Este artículo fue publicado originalmente en The Conservation.
la gran idea
Un análisis de material genético en el océano identificó miles de virus de ARN previamente desconocidos y duplicó la cantidad de filos, o grupos biológicos, de virus que se creía que existían, según un nuevo estudio que nuestro equipo de investigadores publicados en la revista Science .
Los virus de ARN son mejor conocidos por las enfermedades que causan en los humanos, desde el resfriado común hasta el COVID-19. También infectan plantas y animales importantes para los humanos.
Estos virus llevan su información genética en el ARN, en lugar del ADN. Los virus de ARN evolucionan a un ritmo mucho más rápido que los virus de ADN. Si bien los científicos han catalogado cientos de miles de virus de ADN en sus ecosistemas naturales, los virus de ARN han sido relativamente poco estudiados.
Hay más virus ARN en los océanos de lo que los investigadores pensaban anteriormente. Guillermo Domínguez Huerta,
Sin embargo, a diferencia de los humanos y otros organismos celulares, los virus carecen de tramos cortos únicos de ADN que podrían actuar como lo que los investigadores llaman un " código de barras genético" . Sin este código de barras, puede ser difícil tratar de distinguir entre diferentes especies de virus en la naturaleza.
Para eludir esta limitación, decidimos identificar el gen que codifica una proteína particular que permite que un virus replique su material genético. Es la única proteína que comparten todos los virus de ARN, ya que desempeña un papel fundamental en la forma en que se propagan. Sin embargo, cada virus de ARN tiene pequeñas diferencias en el gen que codifica la proteína que puede ayudar a distinguir un tipo de virus de otro.
Por lo tanto, examinamos una base de datos global de secuencias de ARN de plancton recopiladas durante el proyecto de investigación global de cuatro años las expediciones Tara Oceans . El plancton son organismos acuáticos demasiado pequeños para nadar contra la corriente. Son una parte vital de las redes alimentarias oceánicas y son anfitriones comunes de los virus de ARN. Nuestra evaluación finalmente identificó más de 44 000 genes que codifican la proteína viral.
Por lo tanto, nuestro próximo desafío fue determinar las conexiones evolutivas entre estos genes. Cuanto más similares eran los dos genes, más estrechamente relacionados estaban los virus con esos genes. Debido a que estas secuencias habían evolucionado hace tanto tiempo (quizás antes de la primera célula ), los paneles genéticos que indicaban dónde podrían haberse separado los nuevos virus de un ancestro común se habían perdido con el tiempo. Sin embargo, una forma de inteligencia artificial llamada aprendizaje automático nos permitió organizar sistemáticamente estas secuencias y detectar las diferencias de manera más objetiva que si la tarea se realizara manualmente.
Identificamos un total de 5504 nuevos virus de ARN marinos y duplicamos el número de filos de virus de ARN conocidos de cinco a 10. El mapeo geográfico de estas nuevas secuencias reveló que dos de los nuevos filos eran particularmente abundantes en vastas regiones oceánicas, con preferencias regionales en aguas templadas y tropicales (la Taraviricota , llamada así por las expediciones de los océanos de tara) o el Océano Ártico ( la Arctiviricota ) .
Taraviricota puede ser el eslabón perdido en la evolución de los virus de ARN que los investigadores han buscado durante mucho tiempo, conectando dos ramas diferentes conocidas de virus de ARN que han divergido en la forma en que se replican .
Por qué importa
Estas nuevas secuencias ayudan a los científicos a comprender mejor no solo la historia evolutiva de los virus de ARN, sino también la evolución de la vida temprana en la Tierra.
Como ha demostrado la pandemia de COVID-19, los virus de ARN pueden causar enfermedades mortales. Pero los virus de ARN también juegan un papel vital en los ecosistemas , ya que pueden infectar una amplia gama de organismos, incluidos los microbios que influyen en los entornos y las redes alimentarias a nivel químico.
Mapear dónde viven estos virus de ARN en todo el mundo puede ayudar a aclarar cómo afectan a los organismos que impulsan muchos de los procesos ecológicos que hacen funcionar nuestro planeta. Nuestro estudio también proporciona herramientas mejoradas que pueden ayudar a los investigadores a catalogar nuevos virus a medida que se expanden las bases de datos genéticas.
Los virus hacen más que solo causar enfermedades.
Lo que aún no se sabe
A pesar de la identificación de tantos virus ARN nuevos, sigue siendo difícil determinar los organismos que infectan. Actualmente, los investigadores también están limitados a la mayoría de los fragmentos incompletos del genoma de los virus de ARN, en parte debido a su complejidad genética y limitaciones tecnológicas.
Nuestros próximos pasos serían determinar qué tipos de genes pueden faltar y cómo han cambiado con el tiempo. Encontrar estos genes podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo funcionan estos virus.
Autores
Guillermo Domínguez Huerta
Consultor Científico en Microbiología, Ohio State University
Ahmad Zayed
Investigador Científico en Microbiología, Universidad Estatal de Ohio
james wainaina
Investigador Postdoctoral Asociado en Microbiología, Ohio State University
Matthew Sullivan
Profesor de Microbiología, Universidad Estatal de Ohio
Publicado el 11-04-2022 16:51
Comentarios