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Nemici, ma non solo: perché i virus sono essenziali per la vita sulla Terra

La foresta amazzonica: la deforestazione è una delle cause delle epidemie di nuovi virus
La foresta amazzonica: la deforestazione è una delle cause delle epidemie di nuovi virus   -   Diritti d'autore  Leo Correa/Copyright 2019 The Associated Press. All rights reserved.
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Prendere le difese dei virus, mentre i capi di stato di tutto il mondo sono impegnati nella lotta al SARS-CoV-2, è un po' come nuotare controcorrente.

Tuttavia, la comprensione dei virus può rivelarsi essenziale per decifrare la pandemia di COVID-19, fermarla ed evitare future epidemie.

La scienza ha appena cominciato a scoprire il ruolo essenziale dei virus per la biodiversità, l'evoluzione delle specie - a partire dalla nostra - e persino la regolazione del clima.

La mancanza di conoscenze sui virus è strettamente legata alla storia della ricerca medica.

La definizione di virus così come li conosciamo, cioè come agenti responsabili di malattie infettive, ha cominciato a emergere nel XIX secolo, mentre la ricerca si è concentrata principalmente sul loro aspetto patogeno. Solo alla fine del XX secolo gli scienziati hanno iniziato a esaminare più da vicino gli altri ruoli che potrebbero svolgere nella vita sulla Terra.

Così come ora accettiamo la presenza di batteri "buoni" che possiamo anche acquistare come integratori alimentari, i virus agiscono su molti (se non su tutti) i processi che gli scienziati hanno appena cominciato a scoprire.

Cos'è un virus?

La definizione di virus si evolve con il progresso tecnologico e le scoperte scientifiche. Tradizionalmente, un virus è descritto come una molecola di informazione genetica, rivestita da un guscio (il capside) che lo protegge.

Alcuni virus, come la SARS-CoV-2, hanno anche una busta lipidica che circonda il loro capside, il che spiega la sua sensibilità al lavaggio a mano con il sapone.

I virus possono replicarsi solo infettando una cellula ospite che riprogrammano a proprio vantaggio. Questa mancanza di autonomia è spesso al centro del dibattito ancora acceso sul fatto che i virus siano vivi o meno.

A lungo considerate come particelle più piccole di 0,2 µm (micrometro), la scoperta di virus giganti nel 2003 ha minato questa certezza.

I virus sono presenti quasi ovunque sulla Terra e sono molto più abbondanti dei batteri. Si stima che ci siano almeno 10^31 particelle virali sul nostro pianeta, rispetto alle 10^23 stelle del nostro universo osservabile.

I virus possono essere infettati anche da altri virus. Nel 2008 gli scienziati hanno scoperto i virofagi, che possono replicarsi solo in cellule già infettate da virus giganti. La replicazione di questi virofagi ostacola quella del virus gigante.

AFP
SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19AFP

I virus come regolatori della biodiversità

Naturalmente alcuni virus possono, come alcuni batteri, causare malattie nell'uomo, come nel caso del nuovo coronavirus.

Ma ci sono anche virus che prendono di mira i batteri patogeni. Questi possono essere utilizzati per curare malattie di origine batterica: è la fagoterapia, un approccio particolarmente interessante in un momento in cui la resistenza agli antibiotici è in aumento. Comunemente usato in Georgia, è oggetto di molti progetti di ricerca in tutto il mondo.

Il ruolo dei virus nella biodiversità è ancora in gran parte sconosciuto, nonostante la loro onnipresenza. La comunità scientifica sta appena cominciando a rendersi conto della portata della nostra ignoranza in questo campo.

Prendiamo il caso di una microalga marina, Emiliania huxleyi. Immagazzina il carbonio sottratto all'aria formando un guscio calcareo, e si moltiplica episodicamente in grandi quantità.

Questa massiccia fioritura è poi controllata da un virus che uccide le alghe. La calcite liberata in questo processo forma maree bianche su centinaia di migliaia di chilometri quadrati, visibili dallo spazio.

