Cientistas encontram um vírus que evoluiu para proteger seu hospedeiro, dependendo do clima

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Créditos: Michal Maňas / Wikimedia Commons.

Por Carly Cassella
Publicado na ScienceAlert

Em uma descoberta fascinante, um vírus disseminado que geralmente prejudica plantas da família do repolho, como o brócolis e a couve-flor, foi visto na verdade beneficiando seus hospedeiros em tempos de crise.

Durante os períodos de seca, os pesquisadores descobriram que o vírus TuMV pode passar de um malefício a uma ajuda, alterando o relógio circadiano de seu hospedeiro para que a planta perca menos água.

No estudo, quando uma espécie de erva daninha selvagem, um tipo de herbácea (Arabidopsis thaliana), foi infectada com uma variante específica do vírus, os pesquisadores descobriram que a planta tinha 25% mais probabilidade de sobreviver a escassez hídrica subsequente.

E tudo parece depender do clima.

“Em condições normais, o vírus mostra sua visão clássica como patógeno ao matar plantas regadas”, explica o virologista Santiago Elena Fito, presidente do Instituto de Biologia de Sistemas Integrativos (I2SysBio).

“No entanto, as plantas infectadas que foram submetidas a condições de estresse devido à seca permaneceram vivas”.

Arabidopsis thaliana. Créditos: Marie-Lan Nguyen / Wikimedia Commons.

Para descobrir o que foi realmente responsável por essas mudanças, os pesquisadores infectaram plantas saudáveis ​​com variantes do vírus que haviam evoluído em condições semelhantes às da seca ou crescido sob as chuvas normais.

As plantas infectadas foram então regadas normalmente ou sujeitas à escassez de água.

Essas variantes do vírus que evoluíram em condições normais continuaram a causar doenças nessas plantas. Ao passo que as variantes que evoluíram sob condições semelhantes às da seca mostraram mais piedade, mesmo quando seus hospedeiros continuaram a ser bem regados.

As descobertas sugerem que os vírus evoluídos com a seca estão de alguma forma causando mudanças na transcrição dos genes de seus hospedeiros para ajudá-los a sobreviver melhor. Na verdade, os autores descobriram que plantas infectadas com essas variantes apresentavam alterações genéticas ligadas ao seu relógio circadiano, que podem influenciar o uso de água pela planta.

Em um mundo em rápido aquecimento, onde secas mais frequentes e intensas ameaçam o futuro de muitas safras, esse conhecimento pode ser um salva-vidas.

Pesquisas anteriores mostraram que alguns vírus podem causar doenças em plantas cultivadas, mas não parecem afetar as plantas selvagens da mesma forma. Os cientistas acham que isso ocorre porque as relações hospedeiro-vírus variam de patogênese (ou doença) a mutualismo (onde todos se beneficiam). E certas condições ambientais podem ajudar a definir qual seria o papel do vírus.

Em 2008, os pesquisadores notaram vários vírus TuMV que pareciam melhorar a tolerância das plantas ao estresse ambiental, aumentando seus antioxidantes e protegendo a água.

Em 2013, outro estudo mostrou que a seca e o calor juntos podem alterar as vias de sinalização do vírus TuMV, embora isso tenha sido visto como uma forma de reduzir a resposta ao calor da planta e não melhorá-la.

Os autores afirmam que seu estudo é o primeiro a mostrar que as condições ambientais podem influenciar diretamente a relação de um vírus com seu hospedeiro, evoluindo da patogênese ao mutualismo em um único ciclo de vida.

“Foi observado antes que um vírus pode conferir tolerância à seca ao seu hospedeiro”, escrevem os autores, “mas, até onde sabemos, esta é a primeira vez que foi explorado como o estresse abiótico molda a evolução de uma interação hospedeiro-vírus”.

Ao enfrentar uma ameaça não biológica, o estudo sugere que algumas plantas podem ajustar seu metabolismo e expressão gênica, induzindo mudanças que podem, por sua vez, influenciar o resultado de uma infecção viral.

Os vírus que evoluem em plantas sob essas condições semelhantes às da seca aprenderam essencialmente a não abandonar seu hospedeiro enquanto eles estão inativos.

“Nossos dados sugerem que a adaptação do vírus sob condições de seca resulta em uma alteração diferencial do transcriptoma em seus hospedeiros locais”, escreveram os autores.

“A comparação da expressão do gene em plantas infectadas com vírus evoluídos de forma padrão e pela seca mostrou que a maior parte da expressão diferencial ocorre no ambiente de seca”, acrescentam.

Em outras palavras, esse tipo de infecção viral pode alterar a tolerância à seca das plantas Arabidopsis thaliana, promovendo a sobrevivência do hospedeiro e garantindo a sobrevivência do próprio vírus. Em última análise, é isso que permite que a infecção se replique e se espalhe, mesmo em condições estressantes.

O mecanismo usado pelos vírus para induzir a tolerância à seca em plantas provavelmente não é universal, dizem os autores, e provavelmente difere mesmo dentro das espécies. Mas se pudermos descobrir como transformar essas infecções comuns de patógenos em parceiros, isso pode nos ajudar a preparar nossas safras para os períodos de seca que virão.

O estudo foi publicado no PNAS.