updated 1:27 PM CET, Dec 5, 2016

La enorme diversidad viral en una gota de agua de mar

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virus al microscopio

Por primera vez asocian un virus con su bacteria huésped

Las líneas entre los tipos de virus en la naturaleza son menos borrosas de lo que se pensaba

Una expedición de pesca de proporciones microscópicas dirigida por ecologistas de la Universidad de Arizona (UA) reveló que las líneas entre los tipos de virus en la naturaleza son menos borrosas de lo que se pensaba.

Usando como "cebo" bacterias cultivadas en laboratorio, un equipo de científicos dirigido por Matthew Sullivan ha secuenciado los genomas completos y parciales de unos 10 millones de virus de una muestra de agua de mar en un solo experimento.

El estudio, publicado en línea el 14 de julio por la revista Nature, reveló que los genomas de los virus en los ecosistemas naturales se dividen en categorías más diferenciadas de lo que se pensaba anteriormente. Esto permite por primera vez a los científicos a reconocer poblaciones reales de los virus en la naturaleza.

laboratorio móvil en el buque Western Flyer"Se podía contar el número de virus de un terreno o de una muestra de agua en un microscopio, pero tenemos idea de los huéspedes que infectan o como son sus genomas", dijo Sullivan, profesor asociado en el Department of Ecology and Evolutionary Biology de la UA y miembro del Instituto BIO5 de la UA. "Nuestro nuevo enfoque enlaza por primera vez esos mismos virus a sus células huésped. De este modo, tenemos acceso a los genomas virales de una manera que abre una ventana a los roles que estos virus juegan en la naturaleza".

El equipo de Sullivan desarrolló un nuevo enfoque llamado etiquetado viral, que utiliza los huéspedes bacterianos cultivados como "cebo" para pescar los virus que infectan a ese huésped. Entonces, los científicos aíslan el ADN de los virus y descifran su secuencia.

"En lugar de un tipo continuo, encontramos por lo menos 17 tipos distintos de virus en una sola muestra de agua de mar del Océano Pacífico, incluyendo varios que son nuevis para la ciencia - todos asociados con un único huésped 'cebo' utilizado en el experimento", dijo Sullivan.

La investigación establece las bases para un sistema de identificación de las poblaciones de virus basado en el genoma, lo cual es fundamental para el estudio de la ecología y la evolución de los virus en la naturaleza.

"Antes de nuestro estudio predominó la opinión de que las secuencias del genoma de los virus en un entorno o ecosistema determinado forman un continuo", dijo Sullivan. "En otras palabras, las líneas entre los diferentes tipos de virus aparen borrosas, lo que impedía a los científicos que querían evaluar la diversidad de los virus en la naturaleza reconocer y contar los distintos tipos de virus cuando se muestrearon".

Li Deng"Los microbios son ahora reconocidos como motores de los motores biogeoquímicos que alimentan la Tierra, y los virus que infectan controlan estos procesos mediante la transferencia de genes entre los microbios, matándolos en gran número y reprogramando su metabolismo", explicó la autora principal del estudio, Li Deng, una ex investigadora postdoctoral en el laboratorio de Sullivan, que ahora es investigadora científica del Centro de Investigación de Helmholtz para la Salud Ambiental en Neuherberg, Alemania. "Nuestro estudio ofrece por primera vez la metodología necesaria para que coincidan los virus con sus microbios huéspedes en la escala pertinente a la naturaleza".

Conseguir una asociación en la diversidad de virus que infectan a un huésped en particular es crítica más allá de las ciencias ambientales, dijo Deng, y tiene implicaciones para la comprensión de cómo afectan los virus a los agentes patógenos que causan enfermedades humanas, lo que a su vez es relevante para el diseño de vacunas y la terapia con medicamentos antivirales.

Sullivan estima que aún no han sido cultivados en el laboratorio hasta un 99 por ciento de los microbios que pueblan los océanos e impulsan procesos globales como el ciclo de nutrientes y el clima, lo que hace que sus virus sean inaccesibles.

"Por primera vez podemos contar los tipos de virus", explicó, "y podemos hacer preguntas como '¿Qué virus es más abundante en un ambiente que otro?' Además, la información genómica nos da una manera de inferir lo que un virus puede hacer en su huésped bacteriano".

El estudio se benefició de la colaboración de Joshua Weitz, profesor asociado y ecologista teórico en el Instituto de Tecnología de Georgia que pasó un tiempo como investigador visitante en el laboratorio de Sullivan.

Los nuevos datos ayudan a los científicos como Weitz a desarrollar nuevos conceptos y teorías sobre cómo interactúan los virus y las bacterias en la naturaleza.

"Este nuevo método proporciona increíblemente nuevos datos de la secuencia de los virus asociados a un huésped en particular", explica Weitz. "El trabajo es fundamental para el desarrollo de un medio para contar las poblaciones basadas en el genoma, lo que sirve como material de partida para los modelos de predicción de cómo interactúan los virus con sus microbios hospedadores. Ahora podemos mapear las poblaciones virales con sus genomas, proporcionando información acerca de lo que son y lo que hacen".

Artículo científico: Viral tagging reveals discrete populations in Synechococcus viral genome sequence space