LOS CIENTÍFICOS DESCUBREN CASI 200,000 TIPOS DE VIRUS OCEÁNICOS

Por Jonathan Lambert
25 de abril de 2019

El nuevo trabajo eleva la diversidad estimada de virus en los mares más de doce veces y sienta las bases para una mejor comprensión de su impacto en los ciclos globales de nutrientes.

Cada vez que tragas un trago de agua de mar mientras nadas en la playa, estás atacando la cantidad de virus que hay en América del Norte.

Sin embargo, a pesar de la asombrosa abundancia de virus marinos y el papel clave que estos agentes infecciosos parecen jugar en procesos globales como el ciclo del carbono, los científicos aún saben relativamente poco acerca de la variedad de virus que existen. En 2015, un equipo documentó 5,476 tipos distintos de virus en el océano. En 2016 el mismo equipo actualizó su conteo a 15,222.

Pero en un estudio publicado hoy en Cell, ese número se dispara a 195,728 poblaciones virales distintas, un aumento de más de doce veces.

"Este es un estudio bastante sorprendente", dijo Louis-Marie Bobay, un genomicista microbiano de la Universidad de Carolina del Norte-Greensboro, que no participó en el trabajo. "Sabemos muy poco acerca de la ecología viral en gran parte del océano, y este es uno de los datos más impresionantes y globales que se hayan recopilado".

El salto de doce veces fue habilitado por una ambiciosa expedición de muestreo global y un análisis genómico más sofisticado.

Aunque los océanos cubren el 70 por ciento de nuestro planeta, hasta hace unos años, la mayor parte del conocimiento de la diversidad viral marina provenía solo de unos pocos lugares bien estudiados. Eso cambió con el proyecto Tara Oceans , que buscaba un inventario más completo de la diversidad microbiana y viral marina mediante un muestreo en todo el mundo. La goleta Tara ha hecho su camino alrededor del océano, recolectando muestras desde la superficie a las profundidades y de polo a polo. El nuevo estudio incluyó muestras de 43 ubicaciones en el Ártico que no se utilizaron en los estudios de 2015 y 2016.

Alrededor del 40 por ciento de las nuevas poblaciones de virus provinieron de las nuevas muestras del Ártico. El resto provino de un nuevo análisis de las muestras de Tara utilizadas para los estudios anteriores. "Los algoritmos que utilizamos para ensamblar genomas virales a partir de trozos de ADN mejoraron mucho", dijo Ann Gregory , ecologista microbiana de la Universidad Católica de Lovaina en Bélgica y una de las autoras principales del estudio.

Además de juntar cadenas de ADN a partir de fragmentos, Gregory y sus colegas tuvieron que buscar una forma de clasificar la variedad de genomas de virus que estaban viendo. Definir una "especie" viral es controvertido, ya que los virus se reproducen asexualmente y frecuentemente intercambian ADN entre sí y con sus anfitriones. Debido a que los virus no contienen la maquinaria necesaria para replicarse de manera independiente, algunos biólogos no consideran que los virus estén "vivos".

En lugar de especies, Gregory clasificó los virus en "poblaciones" en las que "hay más flujo de genes dentro de un grupo que entre grupos de virus". Si los virus secuenciados compartían al menos el 95 por ciento de su ADN, los llamó miembros de la misma población discreta.

Este método produjo cerca de 200,000 poblaciones. Aproximadamente el 90 por ciento de ellos no pudieron asignarse a ninguna taxonomía viral conocida, lo que los hace totalmente nuevos para la ciencia. Y, aunque los virus no se clasifican tradicionalmente en géneros, como Homo para humanos o Staphylococcus para estafilococos, Gregory concluyó que la diversidad de las poblaciones que muestreaban era del orden de muchos nuevos géneros.

