Un virus a l’ADN del coala en mostra l’evolució a temps real

The New York TimesEls coales han viscut temps difícils. Fa anys que pateixen la destrucció dels seus hàbitats, atacs de gossos i accidents automobilístics. Però això només és el començament. També estan infestats de clamídies (una infecció bacteriana de transmissió sexual que afecta els genitals) i tenen càncers com la leucèmia i el limfoma. Investigant aquests problemes, els científics han descobert en aquests mamífers un laboratori natural per estudiar un dels temes més candents de la biologia: com s’introdueixen els virus en l’ADN d’un animal i, de vegades, canvien per si sols el curs de l’evolució.

L’objectiu d’aquesta investigació és el retrovirus del coala, o KoRV, un trosset de proteïna i material genètic de la mateixa família que el VIH que va començar a introduir-se en el genoma del coala ara fa uns 40.000 anys i que actualment es transmet de generació en generació, com els gens. També es transmet entre animals, com una infecció viral típica.

Aquests últims anys, els científics han descobert que els virus s’han inserit en el genoma dels animals un munt de vegades. Es calcula que un 8% del genoma humà està format per virus procedents d’antigues infeccions, de fa milions d’anys, que en molts casos van afectar primats avantpassats nostres, abans de l’aparició de l’ésser humà.

El retrovirus del coala és inusual perquè 40.000 anys són només un instant en termes de temps evolutiu i perquè sembla que el procés encara està actiu. Recentment, un grup de científics informaven a la revista Cell que han vist un sistema immunitari del genoma del coala lluitant per desactivar el virus instal·lat al seu ADN. També informaven que el retrovirus del coala potser ha activat un altre ADN víric antic. Tota aquesta activitat fa bullir l’olla de la mutació i la variació, que constitueixen la primera matèria del procés de la selecció natural.

Retrovirus imprescindibles

La genètica del coala és una mina d’or, afirma William Theurkauf, professor de medicina molecular a la Facultat de Medicina de la Universitat de Massachusetts i un dels autors de l’estudi. “Els coales passen pel mateix procés que ha impulsat l’evolució de tots els animals del planeta”. Afirma que antigues infeccions virals han donat peu a importants canvis evolutius. Per exemple: “Un gen absolutament indispensable per a la placenta es va extreure, fa milions d’anys, de l’embolcall d’un virus”. Els humans no existirien sense aquesta antiga infecció retroviral.

Els retrovirus estan formats per ARN, una única cadena d’informació genètica. Quan infecten una cèl·lula, transformen l’ARN en ADN, la molècula de dues cadenes que conté tota la informació necessària per crear humans, coales i altres animals. Els retrovirus s’apoderen de la maquinària de l’ADN per reproduir-se, i això manté actiu el procés.

Aquest procés ens fa contreure malalties a nosaltres i també a altres animals. Segurament, la sida és la malaltia retroviral més coneguda. Però quan un retrovirus s’insereix en un espermatozoide o un òvul, el canvi pot esdevenir permanent i transmetre’s per sempre més. Quan els retrovirus passen a formar part de l’ADN heretat d’un animal, reben la denominació d’endògens i amb el temps deixen de causar la infecció que abans transmetien. Però la maquinària genètica de l’animal encara els pot fer servir per a altres objectius, com ara crear una placenta.

El cas extraordinari dels coales

“Durant molt de temps es va pensar que només eren ADN brossa”, diu Shawn L.Chavez, biòleg molecular de la Facultat de Medicina de l’Oregon Health and Science University de Portland, que ha ressenyat un estudi sobre els retrovirus endògens dels mamífers. Ara ha quedat del tot clar que alguns d’ells han canviat el curs de l’evolució. El que els científics intenten esbrinar és com ho han fet exactament: “Sembla que cada dia surt una nova publicació”.

En conseqüència, els coales són ara objecte de gran atenció per part d’uns científics que abans no es preocupaven gens ni mica d’aquest animal ni de la seva conservació. William Theurkauf s’hi va començar a interessar arran d’un article sobre la invasió del genoma del coala per aquest retrovirus, publicat el 2006 per la professora de la Universitat de Nottingham Rachael Tarlinton i altres científics.

