Che cosa sono i virus?

I virus sulla terra sono più numerosi delle stelle in cielo. Si calcola che i virus siano un numero pari a 10 moltiplicato 31 volte; le stelle invece sono pari a 10 moltiplicato 24 volte.  Sono davvero tanti e tendenzialmente amano vivere nelle acque, specialmente quelle costiere, ma non disdegnano terreni coltivati o coperti da boschi. Sono molto diffusi e fino ad oggi non sono stati trovati meno di diecimila virus per millimetro di acqua. Ovviamente, lo sappiamo bene, sono presenti anche nell’uomo.
Il professor Enzo Tramontano, Professore di Microbiologia e Virologia all'Università di Cagliari ha tenuto al Meeting di Rimini un’interessante conversazione sul mondo dei virus che la pandemia da Covid 19 ha portato di grande attualità.

Le funzioni dei virus nell'ecosistema

Tramontano, che partecipa ad un progetto europeo per l’individuazione del vaccino per il Coronavirus,  ha spiegato come i virus – elementi di codice genetico che si replicano, come parassiti obbligati, all’interno delle cellule di altri organismi – abbiano un compito decisivo per il mantenimento dell’ecosistema, mantenendo, ad esempio, l’equilibrio del plancton negli oceani. Si calcola che ogni giorno circa il 20 per cento della biomassa venga distrutta dai virus, specialmente quelli che si annidano nei batteri e nelle alghe. La morte dei batteri provocata dai virus libera materiale organico che diventa importante per le altre forme di vita, ed anche per il ciclo dell’azoto, del carbonio e del fosforo. Noi ne sperimentiamo principalmente gli effetti patogeni ma i virus svolgono una funzione importante per il mantenimento dell’equilibrio dell’ecosistema.
Tramontano ha introdotto il pubblico anche al mondo dei retrovirus endogeni. I retrovirus sono quelli che possiedono un genoma RNA che si trasforma in Dna quando si integra nel genoma della cellula ospite, per poi essere di nuovo convertito in RNA. Peraltro occorre sapere che fra tutti gli esseri viventi presenti sulla Terra, i virus sono gli unici che possono avere un acido nucleico di tipo RNA. È il caso, per esempio, del Sars-Cov2, meglio conosciuto come Coronavirus.

I virus e l'evoluzione

Normalmente i retrovirus si trasmettono per via orizzontale ma è possibile anche una trasmissione verticale, che arrivi stabilmente alla progenie? «Questa non è un’ipotesi teorica - ha spiegato il professor Tramontano – perché si valuta che circa l’8 per cento del genoma umano sia di origine retrovirale». Una quantità sorprendente, soprattutto se si considera che le proteine del nostro corpo provengono dal 2 per cento del nostro genoma. «Veramente un fatto che desta meraviglia», ha commentato Tramontano.
Come sono arrivati ad avere questo peso nel nostro genoma? Tutto può essere fatto risalire a un primate, che si è infettato, e ha trasmesso il retrovirus alla progenie, fino agli ominidi, fino a noi. Entrati come agenti patogeni, si sono integrati e sono stati disattivati del loro potenziale negativo nel corso dell’evoluzione.
Questa presenza dell’8% di retrovirus nel nostro genoma assolve a qualche funzione? Al momento questo aspetto è oggetto di ricerca, ma alcune evidenze sono emerse. Si è visto che possono interagire con i virus patogeni e costituire una linea di difesa nei loro confronti.
I virus presenti nel genoma sono importanti anche per il mantenimento di un certo livello di allerta del sistema immunitario intrinseco. Si è visto che taluni farmaci anti-tumorali agiscono facendo in modo che la risposta immunitaria si riattivi. Questo avviene perché i farmaci vanno a modificare l’espressione di questi virus endogeni che, riattivando il sistema immunitario, permettono all’organismo di debellare il tumore.
Il professor Tramontano ha aggiunto che gli studi hanno evidenziato che questi retrovirus hanno un ruolo importante nello sviluppo dell’embrione e della plasticità neuronale. La cosa più sorprendete riguarda la formazione della placenta nei mammiferi, uomo compreso. Nella placenta troviamo il citotrofoblasto, che è un elemento che favorisce il dialogo fra la mamma e l’embrione per la trasmissione di elementi nutritivi. Le ricerche hanno mostrato che la fusione di cellule che ha formato il citotrofoblasto è dovuta ad una proteina virale. «Questo è un caso di addomesticazione. Una proteina virale è stata resa innocua, è stata sfruttata dai primati ed ha permesso la formazione della placenta. Tanto è vero che se ci sono difetti in queste proteine, si hanno poi difetti di placentazione. In tutti i mammiferi studiati, si è trovata una proteina virale che permette la formazione della placenta». Insomma, i virus non sono solo l’invisibile nemico dell’umanità, ma una parte essenziale della nostra vita, al punto da essere divenuti parte di noi.

Sono nati prima i virus o le cellule?

I virus hanno una lunga storia, sono molto antichi. Se la Terra ha 4,5 miliardi di anni, se l’acqua in forma liquida risale a 4 miliardi di anni fa, i primi esseri viventi sono poco più giovani, esistono da 3,8 miliardi di anni. Le prime forme viventi erano composte da RNA autoreplicanti, per cui, secondo un modello scientifico, i virus sono arrivati prima della protocellula, che rappresenta l’esito della loro evoluzione. Ma secondo un altro modello all’inizio c’era invece una protocellula che si è semplificata ed è evoluta in virus. Un terzo modello vuole che in una cellula una porzione di genoma abbia acquisito una capacità autonoma, trasmettendosi, infettandole, da una cellula all’altra. Ma esiste anche un modello chimera, dove confluiscono alcuni elementi dei modelli prima citati. Molto deve ancora essere spiegato del comportamento della virosfera.