Podrían ser capaces de manipular a su anfitrión y el proceso de fotosíntesis durante la infección
Los virus gigantes contribuyen a la supervivencia de los organismos marinos unicelulares llamados protistas. Estos incluyen algas, amebas y flagelados, que forman la base de las redes tróficas oceánicas.
Y dado que estos protistas forman una parte importante de la cadena alimentaria, estos virus con gran ADN son a menudo responsables de diversos riesgos para la salud pública, incluidas las floraciones de algas nocivas.
Un nuevo estudio de científicos de la Escuela Rosenstiel de Ciencias Marinas, Atmosféricas y de la Tierra puede ayudar a desentrañar los numerosos tipos de virus presentes en nuestras vías fluviales y océanos. Este conocimiento podría ayudar a los líderes locales a prepararse mejor para cuando una floración de algas dañinas pueda afectar su costa o si hay otros virus presentes en bahías, ríos o lagos locales.
Utilizando métodos de computación de alto rendimiento, los investigadores identificaron 230 nuevos virus gigantes en conjuntos de datos metagenómicos marinos disponibles públicamente y caracterizaron sus funciones.
Sus hallazgos incluyen el descubrimiento de nuevos genomas de virus gigantes previamente desconocidos en la literatura. Dentro de estos genomas, se caracterizaron 530 nuevas proteínas funcionales, incluyendo nueve proteínas involucradas en la fotosíntesis. Esto indica que estos virus podrían ser capaces de manipular a su anfitrión y el proceso de fotosíntesis durante la infección.
"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 las floraciones de algas nocivas, que representan un peligro para la salud humana en Florida y en todo el mundo", afirmó Mohammad Moniruzzaman, coautor del estudio y profesor adjunto del Departamento de Biología Marina y Ecología.
"Los virus gigantes suelen ser la principal causa de muerte de gran parte del fitoplancton, que constituye la base de la red trófica que sustenta los ecosistemas oceánicos y sus fuentes de alimento. Las nuevas funciones descubiertas en los virus gigantes podrían tener potencial biotecnológico, ya que algunas de estas funciones podrían representar enzimas novedosas".
Imagen: Distribución global de virus gigantes recuperados. Los genomas ensamblados por metagenoma de virus gigantes (GVMAG) de cada orden principal de virus gigantes se obtuvieron de conjuntos de datos que abarcan polo a polo. Los gráficos circulares representan la proporción de genomas recuperados de cada orden en cada región. Nature npj Viruses (2025). DOI: 10.1038/s44298-025-00122-z
Hasta hace poco, los virus gigantes pasaban prácticamente desapercibidos mediante métodos científicos debido a las limitaciones de los procesos bioinformáticos. Los investigadores crearon una herramienta innovadora llamada BEREN (Herramienta Bioinformática para la Recuperación de Virus Eucariotas a partir de Metagenes Ambientales), diseñada para identificar genomas de virus gigantes en extensos conjuntos de datos públicos de secuenciación de ADN.
"Descubrimos que los virus gigantes poseen genes involucrados en funciones celulares como el metabolismo del carbono y la fotosíntesis, que tradicionalmente solo se encuentran en organismos celulares", dijo Benjamin Minch, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el Departamento de Biología Marina y Ecología de la Escuela Rosenstiel. "Esto sugiere que los virus gigantes desempeñan un enorme papel en la manipulación del metabolismo de su anfitrión durante la infección e influyen en la biogeoquímica marina".
Los autores utilizaron la supercomputadora Pegasus de la Universidad de Miami en el Instituto Frost de Ciencias de Datos y Computación (IDSC) para procesar y ensamblar grandes metagenomas (que a menudo superan una gigabase por biblioteca), lo que permitió la reconstrucción de cientos de bibliotecas comunitarias microbianas.
"Este estudio nos permitió crear un marco para mejorar las herramientas existentes de detección de nuevos virus, lo que podría contribuir a nuestra capacidad de monitorear la contaminación y los patógenos en nuestras vías fluviales", añadió Minch.
El equipo de investigación descargó datos de secuenciación de ADN de nueve grandes proyectos globales de muestreo oceánico que abarcan de polo a polo. Utilizando BEREN, recuperaron genomas de virus gigantes a partir de los datos. Los genomas se anotaron posteriormente utilizando bases de datos de funciones génicas disponibles públicamente para caracterizar las funciones codificadas por estos virus. Estos genomas se compararon con todos los representantes de virus gigantes disponibles actualmente para identificar nuevas funciones.
El programa BEREN, utilizado para facilitar esta investigación, cubre una necesidad en el campo de la investigación al proporcionar una herramienta integral y fácil de usar para identificar y clasificar virus gigantes en conjuntos de datos de secuenciación. BEREN está disponible para cualquier usuario y se puede descargar en: gitlab.com/benminch1/BEREN
Los hallazgos se han publicado en la revista Nature npj Viruses: Expansion of the genomic and functional diversity of global ocean giant viruses
