Un estudio groundbreaking publicado en Nature npj Viruses ha identificado 230 virus gigantes desconocidos en los océanos de todo el mundo. Estos enormes virus de ADN, algunos con genes que tradicionalmente se encuentran solo en organismos celulares, parecen manipular microbios marinos, reconfigurar las dinámicas de los ecosistemas e influir en procesos globales como el ciclo del carbono y la fotosíntesis.
Una Nueva Fuerza Viral en la Base de la Red Alimentaria Oceánica
Investigadores de la Escuela Rosenstiel de Ciencias Marinas, Atmosféricas y de la Tierra de la Universidad de Miami analizaron datos de nueve proyectos metagenómicos oceánicos utilizando una herramienta personalizada llamada BEREN. Esto les permitió descubrir cientos de genomas de virus gigantes incrustados en secuencias de ADN de aguas que van desde los polos hasta el ecuador.
Estos virus gigantes infectan protistas, organismos unicelulares como algas y flagelados, que forman la base de las cadenas alimentarias marinas. Al alterar el comportamiento del huésped a nivel genético, estos virus podrían influir en la estabilidad de la red alimentaria en general e incluso causar bloom algales perjudiciales con consecuencias para la salud pública.
“Al comprender mejor la diversidad y el papel de los virus gigantes en el océano y cómo interactúan con las algas y otros microbios oceánicos, podemos predecir y posiblemente gestionar los bloom algales perjudiciales, que son peligros para la salud humana en Florida y en todo el mundo,” comentó Mohammad Moniruzzaman, profesor asistente y coautor. “Los virus gigantes son a menudo la principal causa de muerte de muchos fitoplancton, que sirven como base de la red alimentaria que apoya los ecosistemas oceánicos y las fuentes de alimentos. Las funciones novedosas encontradas en los virus gigantes podrían tener un potencial biotecnológico, ya que algunas de estas funciones podrían representar enzimas novedosas.”
Genomas Virales Gigantes y Carga Genética Sorprendente
El análisis del equipo reveló que estos virus gigantes codifican 530 nuevas proteínas funcionales, incluyendo nueve vinculadas a la fotosíntesis, una habilidad que se pensaba exclusiva de las plantas y algas. Este descubrimiento sugiere que los virus son más que simples agentes de infección; son ingenieros bioquímicos capaces de reestructurar los propios metabolismos de sus hospedadores.
Para manejar la enorme carga de datos, los investigadores utilizaron la supercomputadora Pegasus en el Instituto Frost para Ciencias de Datos y Computación de la Universidad de Miami. Su objetivo: reconstruir genomas virales enteros a partir de bibliotecas ambientales de tamaño gigabyte y decodificar sus funciones usando bases de datos de proteínas disponibles públicamente.
“Descubrimos que los virus gigantes poseen genes involucrados en funciones celulares como el metabolismo del carbono y la fotosíntesis, tradicionalmente encontrados solo en organismos celulares,” comentó Benjamin Minch, autor principal y estudiante de doctorado. “Esto sugiere que los virus gigantes juegan un papel desproporcionado en la manipulación del metabolismo de su huésped durante la infección e influyendo en la biogeoquímica marina.”
BEREN: Una Herramienta Revolucionaria para la Virología Marina
El descubrimiento no hubiera sido posible sin BEREN, un flujo de trabajo de software desarrollado específicamente para extraer genomas de virus eucariotas de conjuntos de datos ambientales complejos. La herramienta aborda un punto ciego de larga data en la investigación metagenómica, donde los virus gigantes a menudo pasaban desapercibidos debido a su tamaño y complejidad genética.
Al optimizar el proceso de identificación, BEREN abre la puerta a un monitoreo a gran escala de comunidades virales en sistemas marinos y de agua dulce. Los investigadores creen que esto podría ser especialmente útil para predecir bloom algales, detectar patógenos ambientales o rastrear marcadores de contaminación en regiones costeras.
“Este estudio nos permitió crear un marco para mejorar las herramientas existentes para detectar virus novedosos que podrían ayudar en nuestra capacidad para monitorear la contaminación y los patógenos en nuestras vías fluviales,” agregó Minch.
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