Funcionarían como un mecanismo de control natural de la proliferación de algas
Cada primavera, cuando sale el sol en el Ártico después de meses de oscuridad, regresa la vida. Los osos polares emergen de sus guaridas invernales, el charrán ártico regresa de su largo viaje hacia el sur y los bueyes almizcleros caminan hacia el norte.
Pero los animales no son la única vida que despierta el sol primaveral. Las algas que permanecen latentes sobre el hielo comienzan a florecer en primavera, ennegreciendo grandes áreas del hielo.
Cuando el hielo se ennegrece, disminuye su capacidad para reflejar el sol y esto acelera el derretimiento del hielo. El aumento del derretimiento exacerba el calentamiento global.
Pero los investigadores podrían haber encontrado una manera de controlar el crecimiento de algas en la nieve y tal vez, a largo plazo, reducir el derretimiento de parte del hielo. La post doctorada Laura Perini del Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad de Aarhus y sus colegas, que viven en el hielo junto a las algas, han encontrado virus gigantes.
Ella sospecha que los virus se alimentan de las algas de la nieve y podrían funcionar como un mecanismo de control natural de la proliferación de algas.
"No sabemos mucho sobre los virus, pero creo que podrían ser útiles como una forma de aliviar el derretimiento del hielo causado por la proliferación de algas. Qué tan específicos son y qué tan eficientes serían, aún no lo sabemos. Pero al explorarlos más a fondo, esperamos responder algunas de esas preguntas", dice Perinidice Perini.
Más grandes que las bacterias
Los virus normalmente son mucho más pequeños que las bacterias. Los virus normales miden entre 20 y 200 nanómetros, mientras que una bacteria típica mide entre 2 y 3 micrómetros. En otras palabras, un virus normal es aproximadamente 1.000 veces más pequeño que una bacteria.
Pero ese no es el caso de los virus gigantes. Los virus gigantes crecen hasta un tamaño de 2,5 micrómetros. Eso es más grande que la mayoría de las bacterias.
Pero los virus gigantes no sólo son más grandes en tamaño. Su genoma es mucho más grande que el de los virus normales. Los bacteriófagos (bacterias que infectan virus) tienen entre 100.000 y 200.000 letras en su genoma. Los virus gigantes tienen alrededor de 2.500.000.
Imagen: Parte de la capa de hielo de Groenlandia con hielo ennegrecido causado por algas. Crédito: Shunan Feng
Nunca antes encontrados en el hielo
Los virus gigantes se descubrieron por primera vez en 1981, cuando los investigadores los encontraron en el océano. Estos virus se especializan en infectar algas verdes en el mar. Más tarde, se encontraron virus gigantes en el suelo terrestre e incluso en humanos.
Pero es la primera vez que se encuentran virus gigantes viviendo en la superficie del hielo y la nieve dominados por microalgas, explica Perini.
"Analizamos muestras de hielo oscuro, nieve roja y agujeros de fusión (crioconita). Tanto en el hielo oscuro como en la nieve roja encontramos firmas de virus gigantes activos. Y esa es la primera vez que se encuentran en la superficie del hielo y la nieve que contienen una gran abundancia de microalgas pigmentadas", dice.
Hace unos años todo el mundo pensaba que esta parte del mundo era árida y carente de vida. Pero hoy sabemos que allí viven varios microorganismos, incluidos los virus gigantes.
"Hay todo un ecosistema que rodea a las algas. Además de bacterias, hongos filamentosos y levaduras, hay protistas que se comen las algas, diferentes especies de hongos que las parasitan y los virus gigantes que encontramos que las infectan. Para comprender los controles biológicos que actúan sobre la proliferación de algas, necesitamos estudiar estos tres últimos grupos", continúa Perini.
Aunque los virus son gigantes, no pueden verse a simple vista. Perini ni siquiera los ha visto todavía con un microscopio óptico. Pero espera hacerlo en el futuro.
"La forma en que descubrimos los virus fue analizando todo el ADN de las muestras que tomamos. Al examinar este enorme conjunto de datos en busca de genes marcadores específicos, encontramos secuencias que tienen una gran similitud con los virus gigantes conocidos", explica.
Para asegurarse de que el ADN viral no procediera de microorganismos muertos hace mucho tiempo, sino de virus vivos y activos, el equipo también extrajo todo el ARNm de la muestra.
Cuando se activan las secuencias del ADN que forman los genes, se transcriben en piezas monocatenarias llamadas ARNm. Estas piezas funcionan como recetas para construir las proteínas que necesita el virus. Si están presentes, el virus está vivo.
"En el ARNm total secuenciado de las muestras, encontramos los mismos marcadores que en el ADN total, por lo que sabemos que han sido transcritos. Esto significa que los virus están vivos y activos en el hielo", dice Perini.
Imagen: Una de las muestras en las que Laura Perini encontró virus gigantes. A primera vista parece agua sucia, pero la bolsa está llena de microorganismos, entre ellos las algas que oscurecen el hielo. Crédito: Laura Perini
ADN y ARN en virus
En el centro de los virus gigantes hay un grupo de ADN. Ese ADN contiene toda la información genética o recetas necesarias para crear proteínas, los compuestos químicos que realizan la mayor parte del trabajo en el virus.
Pero para poder utilizar esas recetas, el virus debe transcribirlas de ADN bicatenario a ARNm monocatenario.
Los virus normales no pueden hacer eso. En cambio, tienen hebras de ARN flotando en la célula esperando ser activadas cuando el virus infecta un organismo y secuestra sus instalaciones de producción celular.
Los virus gigantes pueden hacerlo por sí mismos, lo que los diferencia mucho de los virus normales.
Mientras que en las muestras se puede encontrar ADN de virus muertos, el ARNm se descompone mucho más rápido. Por tanto, el ARNm es un marcador importante de la actividad viral. En otras palabras, las recetas de ARNm de determinadas proteínas muestran que los virus están vivos y coleando.
No se sabe exactamente cómo funcionan
Debido a que los virus gigantes son un descubrimiento relativamente nuevo, no se sabe mucho sobre ellos. A diferencia de la mayoría de los otros virus, tienen muchos genes activos que les permiten reparar, replicar, transcribir y traducir el ADN.
Pero no se sabe por qué es así ni exactamente para qué lo utilizan.
"No podemos vincular exactamente a qué hospedadores infectan los virus gigantes. Algunos de ellos pueden estar infectando a protistas mientras que otros atacan a las algas de la nieve. Simplemente no podemos estar seguros todavía", dice Perini.
Está trabajando arduamente para descubrir más sobre los virus gigantes y pronto se publicarán más investigaciones.
"Seguimos estudiando los virus gigantes para aprender más sobre sus interacciones y cuál es exactamente su papel en el ecosistema. A finales de este año publicaremos otro estudio científico con más información sobre virus gigantes que infectan una microalga cultivada que prospera en la superficie del hielo de la capa de hielo de Groenlandia", concluye.
Los hallazgos se publican en la revista Microbiome: Giant viral signatures on the Greenland ice sheet
