El análisis de material genético de los océanos ha permitido descubrir miles de virus de ARN hasta ahora desconocidos.
Los virus de ARN pueden causar enfermedades mortales, pero también desempeñan un papel vital en los ecosistemas alimentarios y ambientales.
Una de las cepas recién descubiertas podría ser el eslabón perdido en la evolución de los virus de ARN que los investigadores llevaban mucho tiempo buscando.
Su descubrimiento podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se desarrolló la vida temprana en la Tierra.
La idea principal
Según un nuevo estudio, un análisis del material genético del océano ha identificado miles de virus de ARN hasta ahora desconocidos y ha duplicado el número de filos, o grupos biológicos, de virus que se creía que existíannuestro equipo de investigadores ha publicado en la revista Science.
Los virus de ARN son más conocidos por las enfermedades que causan en las personas, desde el resfriado común hasta la COVID-19. También infectan a plantas y animales importantes para las personas.
Estos virus llevan su información genética en el ARN, en lugar de en el ADN. Los virus de ARN evolucionan a un ritmo mucho más rápido que los virus de ADN. Mientras que los científicos han catalogado cientos de miles de virus de ADN en sus ecosistemas naturales, los virus de ARN han sido relativamente poco estudiados.
Sin embargo, a diferencia de los seres humanos y otros organismos compuestos por células, los virus carecen de tramos cortos de ADN únicos que puedan servir como lo que los investigadores llaman un código de barras genético. Sin este código de barras, puede resultar difícil distinguir distintas especies de virus en la naturaleza.
Para superar esta limitación, decidimos identificar el gen que codifica una proteína concreta que permite a un virus replicar su material genético. Es la única proteína que comparten todos los virus de ARN, porque desempeña un papel esencial en su propagación. Sin embargo, cada virus de ARN presenta pequeñas diferencias en el gen que codifica la proteína, lo que puede ayudar a distinguir un tipo de virus de otro.
Así que examinamos una base de datos mundial de secuencias de ARN del plancton recogido durante el proyecto de investigación mundial de cuatro años de las expediciones Tara Oceans. El plancton está formado por organismos acuáticos demasiado pequeños para nadar contra la corriente. Es una parte vital de las redes tróficas oceánicas y alberga con frecuencia virus de ARN. En última instancia, nuestro análisis identificó más de 44.000 genes que codifican la proteína viral.
Nuestro siguiente reto fue determinar las relaciones evolutivas entre estos genes. Cuanto más similares eran dos genes, más probable era que los virus que los tenían estuvieran estrechamente emparentados. Como estas secuencias habían evolucionado hace muchísimo tiempo (posiblemente antes de la primera célula), las señales genéticas que indicaban dónde podrían haberse separado nuevos virus de un ancestro común se habían perdido con el paso del tiempo. Sin embargo, una forma de inteligencia artificial llamada aprendizaje automático nos permitió organizar sistemáticamente estas secuencias y detectar diferencias de manera más objetiva que si la tarea se hubiera realizado manualmente.
Identificamos un total de 5.504 nuevos virus marinos de ARN y duplicamos el número de filos conocidos de virus de ARN, de cinco a 10. La cartografía geográfica de estas nuevas secuencias reveló que dos de los nuevos filos eran especialmente abundantes en vastas regiones oceánicas, con preferencias regionales por las aguas templadas y tropicales (Taraviricota, llamado así por las expediciones Tara Oceans) o por el océano Ártico (Arctiviricota).
Creemos que Taraviricota podría ser el eslabón perdido en la evolución de los virus de ARN que los investigadores llevan mucho tiempo buscando: conecta dos ramas conocidas distintas de virus de ARN que divergieron en la forma de replicarse.
Por qué es importante
Estas nuevas secuencias ayudan a los científicos a comprender mejor tanto la historia evolutiva de los virus de ARN como 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 desempeñan un papel vital en los ecosistemas porque pueden infectar una amplia variedad de organismos, incluidos microbios que influyen en los entornos y las redes tróficas a nivel químico.
Cartografiar dónde viven estos virus de ARN en el mundo puede ayudar a aclarar cómo afectan a los organismos que impulsan muchos de los procesos ecológicos que rigen nuestro planeta. Nuestro estudio también ofrece herramientas mejoradas que pueden ayudar a los investigadores a catalogar nuevos virus a medida que crecen las bases de datos genéticas.
Qué se desconoce todavía
A pesar de haber identificado tantos virus de ARN nuevos, sigue siendo difícil determinar qué organismos infectan. Además, actualmente los investigadores están limitados principalmente a fragmentos de genomas incompletos de virus de ARN, en parte debido a su complejidad genética y a las limitaciones tecnológicas.
Nuestros próximos pasos serían averiguar qué tipos de genes podrían faltar y cómo han cambiado con el tiempo. Descubrir estos genes podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo funcionan estos virus.