Además, los investigadores infirieron la existencia de cinco grupos de virus a nivel comunitario que se mapearon en distintas zonas ecológicas marinas en función de la temperatura y la profundidad: Ártico, Antártico, superficie templada y tropical, subsuelo templado y tropical, y océano profundo. Dentro de los genomas de estas comunidades, los investigadores encontraron evidencia de adaptación genética a cada zona ecológica. "La temperatura fue el predictor más grande de la estructura de la comunidad", dijo Ahmed Zayed , un estudiante graduado de la Universidad Estatal de Ohio que fue uno de los líderes del análisis. Las diferentes temperaturas soportan diferentes tipos de comunidades huésped - microbianas, explicó Zayed, y los virus se adaptan en consecuencia.

A nivel mundial, los patrones observados de la biodiversidad entre los virus chocan un tanto con las tendencias ecológicas establecidas. "Existe el paradigma de que la diversidad es más alta en el ecuador y disminuye a medida que avanzas hacia los polos", dijo Zayed. Los investigadores encontraron una mayor diversidad en el ecuador, pero también encontraron una sorprendente cantidad de diversidad en el Ártico.

"Nos sorprendió ver al Ártico como un punto de acceso a la biodiversidad, lo cual es particularmente relevante ya que estas aguas se encuentran entre las que más rápidamente cambian en el planeta debido al cambio climático", dijo Matthew Sullivan, microbiólogo del Estado de Ohio y autor principal del estudiar. Gregory dijo que se necesita hacer más investigación para comprender por qué el Ártico es tan diverso, pero cree que podría tener que ver con las células huésped más pequeñas que viven en estas aguas frías. "Los hosts más pequeños significan más hosts, lo que podría significar más oportunidades para que los virus se diversifiquen".

En cuanto a si los investigadores esperan otro gran salto en las variedades dentro de unos años, Sullivan piensa que no. "¿Creo que hay más por descubrir? Claro, pero en este punto tengo la esperanza de que hayamos capturado en gran medida los abundantes virus que podemos con este método ", dijo, y agregó," al menos hasta que lleguemos a entornos totalmente nuevos con presiones selectivas totalmente diferentes ".

Según Curtis Suttle, un ecologista microbiano de la Universidad de Columbia Británica, los virus desempeñan un papel importante en los ciclos biogeoquímicos globales, incluido el ciclo del carbono, por el cual el carbono se mueve entre la biosfera y la atmósfera de la Tierra. "He estado tratando de demostrar que los virus marinos son de importancia crucial durante mucho tiempo", dijo Suttle, quien no participó en el nuevo estudio. "Llevar este tipo de datos a la comunidad es sumamente importante para comprender el papel de los virus en los procesos globales".

Suttle explicó que los océanos actualmente absorben aproximadamente la mitad de las emisiones de carbono causadas por los seres humanos, y la cantidad de dióxido de carbono absorbido continúa aumentando. Los virus afectan el nivel de saturación: de acuerdo con Suttle, entre el 20 y el 40 por ciento de la población bacteriana global es asesinada cada día por los virus. Cuando una bacteria es matada por una infección viral, su pared celular explota. "Todo el carbono que hizo que las bacterias se liberen en los océanos", dijo, y parte del carbono termina siendo secuestrado en las profundidades del océano.

Algunos científicos han especulado con la posibilidad de que algún día se utilicen virus para modificar el ciclo del carbono y reducir la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, según Suttle. Zayed, quien se interesó en los virus mientras estudiaba la terapia con fagos como una alternativa a los antibióticos para tratar infecciones, llama a este esquema de geoingeniería potencialmente peligroso "terapia con fagos para el medio ambiente"

Ya sea que el descubrimiento viral tenga aplicaciones prácticas o no, Melissa Duhaime , una ecóloga microbiana en la Universidad de Michigan, está emocionada por el "factor cool" del nuevo estudio. "Cuando empiezas a ver datos nuevos como este, es como aterrizar en Marte y mirar a tu alrededor por primera vez", dijo Duhaime, "pero un Marte con pequeñas criaturas nunca antes descrito antes de mirarte".