Un’analisi del materiale genetico nell’oceano ha identificato migliaia di virus a RNA precedentemente sconosciuti e ha raddoppiato il numero di phyla, o gruppi biologici, di virus che si pensava esistessero, secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista science da un piccolo team di ricercatori, Guillermo Dominguez Huerta, consulente scientifico in microbiologia, Ahmed Zayed, ricercatore in microbiologia, James Wainaina, ricercatore post-dottorato in microbiologia e Matthew Sullivan, professore di microbiologia, tutti della Ohio State University.
I virus a RNA sono meglio conosciuti per le malattie che causano nelle persone, che vanno dal comune raffreddore al COVID-19 -che ha messo in ginocchio l’umanità nel corso degli ultimi due anni-, questi tuttavia infettano anche piante e animali importanti per le persone. Questi virus trasportano le loro informazioni genetiche nell’RNA, piuttosto che nel DNA, ed è per questo che i virus a RNA si evolvono a velocità molto più rapide rispetto ai virus a i secondi.
Mentre gli scienziati hanno catalogato centinaia di migliaia di virus a DNA nei loro ecosistemi naturali, i virus a RNA sono stati relativamente poco studiati, e a differenza degli esseri umani e di altri organismi composti da cellule, ai virus tuttavia mancano brevi tratti di DNA unici che potrebbero agire come quello che i ricercatori chiamano un codice a barre genetico, senza questo codice a barre, cercare di distinguere diverse specie di virus in natura può essere difficile.
Per aggirare questa limitazione, i ricercatori dello studio hanno deciso di identificare il gene che codifica per una particolare proteina che consente a un virus di replicare il proprio materiale genetico, e questa è l’unica proteina condivisa da tutti i virus a RNA, perché svolge un ruolo essenziale nel modo in cui si propagano. Ogni virus a RNA, presenta tuttavia piccole differenze nel gene che codifica per la proteina che può aiutare a distinguere un tipo di virus da un altro.
Come si è svolto lo studio sui virus a RNA
Fatta questa premessa, i ricercatori hanno quindi esaminato un database globale di sequenze di RNA dal plancton, raccolte durante il progetto di ricerca globale delle spedizioni di Tara Oceans, durato quattro anni, ma perché la scelta del plancton? Il plancton è qualsiasi organismo acquatico che è piccolo per nuotare contro corrente, sono una parte vitale delle reti alimentari oceaniche e sono ospiti comuni per i virus a RNA, pertanto lo screening dei ricercatori è riuscito infine ad identificare oltre 44.000 geni che codificano per la proteina virale.
La sfida successiva degli scienziati era quindi determinare le connessioni evolutive tra questi geni. Più due geni erano simili, più è probabile che i virus con quei geni fossero strettamente correlati. Poiché queste sequenze si erano evolute molto tempo fa (forse prima della prima cellula), i segnali genetici che indicavano dove i nuovi virus potevano essersi separati da un antenato comune erano andati perduti nel tempo. Una forma di intelligenza artificiale chiamata machine learning tuttavia, ha permesso loro di organizzare sistematicamente queste sequenze e rilevare le differenze in modo più oggettivo che se il compito fosse svolto manualmente.
Dopo questi attenti studi, sono stati identificati un totale di 5.504 nuovi virus RNA marini e raddoppiato il numero di phyla di virus RNA conosciuti da cinque a 10. La mappatura di queste nuove sequenze ha rivelato geograficamente che due dei nuovi phyla erano particolarmente abbondanti in vaste regioni oceaniche, con preferenze regionali in entrambi i climi temperati e acque tropicali (il Taraviricota, dal nome delle spedizioni negli oceani di Tara) o l’Oceano Artico (l’Arctiviricota).
Gli scienziati ritengono che Taraviricota potrebbe essere l’anello mancante nell’evoluzione dei virus a RNA che i ricercatori hanno cercato a lungo, collegando due diversi rami noti di virus a RNA che divergevano nel modo in cui si replicano.
Queste nuove sequenze aiutano gli scienziati a comprendere meglio non solo la storia evolutiva dei virus a RNA, ma anche l’evoluzione dei primi anni di vita sulla Terra.
Come ha dimostrato la pandemia di COVID-19, i virus a RNA possono causare malattie mortali, ma i virus a RNA svolgono anche un ruolo vitale negli ecosistemi perché possono infettare una vasta gamma di organismi, compresi i microbi che influenzano gli ambienti e le reti alimentari a livello chimico.
La mappatura di dove nel mondo vivono questi virus a RNA può aiutare a chiarire come influenzano gli organismi che guidano molti dei processi ecologici che gestiscono il nostro pianeta, e questo nuovo studio fornisce anche strumenti migliorati che possono aiutare i ricercatori a catalogare nuovi virus man mano che i database genetici crescono.
Nonostante l’identificazione di così tanti nuovi virus a RNA, rimane difficile individuare quali organismi infettino, inoltre i ricercatori sono attualmente limitati principalmente a frammenti di genomi virali a RNA incompleti, in parte a causa della loro complessità genetica e dei limiti tecnologici, pertanto il prossimo passo sarebbe capire quali tipi di geni potrebbero mancare e come sono cambiati nel tempo. La scoperta di questi geni potrebbe aiutare gli scienziati a capire meglio come funzionano questi virus.
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