La calcite contenente il carbonio si deposita poi sul fondo dell'oceano. I ricercatori hanno cercato di replicare questo fenomeno uccidendo artificialmente le alghe, ma hanno scoperto che senza 'l'aiuto" del virus, questo fenomeno di immagazzinamento del carbonio si riduce con l'espulsione di una porzione maggiore di carbonio nell'atmosfera da parte delle alghe.

Jeff Schmaltz/ NASA Earth Observatory
Fioritura delle alghe Emiliania huxleyi nel Mare di BarentsJeff Schmaltz/ NASA Earth Observatory

Un ruolo chiave nell'evoluzione delle specie

Oltre al loro ruolo di predatori, i virus sembrano aver giocato un ruolo importante nell'evoluzione di molte specie, tra cui la nostra.

In effetti, l'evoluzione dei mammiferi è stata possibile grazie alla sinicina, una proteina di origine virale derivata da un antico retrovirus (della stessa famiglia dell'HIV) e incorporata nel nostro codice genetico. Queste proteine si sono evolute per eludere il nostro sistema immunitario, impedendo alla madre di respingere il feto. Quindi è un virus che ci risparmia di dover deporre le uova!

Un'altra proteina di origine retrovirale sembra aver giocato un ruolo chiave nella formazione del sistema nervoso nei vertebrati.

Il ruolo dei virus nell'evoluzione degli esseri viventi potrebbe andare oltre, in quanto è stato suggerito che potrebbero anche essere dietro la comparsa del DNA!

L'invasione e la distruzione degli ecosistemi, chiave per la comparsa di nuovi virus

Se tutti noi conviviamo con i virus in ogni momento - al punto di averne "incorporati" alcuni nel nostro codice genetico - come possiamo spiegare l'insorgere di un'epidemia che sta mettendo alla prova i sistemi sanitari mondiali e che sta mandando in tilt le economie più potenti?

La rapida espansione di questo nuovo coronavirus, la sua efficacia e la sua pericolosità, è sorprendente, al punto da avare originato varie teorie cospirative. Ma per la scienza la diversità microbiologica è abbastanza ampia da spiegare la genesi di un tale virus.

Tracciamo un parallelo piuttosto semplicistico con l'ipotetica invasione di una nuova specie di pericoloso felino in centro città: piuttosto che elaborare teorie machiavalliche - ad esempio uno zoo che pratica la manipolazione genetica - l'ipotesi più credibile sarebbe che l'animale, mai osservato prima d'ora, si sia spinto nel centro città a causa dei cambiamenti che gli hanno impedito di nutrirsi e di evolversi nel suo habitat naturale. Lo stesso vale per i virus.

Tutti i virus hanno un certo grado di specificità e affinità per un tipo di cellula: questo limita i virus a una o più specie. Ma quando il suo ambiente viene modificato, il virus può evolvere per adattarsi a nuove specie.

Con la riduzione degli spazi naturali (attraverso l'urbanizzazione, la deforestazione, ecc.), non sorprende che alcuni virus finiscano per adattarsi e infettare l'uomo.

Questo è già successo più volte: è stato in particolare il caso delle epidemie di SARS e MERS e dell'attuale pandemia di COVID-19. La specie serbatoio - per la quale il virus è naturalmente adattato - sembra essere una specie particolare di pipistrello e questo nuovo coronavirus sembra essere stato trasmesso all'uomo dal pangolino (anche se ancora non vi è certezza su come il virus abbia compiuto il 'salto' dall'animale all'uomo).

Questo nuovo coronavirus sarà sradicato?

È tecnicamente possibile immaginare l'eradicazione della SARS-CoV-2, che colpisce gli esseri umani, ma si tratta di un solo tipo di coronavirus. Più in generale, quindi, sembra improbabile. La malattia COVID-19 può essere contenuta, trattata e persino sconfitta, ma considerando i 7 miliardi di esseri umani e le altre specie animali in cui circolano i coronavirus, è più logico affidarsi a sistemi sanitari e a società meglio preparate ad affrontare questo tipo di pandemia.

Patrick Forterreè un ricercatore francese di biologia, professore universitario e scrittore scientifico. È stato capo unità e professore all'Istituto Pasteur.

Morgan Gaïaè un ricercatore sulla coevoluzione tra virus e cellule, attualmente al Génoscope - CEA