Se studiare i virus che infettano i batteri non è la tua passione per tutta la vita, potresti comunque essere interessato a sapere che un batteriofago ospita DNA che sembra essere collegato a una tossina del ragno.
Se sei un biologo che studia questi tipi di virus, questa scoperta potrebbe essere una sorpresa totale.
Probabilmente è così che si sono sentiti un paio di ricercatori della Vanderbilt University quando hanno sequenziato il genoma del fago WO e hanno scoperto il DNA che assomigliava al gene della latrotossina.
Questa tossina, trovata nei ragni vedova nera, perfora fatalmente i buchi nelle cellule delle sue vittime.
La parte più sorprendente, tuttavia, non è che il virus avesse frammenti di DNA simili a un altro organismo.
Gli scienziati sanno già che i virus possono farlo rubare il DNA dai loro ospiti.
Questo è vero sia per i virus che infettano gli eucarioti – creature con un nucleo nelle loro cellule – sia per quelli che infettano i batteri. Ma i virus di solito hanno solo segmenti di DNA simili al loro ospite diretto.
Phage WO è diverso.
I ricercatori hanno scoperto che questo virus conteneva DNA che non assomiglia a quello del suo ospite – un parassita batterico chiamato Wolbachia – ma il DNA dell’ospite del suo ospite. Vale a dire, il ragno vedova nera.
Wolbachia non infetta solo i ragni della vedova nera. Si trova anche nelle cellule di oltre il 40 per cento di tutti gli artropodi del mondo, inclusi insetti, crostacei e altri ragni.
La scoperta pone il fago WO in un posto unico tra i virus.
“Per quanto ne sappiamo, questo è il primo rapporto di DNA di tipo animale trovato in un virus batterico”, ha scritto in un articolo l’autrice Sarah Bordenstein, specialista di ricerca senior presso la Vanderbilt University. post sul blog sulla scoperta.
Lei e Seth Bordenstein, Ph.D., professore associato di scienze biologiche e patologia, microbiologia e immunologia presso Vanderbilt, hanno pubblicato il loro studio l’11 ottobre sulla rivista Nature Communications.
Finora, il fago WO è unico, ma ciò non significa che gli scienziati alla fine non troveranno altri batteriofagi con DNA di tipo animale.
“Sono ottimista sul fatto che i ricercatori troveranno più casi con la rivelazione di genomi virali aggiuntivi”, ha detto Sarah Bordenstein, “soprattutto ora che siamo alla ricerca, ma potrebbe non essere così”.
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Sta rubando il DNA?
Si è tentati di dire che il virus ha “rubato” il DNA del ragno vedova nera.
Ma ci sono molti modi in cui i due organismi avrebbero potuto finire con un DNA simile.
Avrebbero potuto evolvere i geni separatamente, ciò che è noto come evoluzione convergente. Lo stretto legame tra virus, batterio e artropodi, tuttavia, punta verso una sorta di trasferimento genico.
“Phage WO esiste in una nicchia unica perché infetta le cellule di batteri di grande successo che infettano le cellule degli insetti”, ha detto Sarah Bordenstein. “Ciò offre maggiori opportunità per l’esposizione e il trasferimento genetico”.
Quindi, se è stato un trasferimento genico, come è successo?
Il fago WO potrebbe aver prelevato il DNA direttamente dal ragno vedova nera. Oppure Wolbachia – o un altro virus o batterio – potrebbe aver raccolto il DNA del ragno e passato al fago WO.
Oppure le sequenze di DNA avrebbero potuto fluire nell’altro modo.
“In poche parole, non siamo assolutamente fiduciosi nella direzione del trasferimento. Ma nessuna delle due opzioni sarebbe interessante? ” Sarah Bordenstein ha detto a Healthline. “O il ragno ha trasmesso un utile frammento di DNA a un virus batterico, oppure il fago ha contribuito all’evoluzione del veleno del ragno.”
Sul suo blog, Sarah Bordenstein scrive che le prove “propendono dal ragno al virus, possibilmente tramite un intermediario ancora da scoprire”.
Il genoma di Phage WO non include l’intero gene della tossina del ragno. Ma ha un DNA simile alla parte della protossina del gene: si pensa che questo segmento sia coinvolto nella rottura delle cellule del ragno che producono la tossina.
I ricercatori hanno anche trovato altri tipi di DNA di tipo animale nel genoma del fago. Questo DNA somigliava ai geni usati dalle cellule animali per rilevare gli agenti patogeni o eludere le risposte immunitarie.
Questi pezzi di DNA di tipo animale possono aiutare il virus a sfondare le membrane cellulari sia batteriche che animali o sopravvivere nell’ambiente cellulare dell’ospite animale.
Sono necessarie ulteriori ricerche per sapere quale scopo hanno questi segmenti di DNA, se ce ne sono, per il fago WO.
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Virus che combatte i virus
I ricercatori hanno anche identificato come il fago WO si inserisce nel genoma del suo ospite.
Questo, ha scritto Sarah Bordenstein, “offre un potenziale metodo per accedere al cromosoma Wolbachia al fine di svelarne i segreti”, alias ingegneria genetica del virus.
Questo potrebbe essere utile per combattere i virus che colpiscono gli esseri umani.
Uno degli ospiti di Wolbachia è la zanzara che trasporta virus come la dengue e la Zika. Gli scienziati hanno scoperto che Wolbachia può ridurre la capacità delle zanzare di trasmettere questi virus nocivi.
“Uno dei principali vantaggi [di questo metodo] è che è autosufficiente”, ha detto a Healthline Matthew Aliota, Ph.D., un assistente scienziato presso l’Università del Wisconsin-Madison. “I Wolbachia sono ereditati dalla madre, quindi una volta che hai stabilito Wolbachia in una popolazione non devi più rilasciare continuamente zanzare.”
Gli scienziati stanno usando questo approccio per combattere le malattie trasmesse dalle zanzare in Brasile e in altri paesi.
Il ceppo di Wolbachia utilizzato dal Elimina il programma Dengue è già efficace, il che rende l’ingegneria genetica meno allettante. Ma potrebbe non essere sempre così.
“Il controllo biologico di Wolbachia di dengue e Zika sembra essere estremamente promettente”, ha detto Aliota. “Tuttavia, detto questo, c’è sempre spazio per miglioramenti. La storia ci ha insegnato che i microbi si adattano costantemente “.
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