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Evolução do SARS-CoV-2 em Animais de Zoológico: Um Estudo de Caso

Pesquisas mostram como o SARS-CoV-2 se adapta entre animais de zoológico, afetando a evolução do vírus.

Sue VandeWoude, L. Bashor, E. N. Gallichotte, M. Galvan, K. Erbeck, L. Croft, K. Stache, M. D. Stenglein, J. G. Johnson, K. Pabilonia

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Durante a pandemia de COVID-19, o vírus conhecido como SARS-CoV-2 ganhou bastante atenção. Esse vírus não só infecta humanos, mas também afeta várias espécies de animais. Acredita-se amplamente que o SARS-CoV-2 pulou de um hospedeiro animal para humanos no final de 2019. Desde o início da pandemia, muitos estudos tentaram responder perguntas importantes sobre como esse vírus evolui e se espalha, especialmente entre animais, e o que suas diferentes variantes significam para a saúde de humanos e animais.

A Evolução do SARS-CoV-2

As mudanças no vírus SARS-CoV-2 acontecem por uma mistura de fatores. Algumas mudanças ocorrem porque certas características ajudam o vírus a sobreviver melhor em um hospedeiro. Isso é frequentemente chamado de efeitos de Seleção. Outros ocorrem de forma aleatória, conhecido como deriva genética. Na maioria dos casos de COVID-19 em humanos, não há muita variação no vírus. No entanto, em casos onde pacientes têm infecções prolongadas, especialmente aqueles com sistema imunológico fraco, podem ocorrer muitas mudanças no vírus à medida que ele se adapta ao seu hospedeiro.

O Surto no Zoológico de Denver

Um evento que nos ajudou a aprender mais sobre como o SARS-CoV-2 se adapta a novos hospedeiros ocorreu no Zoológico de Denver. Em março de 2020, foi descoberto que tigres e leões do Zoológico do Bronx testaram positivo para o vírus após serem infectados por humanos. Desde então, grandes felinos têm sido um dos casos mais relatados de infecção em ambientes zoológicos, geralmente apresentando problemas respiratórios.

No Zoológico de Denver, um surto ocorreu entre tigres, leões e hienas entre outubro e dezembro de 2021. Pesquisadores coletaram esfregaços nasais desses animais para estudar o vírus. Esse surto se tornou uma oportunidade única para aprender sobre os fatores que afetam a Transmissão do vírus e como ele evolui após essas infecções entre espécies.

O Processo de Estudo

Durante o surto, foram coletados esfregaços nasais de dois tigres, onze leões e quatro hienas. Os testes mostraram variações em como o vírus estava se espalhando entre esses animais. Os sintomas foram notados primeiro nos tigres, depois nos leões e, por último, nas hienas.

Os pesquisadores usaram tecnologia avançada para analisar o material genético do vírus encontrado nos animais. Eles analisaram especificamente como o vírus diferia entre as espécies e acompanharam as mudanças genéticas ao longo do tempo.

Descobertas sobre Transmissão

O vírus que infectou os animais foi rastreado até uma Sublinhagem específica conhecida como AY.20, que faz parte da família da variante Delta. Analisando os dados genéticos, os pesquisadores puderam ver que o vírus se espalhou primeiro dos tigres para os leões e, em seguida, para as hienas. Isso foi determinado ao observar as semelhanças genéticas entre as amostras do vírus de cada espécie.

Curiosamente, enquanto AY.20 não era comum entre infecções humanas naquela época, foi um fator significativo nesse surto animal. A pesquisa mostrou que os animais infectados com essa variante tinham uma relação genética próxima, apoiando a teoria de que o surto começou a partir de uma única introdução do vírus.

Mutações Únicas em Animais

Na análise, os pesquisadores encontraram certas mutações no vírus que pareciam ser específicas para os leões e hienas. Essas mutações não foram observadas nas amostras de vírus dos tigres, o que indica que essas mudanças ocorreram depois que o vírus se adaptou a novos hospedeiros no zoológico. Algumas mutações estavam fixadas nos vírus de leão e hienas, sugerindo que elas ofereceram alguma vantagem nesses hospedeiros.

Variação Dentro do Hospedeiro

Uma análise mais detalhada de como o vírus mudou dentro de animais individuais revelou detalhes ainda mais interessantes. Os dados genéticos mostraram que, enquanto os tigres tinham muito pouca variação em seu vírus, as hienas exibiram mais Diversidade em suas populações virais. Isso pode significar que o vírus se adaptou mais nas hienas, possivelmente devido a infecções mais duradouras que permitiram mais mudanças.

