Podría modificar nuestra comprensión de cómo fluyen los nutrientes a través del océano
Las pequeñas criaturas unicelulares que flotan en el océano pueden ser los primeros organismos que se haya confirmado que se alimentan de virus.
Los científicos recogieron los organismos, conocidos como protistas, de las aguas superficiales del Golfo de Maine y el Mar Mediterráneo frente a la costa de Cataluña, España. Encontraron una gran cantidad de ADN viral asociado con dos grupos diversos de protistas, llamados choanozoans y picozoans; las mismas secuencias de ADN aparecieron en muchos miembros de los dos grupos, a pesar de que algunos de estos organismos unicelulares no estaban estrechamente relacionados.
"Sería como organismos tan distantes como los árboles y los humanos, o incluso más distantes que eso", dijo la autora principal Julia Brown, bioinformática del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas en Maine. "Es muy, muy poco probable que esos virus sean capaces de infectar a todos los organismos en los que los encontramos".
Después de realizar una serie de pruebas, Brown y sus colegas concluyeron que los protistas probablemente consumieron los virus como alimento, en lugar de contraerlos por casualidad o ser infectados por ellos. El equipo dice que sus hallazgos podrían cambiar la forma en que pensamos sobre toda la red alimentaria oceánica, la red de quién come quién conecta todo, desde pequeñas bacterias hasta plantas y ballenas azules.
Sin embargo, un experto dijo a Live Science que el estudio no prueba de manera concluyente que los protistas realmente se comieran los virus.
"La detección de secuencias virales en células difícilmente puede responder por sí sola a la pregunta de cómo entraron en la célula estas partículas de virus", dijo Christian Griebler, ecólogo microbiano de agua dulce de la Universidad de Viena, que no participó en el estudio. Se necesitará más trabajo para mostrar cómo y si estos protistas devoran virus y, de ser así, cuánta nutrición obtienen de estos bocadillos microscópicos, dijo.
¿Un nuevo nodo en la red alimentaria?
Se ha demostrado que los protistas, que tienen un núcleo para contener su ADN, conocidos como eucariotas, tomaron ADN viral en el pasado, anotó Griebler. Sin embargo, los científicos no saben mucho en primer lugar sobre cómo las células absorben los virus, dijo.
Los protistas que se alimentan por filtración pueden absorber virus que flotan libremente del agua circundante, o pueden absorber virus que se montan en otras pequeñas partículas de materia en el océano. Además, los virus llamados bacteriófagos infectan las células bacterianas y los protistas que comen bacterias pueden inadvertidamente tomar esos virus, agregó.
Pero queda una gran pregunta sobre cuán importantes pueden ser los virus como fuente de alimento para los protistas que pueden ingerirlos, dijo Brown.
El pequeño número de estudios anteriores sobre el consumo de virus por protistas se llevó a cabo en entornos de laboratorio controlados, "pero estos aislamientos de protistas no representaban lo que abunda en el océano, y no se sacaron conclusiones sobre cuán relevante es para lo que sucede en el mundo real", dijo el autor principal Ramunas Stepanauskas, científico investigador principal del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas.
Para encontrar evidencia del mundo real de protistas comiendo virus, Stepanauskas y su equipo se dirigieron al océano abierto.
En total, el equipo recolectó casi 1.700 protistas individuales del Golfo de Maine y el Mar Mediterráneo; capturaron células pertenecientes a más de 10 grupos diferentes de protistas, aunque los choanozoos y picozoos aparecieron principalmente en muestras de agua del Golfo de Maine. Luego, el equipo envió las muestras de agua a través de un instrumento llamado citómetro de flujo, que clasifica las células que flotan en el agua en función de sus características físicas. A partir de ahí, analizaron el ADN asociado con cada célula clasificada; que incluía el ADN de la propia célula, los microbios adheridos a su superficie y los organismos atrapados dentro del organismo.
Esta técnica de recolección del genoma "no discrimina entre el ADN genómico y cualquier otro ADN que ya esté en la célula, por eso también pudimos ver el ADN viral y cualquier bacteria asociada que pudiera estar allí", dijo Brown.
