiente sejam bem documentadas, sua presença no sistema digestivo de vertebrados era considerada rara, transitória e pouco abundante.

• Lacuna de Conhecimento: A origem evolutiva dos poxvírus animais permanecia um enigma. A hipótese de que eles evoluíram a partir de vírus que infectavam eucariotos unicelulares no intestino de animais ancestrais carecia de evidências, pois nenhum grupo de Nucleocytoviricota havia sido encontrado consistentemente associado ao microbioma digestivo de vertebrados.
• Desafio: Identificar se existe um grupo de vírus de DNA grande que seja residente e abundante no trato digestivo, servindo como elo perdido na evolução dos poxvírus.

2. Metodologia

Os autores realizaram uma ampla pesquisa metagenômica global para explorar a diversidade de vírus de DNA no trato digestivo e em amostras ambientais.

• Base de Dados: Análise de 85.123 montagens metagenômicas provenientes de uma vasta gama de amostras ambientais e microbiomas associados a animais (humanos, gado, animais selvagens).
• Marcadores Genéticos:
  • Utilização de modelos ocultos de Markov (HMM) para a subunidade A da RNA polimerase dependente de DNA (RNApolA), um marcador evolutivo informativo para Nucleocytoviricota.
  • Desenvolvimento de um HMM específico para a proteína principal do capsídeo (DJR-MCP) de Egovirales para expandir a busca.
• Análises Bioinformáticas:
  • Filogenia de máxima verossimilhança usando genes marcadores concatenados (DNApolB, RNApolA, RNApolB, TFIIS).
  • Modelagem estrutural de proteínas (DJR-MCP) usando ColabFold.
  • Análise de fluxo gênico (transferência horizontal de genes) entre vírus e eucariotos para inferir hospedeiros.
  • Mapeamento de cobertura em metagenomas para determinar a prevalência e abundância.

3. Contribuições Principais

• Descoberta de uma Nova Ordem: Identificação e proposta de nomeação de uma terceira ordem dentro da classe Pokkesviricetes, denominada Egovirales (vírus "egoviruses").
• Reclassificação do Nicho Digestivo: Demonstração de que o sistema digestivo de vertebrados é um habitat principal e não transitório para vírus de DNA de grande porte, desafiando o consenso anterior.
• Elo Evolutivo: Fornecimento da evidência filogenética e ecológica que conecta vírus que infectam eucariotos unicelulares anaeróbios no intestino à emergência dos poxvírus que infectam células animais.

4. Resultados Chave

• Caracterização Genômica e Estrutural:

  • Os Egovirales possuem genomas lineares de DNA de dupla fita, variando de 160 a 467 kb.
  • Codificam todos os 8 genes marcadores de Nucleocytoviricota.
  • Estrutura do Vírion: Diferentemente dos poxvírus (que têm virions em forma de tijolo), os Egovirales são preditos para formar capsídeos icosaédricos multicamadas, semelhantes aos asfuvírus (como o vírus da febre suína africana), sugerindo que esta é a estrutura ancestral do grupo.
  • Possuem genes de histona (dupletos) envolvidos na condensação do genoma, uma característica incomum em Pokkesviricetes.

• Distribuição e Prevalência:

  • Exclusividade Digestiva: Mais de 97-99% das sequências de Egovirales foram encontradas no sistema digestivo de vertebrados (humanos, gado, animais selvagens), com apenas 9 genes encontrados em amostras ambientais (sedimentos marinhos, aquíferos).
  • Prevalência Global: Detectados em humanos (cerca de 2,2% da população amostrada, chegando a 5,1% em caçadores-coletores Hadza), porcos, búfalos (até 27%), cabras, vacas e aves.
  • Populações Específicas: Existe uma população de egovirus específica de humanos, altamente conservada e distribuída globalmente, encontrada em >1% da população humana e mantida ao longo do tempo em indivíduos.

• Relação Hospedeiro-Vírus (Inferência de Hospedeiro):

  • A análise de fluxo gênico e homologia de genes centrais indica que os hospedeiros primários dos Egovirales não são as células animais diretamente, mas sim eucariotos unicelulares anaeróbios que vivem no intestino:
    • Parabasalia (Metamonada): Inclui patógenos como Trichomonas vaginalis e Tritrichomonas.
    • Trichostomatia (Ciliados): Especificamente a família Ophryoscolecidae, crucial na digestão de ruminantes.
  • Transferência Genética: Evidência de que genes centrais de Egovirales (como KilA) foram transferidos para polintons (vírus endógenos) nos genomas de Parabasalia, reforçando uma associação evolutiva de longa data.

• Cenário Evolutivo Proposto:

  • Os ancestrais dos poxvírus infectavam eucariotos unicelulares anaeróbios (ciliados e metamonados) no intestino de animais ancestrais.
  • A transição para a infecção de células animais (epiteliais) ocorreu posteriormente, acompanhada de uma metamorfose do vírion (de icosaédrico multicamada para a forma de tijolo dos poxvírus).
  • A capacidade de fagocitose das células epiteliais animais pode ter facilitado essa transição, mimetizando a entrada viral nos protozoários.

5. Significância

• Revolução na Virologia: Os Egovirales são o primeiro e único clado conhecido de vírus de DNA eucariótico grande e abundante no microbioma digestivo de vertebrados.
• Origem dos Poxvírus: Resolve um dos maiores mistérios da evolução viral, propondo um cenário de "saída do intestino" (out-of-the-gut) para a emergência dos poxvírus que infectam animais, incluindo patógenos humanos graves como a varíola e o vírus da varíola dos macacos.
• Saúde Pública e Veterinária: A descoberta de que esses vírus são abundantes e persistentes no trato digestivo de humanos e animais de produção abre novas frentes para investigar seu papel na imunidade, na ecologia do microbioma e em possíveis patogenicidades ou interações com patógenos como Trichomonas.
• Ecologia Evolutiva: Destaca a importância dos eucariotos unicelulares anaeróbios no intestino como reservatórios evolutivos cruciais para a diversificação de grandes vírus de DNA.

Em suma, o estudo redefine nossa compreensão da ecologia viral em vertebrados e fornece o elo evolutivo perdido entre vírus que infectam protistas intestinais e os poxvírus que infectam animais complexos.