Comparando os vírus encontrados em leões e hienas e observando o número de mutações, os pesquisadores puderam concluir que as hienas tinham um nível maior de variação genética em suas amostras virais em comparação com os leões. Isso pode refletir como o vírus estava interagindo de maneira diferente com essas espécies animais.

O Papel da Seleção

Outro aspecto crucial da pesquisa focou em como a seleção natural afetou o vírus em diferentes hospedeiros. Os pesquisadores notaram que os vírus de hienas mostraram sinais de seleção positiva, significando que algumas mutações eram provavelmente benéficas para o vírus, permitindo que ele prosperasse nesses animais. Em contraste, as amostras virais dos tigres mostraram sinais de seleção purificadora, significando que o vírus estava provavelmente sendo moldado para remover mutações prejudiciais.

Essa diferença aponta como o vírus pode evoluir com base nas condições específicas dentro de diferentes hospedeiros e levanta questões sobre o potencial dessas adaptações afetarem surtos futuros.

Diversidade Genética ao Longo do Tempo

Os pesquisadores também acompanharam como a diversidade genética dos vírus mudou ao longo do surto. Eles descobriram que, para todas as espécies animais envolvidas, houve um aumento na variedade do vírus ao longo do tempo. Isso está alinhado com a ideia de que, à medida que o vírus infecta mais hospedeiros, ele tem mais chances de mutar e mudar.

Além disso, os resultados mostraram que diferentes espécies animais tiveram um leve impacto no nível de diversidade genética observada nas populações virais. Isso sugere que fatores como a resposta imunológica em diferentes hospedeiros podem influenciar como o vírus evolui.

Implicações para Pesquisas Futuras

As descobertas desse surto no zoológico oferecem insights importantes sobre como os vírus podem mudar ao pular de uma espécie para outra. Mesmo que nenhuma nova linhagem variante preocupante tenha sido identificada, o estudo destacou várias mudanças potencialmente adaptativas no vírus, especialmente em leões e hienas.

Esses resultados sublinham a importância de estudar infecções em animais, pois podem fornecer uma compreensão valiosa de como um vírus evolui e o que pode acontecer se ele voltar a infectar a população humana.

Conclusão

A pandemia de COVID-19 trouxe à tona as complexidades da transmissão e adaptação de vírus entre várias espécies. O surto no Zoológico de Denver serve como um estudo de caso crítico, demonstrando como o SARS-CoV-2 pode evoluir em animais não humanos. Ao examinar as mutações e variações únicas no vírus, os pesquisadores podem entender melhor os fatores que moldam sua evolução, contribuindo para futuros esforços de monitoramento e controle de doenças infecciosas.

Essa pesquisa exemplifica a interconexão entre a saúde humana e animal e destaca a importância da vigilância em monitorar como vírus como SARS-CoV-2 podem se adaptar e potencialmente impactar a saúde pública. O estudo contínuo de infecções entre espécies é vital para entender e prevenir surtos futuros que poderiam surgir de eventos zoonóticos semelhantes.

Fonte original

Título: SARS-CoV-2 within-host population expansion, diversification and adaptation in zoo tigers, lions and hyenas

Resumo: SARS-CoV-2 rapidly adapts to new hosts following cross-species transmission; this is highly relevant as novel within-host variants have emerged following infection of susceptible wild and domestic animal species. Furthermore, SARS-CoV-2 transmission from animals (e.g., white-tailed deer, mink, domestic cats, and others) back to humans has also been observed, documenting the potential of novel animal-derived variants to infect humans. We investigated SARS-CoV-2 evolution and host-specific adaptation during an outbreak in Amur tigers (Panthera tigris altaica), African lions (Panthera leo), and spotted hyenas (Crocuta crocuta) at Denver Zoo in late 2021. SARS-CoV-2 genomes from longitudinal samples collected from 16 individuals were evaluated for within-host variation and genomic signatures of selection. The outbreak was likely initiated by a single spillover of a rare Delta sublineage subsequently transmitted from tigers to lions to hyenas. Within-host virus populations rapidly expanded and diversified. We detected signatures of purifying and positive selection, including strong positive selection in hyenas and in the nucleocapsid (N) gene in all animals. Four candidate species-specific adaptive mutations were identified: N A254V in lions and hyenas, and ORF1a E1724D, spike T274I, and N P326L in hyenas. These results reveal accelerated SARS-CoV-2 adaptation following host shifts in three non-domestic species in daily contact with humans.

Autores: Sue VandeWoude, L. Bashor, E. N. Gallichotte, M. Galvan, K. Erbeck, L. Croft, K. Stache, M. D. Stenglein, J. G. Johnson, K. Pabilonia

Última atualização: 2024-10-24 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.24.620075

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.24.620075.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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