Sólo cuando se estresan las células de las algas infectadas, los virus se vuelven mortales
Los científicos han creído durante mucho tiempo que los virus oceánicos siempre matan rápidamente las algas, pero una investigación dirigida por Rutgers muestra que viven en armonía con las algas y los virus les dan un "golpe de gracia" solo cuando las floraciones de algas ya están estresadas y muriendo.
El estudio, publicado en la revista Nature Communications, probablemente cambiará la forma en que los científicos ven las infecciones virales de las algas, también conocidas como fitoplancton, especialmente el impacto de los virus en los procesos del ecosistema como la formación (y disminución) de la floración de algas y el ciclo del carbono y otras sustancias químicas en la Tierra.
"Sólo cuando se estresan las células de las algas infectadas, como cuando se quedan sin nutrientes, los virus se vuelven mortales", dijo el autor principal, Benjamin Knowles, ex investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias Marinas y Costeras de la Facultad de Ciencias Ambientales y Biológicas de la Universidad de Rutgers en New Brunswick y que ahora está en la UCLA. También fue becario postdoctoral en el Instituto de Ciencias de la Tierra, el Océano y la Atmósfera de Rutgers.
"Creemos que este modelo completamente nuevo de infección está muy extendido en los océanos y puede alterar fundamentalmente la forma en que vemos las interacciones anfitrión-virus y el impacto de los virus en los ecosistemas y el ciclo biogeoquímico, ya que va en contra del modelo clásico aceptado desde hace mucho tiempo de que los virus siempre son letales y matan células".
El ciclo biogeoquímico se refiere a nutrientes esenciales como carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, calcio, hierro y agua que circulan por los organismos y el medio ambiente. La alga cocolitófora Emiliania huxleyi fue el foco del estudio como modelo para otros sistemas de virus de algas y es un impulsor central de este proceso.
Imagen: Imagen de microscopio electrónico de barrido de Emiliania huxleyi superpuesta a una imagen de satélite MODIS de una floración de E. huxleyi en el mar de Barents desde el 27 de julio de 2004
Los científicos estudiaron en el laboratorio las interacciones virus-algas y en mini floraciones controladas en las aguas costeras de Noruega. Se enfocaron en la infección viral de una forma de alga que es responsable de generar gran parte del ciclo del oxígeno y el carbono en la Tierra. Un grupo de virus oceánicos llamados cocolitovirus infectan y matan habitualmente a E. huxleyi en más de 1.000 millas cuadradas, que se puede ver desde el espacio a través de satélites de observación de la Tierra.
Los virus eventualmente rompen las células de las algas, contribuyendo a la red alimentaria global al hacer que la energía y la materia orgánica estén disponibles para otros organismos. Pero las células infectadas no mueren de inmediato, descubrieron los científicos. En cambio, las células infectadas se multiplican y florecen a través de decenas de millas de aguas oceánicas y mueren de manera coordinada. Esta dinámica se ha observado de forma rutinaria en estudios anteriores, pero no pudo explicarse por la velocidad a la que los anfitriones de algas y los virus se encuentran en la naturaleza.
"Las algas y los virus tienen un tipo de relación cuasi-simbiótica, lo que permite que tanto las células de las algas como los virus se repliquen felizmente por un tiempo", dijo la autora principal Kay D. Bidle, profesora y oceanógrafa microbiana en el Departamento de Ciencias Marinas y Costeras de Rutgers-New Brunswick y en el Instituto de Ciencias de la Tierra, los Océanos y la Atmósfera.
"Creemos que estas dinámicas recién descubiertas también se aplican en los océanos a otras interacciones entre virus y algas y son fundamentales para el funcionamiento de la infección. Al combinar enfoques experimentales, teóricos y ambientales, nuestro trabajo presenta una plantilla para diagnosticar este tipo de infección en otros sistemas".
La dinámica del virus de las algas tiene importantes implicaciones para el resultado de las infecciones y el flujo de carbono y puede conducir a escenarios en los que el dióxido de carbono se secuestra o almacena en las profundidades del océano en lugar de retenerlo en la parte superior del océano, dijo Bidle. Se necesita más investigación para comprender completamente el alcance de estas dinámicas y sus impactos en los ecosistemas y el ciclo del carbono en los océanos.
Artículo científico: Temperate infection in a virus–host system previously known for virulent dynamics