En general, el ADN viral apareció en aproximadamente el 51% de los protistas del Golfo de Maine y el 35% de los del Mediterráneo, siendo la mayoría de esos virus bacteriófagos o virus que infectan bacterias. Pero dentro de los grupos de choanozoos y picozoos, el 100% de las muestras contenían secuencias de ADN viral, pero poco rastro de ADN bacteriano, en comparación. Esto sugiere que los protistas tomaron los virus, de forma aislada, en lugar de comer bacterias infectadas.
"Vimos elevados niveles de virus en estos dos grupos, y de manera constante en todos los miembros de los grupos", especialmente en comparación con otros protistas, dijo Brown.
Habiendo descartado también la posibilidad de que todos estos protistas estuvieran directamente infectados por virus, el equipo consideró que los virus podrían estar adheridos al exterior de las células o clasificarse accidentalmente con las células mientras estaban en el citómetro de flujo. Pero encontraron que "los niveles de virus que vemos en esas células están por encima del número que se clasificaría por accidente", dijo Brown. Los diferentes niveles de virus entre los diferentes grupos de protistas también hacen que sea poco probable que los patógenos se adhieran a los protistas al azar, agregó.
Todavía algunas incógnitas
A pesar de estos datos, Griebler dijo que todavía hay explicaciones alternativas sobre cómo terminó el ADN viral en los protistas, incluida la posibilidad de que los protistas consumieran células bacterianas infectadas. Para descartar definitivamente esta posibilidad, los autores del estudio tendrían que comprobar si las secuencias virales encontradas en los protistas también aparecen abundantes en las células bacterianas y con qué frecuencia esas células bacterianas aparecen en los vientres celulares de los protistas, dijo. Además, si estos virus representan una fuente de alimento, aún debe calcularse la cantidad de nutrientes que proporcionan los virus, agregó Griebler.
"Un cálculo del reverso del sobre revela que una célula protozoaria que come partículas de virus en lugar de células bacterianas necesita absorber 100 (o más) partículas de virus para obtener la misma cantidad de carbono al comer una célula bacteriana", anotó. "Parece muy poco probable que los protozoos", protistas eucariotas, "puedan cubrir su demanda de carbono y nutrientes con una dieta de virus".
Imagen: Red alimentaria microbiana marina con flechas que indican el flujo de carbono. La flecha roja resalta el papel propuesto de los virus como vínculo entre virus y protistas fagotróficos.
Dicho esto, aunque se sabe que los choanozoos consumen bacterias, la dieta de los picozoos sigue siendo algo misteriosa. Un informe, publicado en 2007 en la revista PLOS ONE, encontró que el aparato de alimentación de los picozoos es demasiado pequeño para capturar células bacterianas, pero lo suficientemente grande como para engullir partículas de menos de 0.000006 pulgadas (150 nanómetros) de diámetro, que podrían incluir virus.
"Los picozoos son un grupo realmente misterioso de protistas en el océano", señaló Stepanauskas. Pueden constituir hasta el 15% de una comunidad protista determinada, especialmente en las aguas costeras, por lo que saber si los picozoos devoran virus podría modificar nuestra comprensión de cómo fluyen los nutrientes a través del océano en general, dijo.
"Si se combina la biomasa de protistas marinos o virus marinos, esa biomasa es mucho mayor que todas las ballenas juntas", dijo Stepanauskas. "Los organismos más grandes que vemos a simple vista dependen totalmente de los organismos microscópicos" para enviar nutrientes a través de la red alimentaria.
Descubrir que los virus no solo infectan las células, sino que podrían verse como un nodo crítico en la red alimentaria representa "una forma diferente de pensar", agregó. Al ingerir virus, los protistas podrían enviar efectos en cadena a través de todo el ecosistema marino, tanto al limitar la cantidad de virus disponibles para infectar células bacterianas como al trasladar los nutrientes de los virus a niveles más altos de la red alimentaria, dijo Brown.
Los hallazgos ha sido publicados en línea hoy (24 de septiembre de 2020) en la revista Frontiers in Microbiology: Single Cell Genomics Reveals Viruses Consumed by Marine Protists
