Egregore

Negli ultimi decenni la biologia molecolare ha però aperto una finestra inattesa sul passato: molti virus hanno lasciato tracce permanenti all’interno dei genomi dei loro ospiti. Questi frammenti genetici, definiti virus fossili o paleovirus, rappresentano oggi uno degli strumenti più potenti per ricostruire l’evoluzione delle infezioni nel corso delle ere geologiche.

Cosa sono i virus fossili

Quando si parla di virus fossili non ci si riferisce normalmente a particelle virali conservate fisicamente in un reperto, bensì a sequenze genetiche virali integrate nel DNA degli organismi.

Nel caso dei retrovirus il processo è relativamente noto. Durante il ciclo infettivo il loro RNA viene convertito in DNA e inserito nel genoma della cellula ospite. Se l’integrazione avviene nelle cellule germinali, il materiale genetico virale può essere trasmesso alle generazioni successive, diventando parte permanente del patrimonio ereditario della specie.

Queste sequenze vengono chiamate retrovirus endogeni (ERV, Endogenous Retroviruses) e costituiscono il più vasto archivio naturale di antiche infezioni oggi disponibile.

Nel genoma umano, ad esempio, circa l’8% del DNA deriva da antichi retrovirus che hanno infettato i nostri antenati milioni di anni fa.

Le prime scoperte

Le prime osservazioni risalgono agli anni Sessanta e Settanta, quando i ricercatori identificarono nei genomi di mammiferi sequenze molto simili a quelle dei retrovirus conosciuti.

La vera svolta arrivò però negli anni Ottanta con lo sviluppo delle tecniche di clonaggio molecolare e successivamente del sequenziamento genomico.

Gli studiosi compresero che tali sequenze non rappresentavano semplici anomalie genetiche, ma vere e proprie “impronte fossili” di infezioni antichissime.

Con il completamento del Progetto Genoma Umano nei primi anni Duemila emerse chiaramente l’enorme quantità di DNA virale presente nel nostro patrimonio genetico.

Il DNA virale che ha contribuito all’evoluzione umana

Una delle scoperte più sorprendenti riguarda il fatto che alcuni geni virali siano stati “riciclati” dall’evoluzione.

Il caso più celebre è quello delle proteine sincitine, derivate da antichi retrovirus. Queste proteine svolgono oggi un ruolo fondamentale nella formazione della placenta dei mammiferi.

In altre parole, una funzione biologica essenziale per la riproduzione dei mammiferi moderni deriva da un’infezione virale avvenuta decine di milioni di anni fa.

Questo fenomeno, definito esaptazione genetica, dimostra che l’evoluzione non si limita a difendersi dai virus, ma può anche sfruttarne i geni per sviluppare nuove funzioni biologiche.

Oltre i retrovirus: la scoperta dei paleovirus a DNA

Per molti anni si pensò che soltanto i retrovirus potessero lasciare tracce fossili nei genomi degli ospiti. Questa convinzione è stata superata nel XXI secolo.

Grazie alle nuove tecnologie di sequenziamento, i ricercatori hanno individuato frammenti genetici appartenenti a numerosi virus a DNA, tra cui:

• Parvovirus;
• Adenovirus;
• Circovirus;
• Herpesvirus;
• Bornavirus;
• Filovirus imparentati con Ebola e Marburg.

Queste sequenze, chiamate EVE (Endogenous Viral Elements), testimoniano eventi infettivi verificatisi decine di milioni di anni fa.

La loro presenza ha permesso di estendere enormemente la cronologia dell’evoluzione virale, mostrando che molte famiglie di virus sono molto più antiche di quanto si immaginasse.

Il virus più antico mai identificato

L’analisi comparata dei genomi di vertebrati, insetti e altri organismi ha consentito di stimare età sorprendenti per alcune linee virali.

Alcuni elementi virali endogeni condivisi da specie separate da oltre 100 milioni di anni suggeriscono che determinati gruppi di virus fossero già presenti nell’epoca dei dinosauri.

In diversi casi, i paleovirologi hanno ricostruito l’esistenza di virus che non esistono più in natura, ma che hanno lasciato tracce permanenti nel DNA dei loro ospiti.

È come ricostruire un animale estinto partendo da poche impronte fossili, con la differenza che in questo caso le impronte sono molecolari.

La paleovirologia: una nuova disciplina

Da queste scoperte è nata una nuova area di ricerca, la paleovirologia, che combina genomica, biologia evolutiva, virologia e bioinformatica.

L’obiettivo è comprendere:

• quando siano comparsi i diversi gruppi virali;
• come abbiano coevoluto con gli ospiti;
• quali geni abbiano trasferito agli organismi infettati;
• come abbiano influenzato il sistema immunitario nel corso dell’evoluzione.

Le analisi mostrano che molte delle difese immunitarie moderne si sono sviluppate proprio in risposta a pressioni selettive esercitate dai virus nel corso di milioni di anni.

Dalle mummie ai ghiacci: il recupero di virus antichi

Accanto allo studio dei virus fossili genomici, negli ultimi anni sono stati identificati anche virus realmente conservati in reperti biologici.

Campioni provenienti da mummie, resti archeologici, denti umani e soprattutto dal permafrost artico hanno consentito di recuperare materiale genetico virale vecchio di migliaia o decine di migliaia di anni.

Nel 2014 e successivamente nel 2023 gruppi di ricerca francesi hanno riportato la riattivazione sperimentale di virus giganti rimasti intrappolati nel permafrost siberiano per oltre 30.000 anni.

Sebbene questi virus infettino amebe e non esseri umani, la scoperta ha dimostrato che alcuni agenti virali possono sopravvivere in condizioni favorevoli per tempi estremamente lunghi.

Un archivio della storia biologica del pianeta

Oggi i virus fossili vengono considerati una delle più importanti fonti di informazione sull’evoluzione della vita.

Essi raccontano una storia diversa da quella conservata nei fossili tradizionali: una storia fatta di infezioni, adattamenti, trasferimenti genetici e coevoluzione tra ospiti e patogeni.

L’immagine dei virus come semplici agenti di malattia appare ormai incompleta. Le evidenze accumulate negli ultimi decenni mostrano che essi sono stati anche potenti motori dell’innovazione biologica, contribuendo a plasmare il genoma degli organismi moderni.

In un certo senso, ogni essere umano porta dentro di sé un piccolo museo molecolare delle epidemie che hanno accompagnato l’evoluzione della nostra specie.

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