O que determina a rapidez com o que o coronavírus sofre mutações?

Embora tecnicamente não estejam vivos, os vírus sofrem mutações e evoluem de forma semelhante às células vivas, produzindo constantemente novas variantes.

Publicado 12/02/2021, 12:33 WET
Esta imagem colorida de microscópio mostra uma célula a morrer (azul) infetada com o vírus SARS-CoV-2 ...

Esta imagem colorida de microscópio mostra uma célula a morrer (azul) infetada com o vírus SARS-CoV-2 (verde). Cada vez que o vírus se replica numa célula, tem a probabilidade de sofrer uma mutação – e por vezes essas mutações tornam-se características fixas na população viral.

Fotografia de NIAID

Sem mutações genéticas, não existiam humanos. Não existiam seres vivos – nem mamíferos, insetos ou plantas, nem sequer bactérias.

Estes pequenos erros, que podem acontecer aleatoriamente sempre que uma célula ou vírus se copia a si próprio, fornecem a matéria-prima para a evolução acontecer. As mutações criam variação numa população, o que permite que a seleção natural amplifique as características que ajudam as criaturas a prosperar – esticando o pescoço de uma girafa para esta alcançar as folhas mais altas ou camuflando as lagartas para evitar que as aves reparem nelas.

Contudo, durante uma pandemia, a palavra “mutação” assume um tom mais sinistro. Os vírus, embora não estejam tecnicamente vivos, também sofrem mutações e evoluem à medida que infetam as células do hospedeiro e se replicam. Os ajustes resultantes no código genético do vírus podem ajudá-lo a saltar mais depressa entre humanos ou a escapar das defesas do sistema imunitário. Três destas mutações do vírus SARS-CoV-2 levaram os especialistas a pedir esforços redobrados para conter a disseminação do coronavírus.

Mas estas três variantes do vírus são apenas algumas entre as milhares de variantes do SARS-CoV-2 que surgiram desde o início da pandemia. “Estamos a gerar inúmeras  variantes agora porque temos muitos humanos infetados com o SARS-CoV-2”, diz Siobain Duffy, bióloga evolucionária da Escola Rutgers de Ciências Biológicas e Ambientais.

Muitas destas variantes já desapareceram desde então. Assim sendo, por que razão algumas versões já desapareceram e porque é que um vírus muda? Que mecanismos estão em ação para a evolução dos vírus?

“O vírus vai continuar a mudar porque essa é a sua biologia subjacente”, diz Simon Anthony, virologista que trabalha em doenças infecciosas na Universidade da Califórnia, em Davis. “A questão passa por saber se essas mudanças são significativas para nós.”

Replicar os códigos genéticos

Um vírus bem-sucedido é aquele que se consegue reproduzir. Mas estas pequenas entidades não conseguem fazer muito por conta própria. Os vírus são essencialmente bobinas de material genético dentro de um invólucro de proteína que por vezes está coberto por um envelope externo. Para se replicarem, necessitam de encontrar um hospedeiro. Os vírus ligam-se às células do seu alvo injetando material genético que rapta a maquinaria celular do hospedeiro para fazer uma nova geração de progénie viral.

Mas sempre que uma nova cópia é feita, há a probabilidade de ocorrer um erro ou mutação. As mutações são como erros tipográficos numa sequência de “letras” que compõem uma cadeia de código de ADN ou RNA.

A maioria das mutações é prejudicial para um vírus ou célula, pelo que a propagação de um erro pela população é limitada. Por exemplo, as mutações podem ajustar os blocos de construção das proteínas codificadas no ADN ou RNA, alterando a forma final de uma proteína e impedindo-a de fazer o trabalho pretendido.

“Não faz as pequenas hélices alfa que devia”, diz Siobain Duffy, referindo-se à estrutura comum encontrada nas proteínas. “Não fica com as belas folhas dobradas que devia ter.”

Muitas outras mutações são neutras, não afetando a eficácia de reprodução de um vírus ou célula. Estas mutações podem espalhar-se aleatoriamente quando um vírus que tem a mutação se propaga por uma população que ainda não foi exposta a nenhuma variante desse vírus. “É a única criança no bairro”, diz Simon Anthony.

Contudo, algumas mutações revelam-se úteis para um vírus ou célula. Por exemplo, algumas mudanças podem melhorar as capacidades de um vírus em saltar de um hospedeiro para outro, ajudando-o a superar outras variantes na área. Foi o que aconteceu com a variante B.1.1.7 do SARS-CoV-2 que foi identificada pela primeira vez no Reino Unido, mas que agora se espalhou por dezenas de países pelo mundo inteiro. Os cientistas estimam que a variante do Reino Unido seja cerca de 50% mais transmissível do que as formas anteriores do vírus, o que lhe confere uma vantagem evolutiva.

