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Virus attaccati a un frammento di una parete cellulare batterica. "I virus modulano la funzione e l'evoluzione di tutti gli esseri viventi", hanno scritto gli scienziati l'anno scorso. "Ma in che misura rimane un mistero".
Sulle montagne della Sierra Nevada, in Spagna, un team internazionale di ricercatori ha allestito quattro secchi per raccogliere una pioggia di virus che cadevano dal cielo.

Gli scienziati hanno ipotizzato che ci sia un flusso di virus che circonda il pianeta, al di sopra dei sistemi meteorologici della Terra, ma al di sotto del livello dei viaggi aerei. Pochissimo si sa di questo regno, ed è per questo che il numero di virus depositati ha sorpreso la squadra in Spagna. Ogni giorno, hanno calcolato, circa 800 milioni di virus cadono su ogni metro quadrato del pianeta.

La maggior parte dei virus che fanno il giro del globo vengono spazzati nell'aria dagli spruzzi d'acqua, e un numero minore arriva con le tempeste di sabbia.

"Senza attrito con la superficie della Terra, si possono viaggiare grandi distanze, e quindi il viaggio intercontinentale è abbastanza facile per i virus", ha detto Curtis Suttle, un virologo marino presso l'Università della British Columbia. "Non sarebbe insolito che le cose spazzate via in Africa si depositassero in Nord America".

Lo studio ad opera del Dr. Suttle e dei suoi colleghi, pubblicato all'inizio dell'anno nel International Society of Microbial Ecology Journal, è stato il primo a contare il numero di virus che cadono sul pianeta. Tuttavia la ricerca non è concepita per studiare la febbre o altre malattie, ma per dipingere un quadro più chiaro della "virosfera", il mondo dei virus sul pianeta Terra.

Generalmente si presume che questi virus abbiano origine sul pianeta e siano spazzati verso l'alto, ma alcuni ricercatori teorizzano che i virus possano in realtà provenire dall'atmosfera. (C'è un piccolo gruppo di ricercatori che crede che i virus possono anche essere venuti qui dallo spazio, un'idea conosciuta come panspermia.)


In ogni caso, i virus sono di gran lunga le entità più abbondanti del pianeta. Mentre il team del Dr. Suttle ha trovato centinaia di milioni di virus in un metro quadrato, hanno anche contato decine di milioni di batteri in quello stesso spazio.

Per lo più considerati come agenti infettivi, i virus sono molto più di questo. È difficile sopravvalutare il ruolo centrale che i virus svolgono nel mondo: sono essenziali per tutto, dal nostro sistema immunitario al nostro microbioma intestinale, agli ecosistemi terrestri e marini, alla regolazione del clima e all'evoluzione di tutte le specie. I virus contengono una vasta gamma di geni sconosciuti - e li diffondono ad altre specie.

Lo scorso anno, tre esperti del settore hanno portato avanti una nuova iniziativa per meglio capire l'ecologia virale, con speciale riferimento ai cambiamenti del pianeta. "I virus modulano la funzione e l'evoluzione di tutti gli esseri viventi", hanno scritto Matthew B. Sullivan dello stato dell'Ohio, Joshua Weitz del Georgia Tech, e Steven W. Wilhelm dell'Università del Tennessee. "Ma fino a che punto, rimane un mistero."

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© Biozentrum, University of Basel/Science Source
I virus si riproducono attaccandosi a un batterio e iniettando i propri geni. L'antico DNA virale è col tempo entrato a far parte del sistema nervoso degli esseri umani moderni, giocando un ruolo nella coscienza, nella comunicazione nervosa e nella formazione della memoria.
Ma i virus rientrano anche nella definizione di esseri viventi? Anche se sono i principali predatori del mondo microbico, non hanno la capacità di riprodursi e quindi devono prendere in consegna la cellula di un ospite - si chiama infezione - e utilizzare i suoi meccanismi per replicarsi. Il virus inietta il proprio DNA nell'ospite; a volte i nuovi geni sono utili all'ospite e diventano parte del suo genoma.

I ricercatori hanno di recente identificato un antico virus che inseriva il suo DNA nel genoma degli animali a quattro zampe che erano gli antenati dell'uomo. Questo segmento di codice genetico, chiamato ARC, è parte del sistema nervoso dell'uomo moderno e gioca un ruolo nei meccanismi conoscitivi dell'uomo - comunicazione nervosa, formazione della memoria e pensieri di ordine superiore. Una porzione del genoma umano, tra il 40 e l'80 percento, può essere collegato ad una antica invasione virale.


I virus e le loro prede giocano un importante ruolo negli ecosistemi del pianeta. Molte ricerche hanno ora come scopo quello di riprodurre i loro processi per farci capire meglio come funziona il mondo.

"Se potessi misurare tutto il materiale vivente che si trova negli oceani, il 95 percento consisterebbe di cose che non puoi nemmeno vedere, ma che sono responsabili di rifornire la metà dell'ossigeno dell'intero pianeta," ha dichiarato il Dr. Suttle.