Rachel Tarlinton va començar la seva carrera professional a Austràlia com a veterinària especialitzada en les malalties infeccioses de la fauna salvatge. Es va implicar en l’estudi de la genètica del coala pel problema de les clamídies i perquè Jon Hanger, un investigador independent, havia detectat un índex molt elevat de morts per leucèmia i altres càncers entre els coales dels zoològics. Les seves investigacions van portar a descobrir que el retrovirus del coala era el causant d’alguns d’aquests càncers i que no només infectava els animals sinó que també ho feia amb part del seu genoma.

La doctora Tarlinton i els seus col·legues van detectar la presència del retrovirus en uns coales de Queensland, però més al sud hi havia una altra població d’aquests mamífers que, d’entrada, semblava que no estava afectada pel virus. També es va veure que aquests coales patien un nombre inferior d’infeccions per clamídia. La genètica de la població del sud és diferent perquè, als anys vint, la majoria de coales d’aquesta regió van morir per culpa del comerç de pells. N’hi va haver uns quants que van sobreviure perquè, a començaments del segle XX, els van traslladar a unes illes petites.

“Es van poder reintroduir a partir d’aquesta població de les illes”, explica la doctora Tarlinton. I aquests coales estan molt bé, tot i que tenen alguns problemes genètics. N’hi ha desenes de milers. En algunes zones els han matat per mantenir-ne controlada la població.

Segons Tarlinton, els investigadors estaven convençuts que els del sud tindrien més problemes de salut que els del nord. Però va ser just a l’inrevés. Tot i així, una anàlisi més detinguda de l’ADN dels coales del sud va revelar que, a diferència del que es pensava inicialment, també tenien el retrovirus heretat. El virus hi era, però era defectuós. El començament i el final del seu codi genètic estaven bé, però faltava la part del mig. Es pot trobar un article sobre aquest estudi a bioRxiv, una base de dades en línia per a treballs que, tot i estar ja escrits, encara no han estat acceptats per revistes revisades per experts.

Tarlinton i la resta d’investigadors tenen previst presentar aviat la seva recerca. Aquesta part del mig que falta a l’ADN procedent del virus podria ser la clau per explicar la salut dels coales del sud: “Crec que és força probable que el fet de tenir aquesta versió defectuosa del virus els serveixi de protecció”.

La resposta la tindríem amb un experiment: “Es poden cultivar els virus del coala (KoRV) en unes línies cel·lulars. A la línia cel·lular s’hi pot inserir la versió defectuosa de la seqüència d’ADN”. És a dir, s’incorporaria a aquestes cèl·lules el retrovirus defectuós. Aleshores els investigadors estarien en condicions de veure si el virus complet les infecta o, al contrari, s’inhibeix”.

Virus antics en actiu

Wiliam Theurkauf i els seus col·legues han centrat la seva investigació en uns fragments d’ARN anomenats piRNA, que desactiven els retrovirus endògens i impedeixen que es reprodueixin i saltin d’un lloc a l’altre. Tal com ell mateix explica: “És un sistema immunitari del genoma” i forma part del mecanisme que acaba desactivant els virus infecciosos perquè no continuïn provocant malalties.

Theurkauf i els seus col·legues han descobert que, pel que sembla, als coales hi ha una primera línia de defensa a càrrec del genoma -en la qual intervenen els fragments de piRNA-, que es mobilitza davant de qualsevol virus que intenti acostar-se al genoma. Més tard, entra en joc una resposta més específica dirigida a un virus en concret. La intenció dels científics és aprofundir més en aquest punt mitjançant l’estudi de diferents poblacions de coales.

El doctor Theurkauf i els seus col·legues també han descobert altres indicis molt interessants del que passa quan els virus entren a formar part de l’ADN d’un animal. “Una cosa força curiosa que hem descobert”, diu William Theurkauf, és que els coales també tenen antics retrovirus que van entrar a formar part del genoma fa milions d’anys i que segurament es van desactivar fa molt de temps. Però n’hi ha com a mínim quatre que estan tan actius com el retrovirus del coala. Es mouen pel genoma. “Potser el KoRV activa aquests antics virus latents. I això sí que pot fer bullir l’olla. És l’evolució en temps real”.

Traducció de Lídia Fernández Torrell

Copyright The New York Times