Dalla loro scoperta, sul finire dell’800, i virus sono stati visti come portatori di malattie. Sono davvero solo questo?
Oggi sappiamo che non sono solo fastidiosi parassiti, ma anche utili compagni per piante e animali.
Abbiamo già visto il caso dei batteriofagi, virus che uccidono i batteri e possono essere utili all’uomo. Questa volta parliamo dei casi in cui i virus sono parte di una simbiosi, detta mutualismo, in cui virus e ospite traggono entrambi beneficio dall’interazione reciproca, e che può essere tanto intima da sfumare il confine tra virus e ospite. Approfondiamo alcuni esempi di virus “buoni”.
La capacità delle piante di adattarsi all’ambiente esterno, e in particolare alle condizioni del suolo, è uno degli elementi più importanti per la loro sopravvivenza.
Tra i fattori che possono influire ci sono le condizioni ambientali quali il pH del suolo, la disponibilità e qualità di nutrienti, acqua e la temperatura.
Dichanthelium lanuginosum è una graminacea originaria del nord America, che normalmente cresce in suoli la cui temperatura alla radice raggiunge massimo i 38 °C. Tuttavia, in combinazione con il fungo Curvularia protuberata la sua tolleranza alle alte temperatura risulta quasi raddoppiata, arrivando a crescere in suoli che raggiungono i 65 °C: una temperatura alla quale né la pianta né il fungo potrebbero sopravvivere singolarmente.
L’interazione mutualistica tra i due non è però sufficiente a donare questa resistenza alla pianta. Il mediatore chiave di questa proprietà è un virus, chiamato Curvulariat hermal tolerance virus, che infetta il fungo.
Confrontando quali geni vengono espressi in funghi infetti rispetto ai non infetti, si è capito che gli ultimi sono attivate delle vie metaboliche implicate nella produzione di molecole coinvolte della risposta a stress ambientali e antiossidanti, utili nel conferire alla pianta la capacità di resistere a temperature elevate.
Piante di Dichanthelium lanuginosum: in combinazione con un fungo e un virus possono sopravvivere alle alte temperature in prossimità delle aree geotermali. Via Wikimedia Commons.
La simbiosi con agenti virali può giocare un ruolo essenziale anche per la difesa da batteri patogeni.
Le mucose sono una delle principali superfici attraverso cui gli animali si interfacciano con l’ambiente esterno, agendo da barriera protettiva.Nella loro matrice viscosa possono inoltre essere sede di batteri commensali, che convivono abitualmente con l’ospite e permettono di elaborare e assorbire nutrienti. Queste mucose possono tuttavia essere colonizzate anche da batteri patogeni, e per prevenire la proliferazione si sono evoluti meccanismi di difesa come quello denominato BAM (Bacteriophage Adherence to Mucus).
Tale sistema, studiato nelle mucose di maiali e trote, prevede la presenza di batteriofagi trattenuti all’interno dello strato di muco che, in maniera estremamente selettiva ed efficiente, riconoscono ed eliminano i batteri patogeni. L’interazione animale-batteriofago è estremamente specifica: i batteriofagi utili vengono riconosciuti dall’animale grazie alle proteine che portano sul rivestimento e mantenuti nel muco per mezzo di strutture complesse composte da zuccheri.
Questi zuccheri permettono all’animale di scegliere attivamente quali sono i batteriofagi da mantenere per difendersi efficacemente dai patogeni, mentre i batteriofagi otterranno un ambiente in cui poter facilmente interagire con potenziali batteri da infettare.
L’interazione tra virus e ospite può arrivare a livelli tali che il primo è stabilmente integrato nel genoma del secondo, come nel caso di numerose vespe parassite, insetti nel cui genoma è presente quello di un virus appartenente alla famiglia dei Polidnaviridae. Caratteristica di queste vespe è quella di deporre le uova all’interno di altri insetti ancora vivi, di cui le larve si ciberanno per crescere.La presenza del virus è essenziale proprio durante lo sviluppo delle larve.
Il genoma del virus è presente in entrambi i sessi: nei maschi è inserito nel genoma in forma inattiva, mentre nelle cellule dell’apparato riproduttore femminile, i geni responsabili della replicazione di virus vengono attivati. Qui i virus sono prodotti, assemblati e accumulati nell’ovidotto insieme alle uova: la femmina inietterà all’interno dell’insetto da parassitare insieme alle uova anche il virus, pronto ad attaccare le cellule dell’insetto.
Nell’insetto parassitato il virus determinerà la creazione di condizioni più favorevoli allo sviluppo della larva e l’immunosoppressione dell’insetto. In questo modo le larve cresceranno senza che il sistema immunitario le attacchi.
La simbiosi, in questo caso, è così stretta da essere definita un mutualismo obbligato: senza il virus le larve di vespa non potrebbero sopravvivere all’interno dell’insetto, mentre senza la vespa il virus non potrebbe replicarsi, dato che le particelle virali iniettate nell’insetto contengono unicamente i geni responsabili della virulenza, ma non quelli della replicazione.
Molte specie di vespe sono parassitoidi, queste depongono le loro uova all’interno di altri insetti, dove si svilupperanno. Insieme all’uovo iniettano anche un virus capace di sopprimere il sistema immunitario dell’ospite e permettere la sopravvivenza e lo sviluppo della larva. Via Wikimedia Commons.
Questi sono solo alcuni esempi di interazioni benefiche che possono instaurarsi tra virus e altri organismi, a testimonianza delle loro immense possibilità: sarà un giorno possibile sviluppare ulteriori applicazioni dei virus, che vanno ben oltre le tristi pandemie cui sono spesso associati.
Fonti e approfondimenti:
Non tutti i virus vengono per nuocere: i batteriofagi
Move Over, Bacteria! Viruses Make Their Mark as Mutualistic Microbial Symbionts
A Virus in a Fungus in a Plant: Three-Way Symbiosis Required for Thermal Tolerance
Bacteriophage adhering to mucus provide a non–host-derived immunity
Densovirus induces winged morphs in asexual clones of the rosy apple aphid, Dysaphis plantaginea
Symbiosis: Viruses as Intimate Partners
The good viruses: viral mutualistic symbioses
Villains or heroes? The raison d’être of viruses
Mutualistic viruses and the heteronomy of life
Immagine di copertina: child drawing coronavirus closeup from Irina Bort/Shutterstock
I metazoi non sono “minuscoli animali unicellulari”: sono tutti gli animali con tessuti differenziati, quindi i non Poriferi, dalle meduse ai Mammiferi. Infatti nell’articolo linkato si parla di muco di pesce.
Ciao Dario, grazie per il commento e scusa se ti rispondo solo ora, ho provveduto a sistemare l’errore 🙂