In esperimenti di laboratorio, ha filtrato i virus dall'acqua di mare, ma ha lasciato lì anche la loro preda, i batteri. Quando ciò accade, il plancton nell'acqua smette di crescere. Questo avviene perché quando i virus predatori infettano ed eliminano una specie di microbi - sono predatori molto specifici - liberano in loro sostanze nutritive, come l'azoto, che alimentano altre specie di batteri. Allo stesso modo, un alce ucciso da un lupo diventa cibo per corvi, coyote e altre specie. Quando il plancton cresce, assorbe anidride carbonica e crea ossigeno.

Uno studio ha stimato che i virus nell'oceano causano un trilione di miliardi di infezioni al secondo, distruggendo circa il 20 per cento di tutte le cellule batteriche giornaliere in mare.

I virus contribuiscono a mantenere l'equilibrio degli ecosistemi modificando la composizione delle comunità microbiche. Quando le alghe tossiche si diffondono nell'oceano, per esempio, vengono messe alle strette da un virus che attacca le alghe e le fa esplodere e morire, mettendo fine all'epidemia nel giro di un solo giorno.

Mentre alcuni virus e altri organismi si sono evoluti insieme e hanno raggiunto una sorta di equilibrio, un virus invasivo può causare cambiamenti rapidi e diffusi e persino portare all'estinzione.

Il virus del Nilo occidentale ha cambiato la composizione delle comunità di uccelli in gran parte degli Stati Uniti, uccidendo corvi e favorendo corvi, dicono alcuni ricercatori. Le estinzioni multiple di uccelli alle Hawaii sono previste mentre l'avipoxvirus nato dalle zanzare si diffonde nelle foreste montane, dove una volta era troppo freddo perché le zanzare sopravvivessero.

Quando le specie scompaiono, i cambiamenti possono accumularsi e degenerare all'interno di un ecosistema. Un esempio da manuale è una malattia virale chiamata peste bovina.
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© Universal History Archive/UIG, via Getty Images
Un'incisione raffigurante un'ispezione del bestiame in un mercato della Londra del XIX secolo, quando la peste bovina, una malattia virale, imperversava in Europa e in Africa, uccidendo interamente alcune mandrie.
L'esercito italiano portò alcuni bovini in Nord Africa, e nel 1887 il virus si sparse in tutto il continente, uccidendo una vasta gamma di ungulati dall'Eritrea al Sud Africa - in alcuni casi spazzando via il 95% delle mandrie.

"Ha infettato l'antilope, ha infettato lo gnu e altri grandi pascoli in tutto l'ecosistema", ha detto Peter Daszak, il presidente di Ecohealth Alliance, che sta lavorando a un progetto globale per catalogare i virus che possono passare dagli animali agli esseri umani.

"L'impatto non è stato solo sugli animali. Ma poiché sono animali da pascolo primari e si sono estinti in gran numero, la vegetazione è stata colpita e ha permesso agli alberi di crescere laddove sarebbero stati prima divorati dalle mandrie", ha detto.

"I grandi alberi di acacia nelle pianure dell'Africa hanno la stessa età ed erano solo delle piantine quando la peste bovina è arrivata per la prima volta e la fauna è morta", ha detto il Dr. Daszak. In altri luoghi, molto meno pascolo ha creato un habitat ospitale per la mosca tse-tse, che trasporta i parassiti che causano la malattia del sonno.

"Questo tipo di cambiamenti ecologici può durare per secoli o addirittura millenni," afferma il Dr. Daszak.

Insieme alla siccità, un gran numero di persone è morto di fame a causa della diffusione della peste bovina. Un esploratore nel 1891 stimò che due terzi delle persone Masai, che dipendevano dal bestiame, venissero uccise.

"Quasi istantaneamente, la peste bovina spazzò via la ricchezza dell'Africa tropicale", scrisse John Reader nel suo libro "Africa: una biografia di un continente".

Con le vaccinazioni intensive, nel 2011 la peste bovina è stata completamente eliminata, non solo in Africa, ma in tutto il mondo.

Gli effetti benefici dei virus sono molto meno noti, soprattutto tra le piante. "Ci sono importanti questioni nell'ambito dei sistemi selvatici su cosa fanno i virus", ha detto Marilyn Roossinck, che studia l'ecologia virale nelle piante presso la Pennsylvania State University. "Non abbiamo mai trovato effetti deleteri di un virus in natura".

Un'erba che si trova nei terreni ad alta temperatura delle aree geotermiche di Yellowstone, per esempio, ha bisogno di un fungo per crescere in un ambiente estremo. A sua volta, il fungo ha bisogno di un virus.

Piccole macchie di virus sulla pianta che produce quinoa sono importanti anche per la sopravvivenza della pianta. "Piccole macchie di virus conferiscono tolleranza alla siccità, ma non causano malattie", ha detto. "Cambia tutta la fisiologia vegetale".

"I virus non sono nostri nemici", disse il Dr. Suttle. "Alcuni virus cattivi possono farti ammalare, ma è importante riconoscere che i virus e altri microbi sono assolutamente integrali all'ecosistema".