Hay 10 veces más virus en el océano que bacterias
El organismo más común en los océanos, y posiblemente en todo el planeta, es una familia de bacterias marinas unicelulares llamadas SAR11. Estos organismos a la deriva se ven como pequeñas gominolas y han evolucionado para competir con otras bacterias por la escasez de recursos en los océanos.
Ahora sabemos que este grupo de organismos prospera a pesar de, o tal vez por, la capacidad de albergar virus en su ADN.
Los oceanógrafos de la Universidad de Washington descubrieron que la bacteria que domina el agua de mar, conocida como Pelagibacter o SAR11, alberga un virus único. El virus es de un tipo que pasa la mayor parte del tiempo inactivo en el ADN del anfitrión, pero ocasionalmente entra en erupción para infectar otras células, lo que puede llevar consigo parte del material genético de aquel.
"Muchas bacterias tienen virus que existen en sus genomas. Pero la gente no los había encontrado en los organismos más abundantes del océano", dijo el coautor Robert Morris, profesor asociado de oceanografía de la Universidad de Washington. "Sospechamos que probablemente sea común, o más común de lo que pensábamos, simplemente nunca lo habíamos visto".
La estrategia de supervivencia en dos frentes de este virus difiere de otras similares que se encuentran en otros organismos. El virus se esconde en el ADN del anfitrión y se copia a medida que las células se dividen, pero por razones que aún no se conocen bien, también se replica y se libera de otras células.
El nuevo estudio muestra que hasta el 3% de las células SAR11 (imagen derecha) pueden hacer que el virus se multiplique y divida, o lise, la célula, un porcentaje mucho mayor que para la mayoría de los virus que habitan el genoma de un anfitrión. Esto produce una gran cantidad de virus libres y podría ser clave para su supervivencia.
"Hay 10 veces más virus en el océano que bacterias", dijo Morris. "Es importante comprender cómo se mantienen esos grandes números. ¿Cómo sobrevive un virus? Si matas a tu anfitrión, ¿cómo encuentras a otro anfitrión antes de degradarte?"
El estudio podría impulsar una investigación básica que podría ayudar a aclarar las interacciones virus-anfitrión en otros entornos.
"Si estudias un sistema en bacterias, que es más fácil de manipular, entonces puedes resolver los mecanismos básicos", dijo Morris. "No es demasiado difícil decir que eventualmente podría ayudar en aplicaciones biomédicas".
El grupo de oceanografía de la UW había publicado un artículo anterior en 2019 que analizaba cómo usa azufre el fitoplancton marino, incluido el SAR11. Eso permitió a los investigadores cultivar dos nuevas cepas del organismo que habita en el océano y analizar una cepa, NP1, con las últimas técnicas genéticas.
La coautora principal, Kelsy Cain (imagen de abajo), recolectó muestras de la costa de Oregón durante un crucero de investigación en julio de 2017. Diluyó el agua de mar varias veces y luego usó una sustancia que contiene azufre para hacer crecer las muestras en el laboratorio, un proceso difícil para los organismos que prefieren existir en el agua de mar.
Luego, el equipo secuenció el ADN de esta cepa en el centro de secuenciación UW PacBio en Seattle.
"En el pasado obtuvimos un genoma completo al primer intento", dijo Morris. "Este no hizo eso, y fue confuso porque es un genoma muy pequeño".
Los investigadores encontraron que un virus estaba complicando la tarea de secuenciar el genoma. Luego descubrieron que un virus no estaba solo en esa cepa.
"Cuando fuimos a cultivar el cultivo de control NP2, he aquí, había otro virus. Fue sorprendente cómo no se podía escapar de un virus", dijo Cain, quien se graduó en 2019 con una licenciatura en oceanografía de la Universidad de Washington y ahora trabaja en un laboratorio de investigación de la UW.
Los experimentos de Cain mostraron que el cambio del virus a células que se replican y explotan es más activo cuando las células se ven privadas de nutrientes, lisando hasta el 30% de las células huésped. Los autores creen que los genes bacterianos que se unen a los virus podrían ayudar a otros SAR11 a mantener su ventaja competitiva en condiciones pobres en nutrientes.
"Queremos entender cómo ha contribuido eso a la evolución y la ecología de la vida en los océanos", dijo Morris.
El estudio publicado en mayo en Nature Microbiology podría conducir a una nueva comprensión de las estrategias de supervivencia viral: Lysogenic host–virus interactions in SAR11 marine bacteria
