Um mundo totalmente novo de seres minúsculos desafia as ideias fundamentais da vida

Theodor Diener teve um problema. Era 1967, e ele e um colega haviam isolado com sucesso o agente infeccioso causador da doença do tubérculo do fuso da batata, que devasta as plantações. Mas não era como nada que eles reconhecessem. Embora eles o chamassem de vírus, ele não se comportou como um.

Diener levou quatro anos para demonstrar que a entidade misteriosa era algo ainda mais simples do que um vírus: uma única molécula “nua” que poderia infectar as células das plantas de batata e, assim, se reproduzir. Ele sugeriu chamá-lo de viróide. Foi o menor agente replicante já identificado. De uma só vez, Diener expandiu nossa compreensão da vida no mundo microscópico.

Você pode pensar que uma descoberta tão dramática se tornaria, er, viral. No entanto, quase ninguém percebeu. Além de alguns outros patologistas de plantas, o mundo científico se esqueceu dos viróides por meio século. Eles eram tão obscuros que, em 2020, quando Benjamin Lee, do Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia em Bethesda, Maryland, foi aconselhado a tentar investigar viróides, ele nunca tinha ouvido falar deles.

Parte da história da biologia ao longo dos séculos tem sido a busca por formas de vida cada vez menores. Tudo começou na década de 1670, quando Antonie van Leeuwenhoek, um mestre em microscópios e lentes, observou minúsculos “animálculos” vivendo na água da chuva. Os biólogos acabaram percebendo que se tratava de organismos unicelulares, que incluem bactérias e leveduras. Os mais minúsculos têm apenas alguns micrômetros de diâmetro, mas são incrivelmente intrincados, contendo centenas de tipos diferentes de moléculas – incluindo o DNA que carrega seus genes.

Passaram-se mais de dois séculos até que o botânico Dmitri Ivanovsky descobrisse algo ainda menor. Na tentativa de descobrir o que estava causando outra doença nas plantas de batata, ele conseguiu pegar o culpado usando um filtro incrivelmente fino. Em 1898, o microbiologista Martinus Beijerinck deu um nome a esse tipo de agente infeccioso:vírus. Os vírus consistem em um pedaço de material genético – DNA ou uma molécula semelhante chamada RNA – envolto em uma casca, ou capsídeo, feito de proteína. Eles são frequentemente um décimo de micrômetro de diâmetro e alguns são ainda menores. Sozinhos, eles não podem se multiplicar. Mas se infectarem uma célula viva, podem assumir o controle de sua maquinaria interna e usá-la para produzir milhares de novos vírus. As células são destruídas no processo, explicando por que os vírus podem causar doenças graves.

Formas de vida cada vez menores

Os vírus ultrapassaram o limite de quão pequeno um ser vivo pode ser. Mas, sete décadas depois, com Jantar Descoberta de viróides, o envelope começou a se expandir (veja Habitantes do reino invisível). Os viróides consistem em uma fita de RNA sem nem mesmo um capsídeo. Como os vírus, eles se replicam entrando em uma célula hospedeira e subvertendo seus sistemas. Mas o mecanismo preciso é diferente porque o O RNA de um viróide é circular. O viróide assume uma enzima que o hospedeiro usa para produzir seu próprio RNA, que então “anda” ao redor do RNA circular, copiando-o à medida que avança para criar uma longa fita de RNA semelhante a uma fita adesiva com muitas repetições da sequência viróide. Este é cortado em pedaços, cada um contendo uma única cópia do RNA do viróide, e estes então formam loops. Microscópios eletrônicos às vezes mostrar viróides em forma de bastonete, indicando que a alça de RNA é ainda mais torcida e dobrada.

