Um vírus pode ser responsável pela consciência humana

Você tem um antigo vírus no seu cérebro. Isso é um fato, você tem um vírus primitivo na raiz de cada pensamento consciente.

De acordo com dois artigos publicados na revista Cell em janeiro de 2018, há muito tempo um vírus associou seu código ao genoma de animais com quatro membros. Esse trecho de código ainda está bem vivo nos cérebros humanos atuais, onde desempenha a tarefa viral de armazenar informações genéticas e enviá-las de células nervosas para suas vizinhas em pequenas cápsulas que se parecem muito com vírus. E esses pequenos pacotes de informação podem ser elementos críticos de como os nervos se comunicam e se reorganizam com o tempo – tarefas consideradas necessárias para o pensamento de ordem superior, disseram os pesquisadores.

UMA PROTEÍNA CHAMADA ARC

Há uma proteína envolvida na cognição e armazenamento de memórias de longo prazo parece e comporta-se como vírus. A proteína, chamada ARC (Activity Regulated Cytoskeleton Associated Protein), tem propriedades semelhantes àquelas que os vírus usam para infectar células hospedeiras, e originou-se de um evento evolutivo que ocorreu centenas de milhões de anos atrás.

Logo após uma sinapse disparar, o gene responsável pela proteína ganha vida, escrevendo suas instruções como pedaços de código genético móvel conhecido como RNA. Arc, junto com centenas de outras proteínas, desempenha um papel na formação da rede de neurônios que mantém nossas memórias no neocórtex em resposta à experiência. Diferentes combinações de genes são expressas dependendo de nossas experiências para essencialmente marcar nossas memórias com atributos como medo, novidade e recompensa.

A perspectiva de que proteínas semelhantes a vírus possam ser a base para uma nova forma de comunicação célula-a-célula no cérebro pode mudar nossa compreensão de como as memórias são feitas, de acordo com Jason Shepherd, neurocientista da Universidade de Utah Health e autor sênior do estudo. 

Shepherd primeiramente suspeitava que havia algo diferente sobre o Arc quando seus colegas capturaram uma imagem da proteína, mostrando que ela se agregava em estruturas maiores. Com uma forma que lembra uma cápsula de um módulo lunar, essas estruturas pareciam muito com o retrovírus, o HIV.

“Na época, não sabíamos muito sobre a função molecular ou a história evolutiva da Arc”, diz Shepherd, que pesquisou a proteína por 15 anos. “Eu quase perdi o interesse pela proteína, para ser honesto. Depois de ver as cápsides, sabíamos que estávamos em algo interessante”.

 

A lacuna na pesquisa não foi por falta de um assunto interessante. O trabalho anterior mostrou que os ratos que privados da produção da proteína esqueciam coisas que haviam aprendido apenas 24 horas antes. Além disso, seus cérebros não tinham plasticidade. Há uma janela de tempo no início da vida quando o cérebro é como uma esponja, absorvendo facilmente novos conhecimentos e habilidades. Sem o código genético Arc, a janela nunca se abre.

Os cientistas nunca consideraram que os mecanismos responsáveis pela aquisição de conhecimento pudessem derivar de origens estrangeiras. Agora, o trabalho de Shepherd e sua equipe levantou essa possibilidade intrigante.

O velho é novo outra vez

Vendo a propensão incomum da proteína Arc de formar estruturas semelhantes a vírus, Shepherd foi impelido a investigar a sequência de proteínas sob uma nova perspectiva. Ele descobriu que as regiões do código genético Arc eram semelhantes às das cápsides virais. Uma ferramenta essencial para a infecção viral, os capsídeos carregam a informação genética do vírus e a transmitem de célula para célula em sua vítima.

Dado que Arc se parece com uma proteína viral, Shepherd e seus colegas projetaram um conjunto de experimentos para testar se ela também age como uma. Primeiramente eles determinaram que várias cópias de Arc se montam em capsídeos ocos semelhantes a vírus e armazenam seu próprio material genético, neste caso mRNA, dentro deles. Quando os cientistas acrescentaram os capsídeos às células cerebrais de rato, ou neurônios, crescendo em um prato, a Arc transferiu sua carga genética para as células.

Depois que os vírus invadem as células hospedeiras, eles emergem prontos para infectar novamente. Parece que a Arc funciona de maneira semelhante. Os cientistas coletaram sa proteínas Arc que havia sido liberada dos neurônios de rato e determinaram que essas proteínas e sua carga poderiam ser absorvidas por outro grupo de neurônios. Ao contrário dos vírus, a ativação dos neurônios mobiliza a proteína Arc, desencadeando a liberação dos capsídeos.

“Entramos nessa linha de pesquisa sabendo que a Arc era especial em muitos aspectos, mas quando descobrimos que o Arc era capaz de mediar o transporte de célula para célula do RNA, ficávamos chocados”, diz o principal autor do estudo, colega de pós-doutorado Elissa Pastuzyn. “Nenhuma outra proteína não viral que conhecemos age dessa maneira.”

Quando o relâmpago cai duas vezes no mesmo lugar

A história da origem da Arc é transmitida através dos genomas dos animais ao longo do tempo evolutivo. Há 350-400 milhões de anos, uma ocorrência casual atingiu criaturas de quatro membros que percorriam a Terra. Um ancestral dos retrovírus, chamado de retrotransposão (retrotransposons, em inglês), inseriu seu material genético no DNA dos animais. O evento levou à Arc dos mamíferos que conhecemos hoje.

O significado de tal evento é sugerido pelo fato de que isso aconteceu mais de uma vez. Um artigo que acompanha a mesma edição da Cell mostra que uma versão da Arc encontrada em moscas também parece e age como um capsídeo viral. O laboratório de Vivian Budnik na Universidade de Massachusetts mostra que a Arc da mosca transporta o RNA dos neurônios até os músculos para assim controlar o movimento. Embora a Arc de mamíferos e de moscas tenha evoluído da mesma classe de retrotransposão, o evento que associou o vírus às moscas ocorreu cerca de 150 milhões de anos depois.

“Como biólogo evolucionário, isso é o que é mais emocionante para mim”, diz o co-autor Cédric Feschotte, professor da Universidade de Cornell. “O fato de que isso aconteceu pelo menos duas vezes nos faz pensar que pode ter acontecido ainda mais.”

Shepherd acredita que isso pode significar que é vantajoso ter esse sistema inspirado em mecanismos virais, e isso pode representar uma nova forma de comunicação intercelular. Esta hipótese continua a ser testada em mamíferos. “Saber o que a carga de vesículas da proteína Arc transporta em animais vivos será fundamental para entender a função deste processo”, diz ele.


Tradução e adaptação de An Ancient Virus May Be Responsible for Human Consciousness e Surprise: A virus-like protein is important for cognition and memory.