Virus batteriofagi
Le scienze della vita continuano a mettere in crisi le nostre certezze. Ad esempio, è ormai ragionevolmente dimostrato che, dal punto di vista biologico, non siamo individui – non lo siamo mai stati.
Ogni eucariote, infatti, è il frutto di una lunga e complessa storia evolutiva fatta di cooperazione, di fusioni, di simbiosi. E le tracce di questa stratificazione sono conservate nel codice genetico: il DNA umano, ad esempio, è composto per una non trascurabile percentuale da versioni modificate e semplificate di antichi geni virali, con cui i nostri antenati sono venuti in contatto nel corso della storia della specie.
Un gruppo guidato da Nicholas Irwin, ricercatore al Merton College di Oxford, ha studiato in che modo possa essere avvenuto, nel corso del tempo, questo scambio di informazioni tra ospitanti e ospitati. A questo fine, i ricercatori hanno analizzato in che modo il trasferimento genico orizzontale intercorso tra virus ed eucarioti abbia influito sulla storia evolutiva e sulla fitness di entrambi.
Il trasferimento genico orizzontale (horizontal gene transfer, HGT) è una modalità di scambio di geni attuata principalmente da batteri, virus e altri procarioti, ed è un’alternativa alla trasmissione ‘verticale’ di informazione genica, quella che implica la trasmissione ereditaria per via parentale da una generazione alla successiva. Oggi sappiamo che questo genere di scambio dell’informazione genica intercorre anche tra esseri viventi molto diversi, ma al tempo stesso strettamente legati, come i virus e gli eucarioti. Esplorando nel dettaglio la composizione del corredo genetico di questi ultimi, infatti, ci si rende conto di quanto siano numerose le tracce dei passati incontri con organismi virali. Se dapprima si riteneva che questa ‘eredità’ genetica fosse esclusivamente il residuo di una storia passata, alla luce delle conoscenze odierne il quadro appare molto diverso: molti geni di origine virale, infatti, sono pienamente funzionali, e spesso svolgono ruoli essenziali per lo sviluppo e la sopravvivenza degli individui.
Proprio l’importanza evolutiva di questo flusso di geni tra virus ed eucarioti è al centro della ricerca pubblicata su Nature Microbiology. Per comprendere meglio l’entità di questo fenomeno, i ricercatori hanno cercato tracce di trasferimento genico in 201 taxa di eucarioti e 108.842 taxa di virus; dalla successiva analisi genomica sono emersi più di 7000 probabili scambi, due terzi dei quali dagli eucarioti ai virus. Un simile squilibrio – spiegano gli autori – è dovuto al numero decisamente più alto di virus ‘recipienti’ rispetto agli eucarioti ‘donatori’, e al fatto che – per ovvie ragioni – un eucariote donatore sia in grado di trasferire molti più geni rispetto a un donatore virale.
Dallo studio è emerso anche che non tutti i virus e non tutti gli eucarioti attuano il trasferimento genico con la stessa frequenza: per quanto riguarda gli eucarioti, ad esempio, questo fenomeno è osservato molto più frequentemente in organismi unicellulari, come alcuni taxa di protisti e diverse alghe. Degna di nota, inoltre, è un’altra scoperta emersa dalle analisi: alcuni geni sembrano essere frutto di trasferimenti avvenuti prima della radiazione degli eucarioti. Questo suggerisce che questi geni ‘alloctoni’ potrebbero aver svolto una funzione essenziale anche nella eucariogenesi, cioè nelle prime fasi della storia evolutiva degli eucarioti. Per di più, i geni virali inclusi nel DNA degli eucarioti potrebbero aver influito in modo significativo sullo sviluppo degli organismi, contribuendo a determinare le diverse morfologie di questo ramo del grande cespuglio evolutivo dei viventi.
D’altro canto, appare chiaro che anche i virus abbiano tratto grandi vantaggi da questa costante interazione molecolare con i loro ospiti. Il fatto che i virus ricevano dagli eucarioti una discreta quantità di geni, ad esempio, consente loro di affinare le ‘strategie’ di infezione: acquisendo la capacità di ‘manipolare’ la risposta immunitaria degli ospiti, i virus diventano più efficaci e migliorano la propria fitness. Comprendere in che modo un virus trae vantaggio adattativo dagli eventi di HGT ha anche importanti implicazioni pratiche, poiché fornisce indizi utili a prevedere in che modo il patogeno potrà agire sull’ospite, informazione centrale per gli studi in ambito medico e per l’eventuale sviluppo di farmaci mirati.
Le nuove conoscenze accumulate grazie a questo nuovo studio hanno, dunque, grande importanza tanto nella dimensione pratica, quanto sul piano teorico. Una migliore comprensione della lunga storia di interazioni tra i virus e i loro ospiti mostra come queste non siano state unicamente conflittuali: tanto i virus quanto gli organismi eucarioti coinvolti, infatti, hanno tratto benefici sostanziali da questi contatti ravvicinati. L’immagine che ci viene restituita da questo genere di scoperte è utile per modificare e migliorare la nostra rappresentazione della storia della vita sulla Terra: non un albero dalla crescita ordinata, ma una trama intricata di interrelazioni, in cui il confine tra conflitto e cooperazione non è mai così netto.