A maneira como os viróides funcionam é única e seu tamanho minúsculo sem precedentes. Mas por décadas, ninguém prestou muita atenção a eles. Mesmo dentro da biologia, eles eram um assunto de nicho. A pesquisa de viróides prosseguiu em um ritmo glacial por 50 anos, diz Zasha Weinberg na Universidade de Leipzig, na Alemanha. Ele suspeita que a falta de interesse foi em parte porque os viróides pareciam infectar apenas as plantas. No entanto, em 2021, Weinberg e seus colegas publicaram um estudo que mudou tudo.

A ironia é que eles nem estavam procurando por viróides. Eles estavam compilando informações sobre ribozimas – moléculas de RNA que também podem atuar como enzimas para acelerar reações bioquímicas – e estavam particularmente interessados em um grupo chamado ribozimas de grampo de cabelo. Com o nome da forma em que a fita de RNA é dobrada, as ribozimas em grampo de cabelo foram Descoberto no final dos anos 1980, mas até 2021 apenas quatro tipos eram conhecidos. Quando os pesquisadores vasculharam um grande volume de dados de sequência genética, tanto DNA quanto RNA, coletados de diferentes espécies ao longo dos anos, eles encontraram 941 novos – expandindo a diversidade em mais de 200 vezes. Em um exame mais detalhado, essas ribozimas foram todas encontradas em sequências circulares de RNA, assim como os viróides. Mas havia algo distinto neles: suas sequências genéticas variavam muito em comprimento, de 381 a 5170 nucleotídeos, enquanto os viróides conhecidos anteriormente abrangiam apenas algumas centenas de nucleotídeos.

“5000 é uma loucura”, diz Weinberg. “Há algo realmente diferente acontecendo aqui.” Além do mais, essas “entidades semelhantes a viróides” não se limitavam às plantas. A equipe de Weinberg os encontrou em vários fungos, formigas de cabeça estreita, uma esponja marinha e um verme de cerdas.

Os viróides e sua laia estão vivos? Devemos vê-los como biológicos ou químicos?

Mais descobertas se seguiram nos dois anos seguintes. Quando um novo sistema projetado para examinar enormes volumes de dados de sequência genética descobriu mais de 100.000 novos vírus de RNA, também encontrou outras entidades estranhas chamadas Satélites. Embora conhecido desde 1960, os satélites permanecem enigmáticos. Superficialmente, eles se assemelham a vírus: um pouco de material genético é cercado por uma casca de proteína. Mas um satélite só pode infectar uma célula se ela se emparelhar com um vírus específico.

Entretanto Lee e seus colegas estavam pesquisando ativamente dados de sequência genética em busca de evidências de novos viróides. Em 2023, eles relataram ter encontrado mais de 11.000 RNAs circulares semelhantes a viróides. Alguns deles parecem ser viróides clássicos, enquanto outros são provavelmente satélites. O conjunto também inclui alguns “ribozyvírus” – eles têm RNA circular e se replicam como um viróide, mas também têm um gene que codifica uma casca de proteína, borrando a linha entre viróides e vírus.

No mesmo ano, uma equipe que incluía Beatriz Navarro no Instituto de Proteção Sustentável de Plantas em Bari, Itália, e Lee relatou novas entidades chamadas ambivírus, que descreveram como “híbridos de vírus de RNA e elementos semelhantes a viróides”. Ao contrário dos viróides clássicos, eles têm um gene que codifica a enzima que copia seu próprio RNA. No entanto, eles ainda dependem de um hospedeiro para se replicar – a equipe os encontrou em fungos.

No ano passado, os pesquisadores descobriram talvez as coisas mais estranhas até agora. Uma equipe liderada por André Fogo na Universidade de Stanford, na Califórnia, identificada entidades no microbioma intestinal humano que, como os viróides, são RNAs circulares, mas dobrados em forma de bastonete – ganhando o nome Obeliscos. Também ao contrário dos viróides clássicos, seus genomas codificam proteínas, apelidadas de oblins, que não têm nenhuma semelhança com nenhuma proteína conhecida e cuja função é um mistério completo. Os pesquisadores encontraram 29.959 tipos distintos de obeliscos.