O ritmo da evolução

As mutações podem acontecer aleatoriamente, mas a taxa com que acontecem depende do vírus. As enzimas que copiam vírus de ADN, chamadas polimerases de ADN, conseguem rever e corrigir erros nas cadeias de letras genéticas resultantes, deixando poucas mutações em cada geração de cópias.

Mas os vírus de RNA, como o SARS-CoV-2, são uma espécie de “apostadores” evolutivos do mundo microscópico. A polimerase de RNA que copia os genes do vírus geralmente carece de aptidões de revisão, o que torna os vírus de RNA sujeitos a taxas elevadas de mutação – até um milhão de vezes superior às células que contêm ADN dos seus hospedeiros.

Os coronavírus têm uma taxa de mutação ligeiramente mais baixa do que a de muitos outros vírus de RNA porque os outros vírus conseguem fazer uma ligeira revisão genética. “Mas não o suficiente para impedir que essas mutações se acumulem”, diz o virologista Louis Mansky, diretor do Instituto de Virologia Molecular da Universidade do Minnesota. Assim, à medida que o novo coronavírus se descontrolava pelo mundo inteiro, era inevitável que surgisse uma série de variantes.

A verdadeira taxa de mutação de um vírus é difícil de medir. “A maioria destas mutações pode ser letal para o vírus, e nunca as veremos na população de vírus em constante crescimento e evolução”, diz Louis.

As investigações genéticas sobre as pessoas doentes podem ajudar a determinar o que se conhece por taxa de fixação, que é uma medida de quantas vezes as mutações acumuladas se tornam “fixas” numa população viral. Ao contrário da taxa de mutação, esta taxa mede-se ao longo de um período de tempo. Portanto, quanto mais um vírus se espalha, mais oportunidades tem para se replicar, maior será a sua taxa de fixação e mais o vírus evolui, diz Siobain Duffy.

Para SARS-CoV-2, os cientistas estimam que uma mutação se estabelece na população a cada 11 dias ou mais. Mas este processo nem sempre acontece a um ritmo constante.

Em dezembro de 2020, a variante B.1.1.7 chamou a atenção dos cientistas quando as suas 23 mutações surgiram repentinamente em Kent, em Inglaterra. Alguns cientistas especulam que um paciente crónico oferece mais oportunidades de replicação e mutação, e o uso de terapias como plasma convalescente pode ter pressionado o vírus a evoluir. Nem todas as mudanças foram necessariamente úteis para o vírus, diz Siobain, mas algumas das mutações que surgiram permitiram que a variante se propagasse rapidamente.

O vasto mundo dos vírus

As mutações estimulam a evolução, mas não são a única forma pela qual um vírus pode mudar com o tempo. Alguns vírus, como o vírus da gripe, têm outras formas de aumentar a sua diversidade.

A gripe é composta por oito segmentos genéticos, que podem ser reorganizados –processo chamado rearranjo – se vários vírus infetarem uma única célula para se replicarem ao mesmo tempo. Como a progénie viral está embalada nas suas cápsulas de proteína, os segmentos de RNA dos vírus originais podem ser misturados e combinados como um LEGO viral. Este processo pode provocar mudanças rápidas na função viral. Por exemplo, os rearranjos nas estirpes de gripe que circularam em porcos, aves e humanos deram origem à pandemia de gripe H1N1 de 2009.

Factos sobre o Vírus da Gripe
O vírus da influenza é um pesadelo recorrente, que mata milhares de pessoas todos os anos. Aprenda como o vírus ataca os seus recetores, porque é quase impossível de erradicar e o que os cientistas estão a fazer para combatê-lo.

Porém, ao contrário da gripe, os coronavírus não possuem uma segmentação física passível de ser submetida a um rearranjo. Os coronavírus podem sofrer algumas mudanças de função através de um processo conhecido por recombinação, que acontece quando segmentos de um genoma viral se unem a outros pela enzima que faz a cópia viral. Mas os investigadores ainda estão a tentar determinar a importância deste processo para a evolução do SARS-CoV-2.

Compreender esta dinâmica evolutiva do SARS-CoV-2 é vital para garantir que os tratamentos e vacinas conseguem acompanhar o ritmo do vírus. Por enquanto, as vacinas disponíveis são eficazes na prevenção de doenças graves de todas as variantes virais.

O estudo da evolução do SARS-CoV-2 pode ajudar a responder a outra questão iminente: de onde veio o vírus? Embora a doença provavelmente tenha originado em morcegos, ainda faltam capítulos na história que conta o salto do SARS-CoV-2 para os hospedeiros humanos. Preencher estas lacunas pode ajudar-nos a descobrir uma forma de nos protegermos no futuro.

“Enquanto sociedade, globalmente, não queremos que isto aconteça novamente”, diz Louis Mansky.
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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