Ciencias. Virus marinos ‘materia oscura’ que afectan el clima

Los océanos están dominados por comunidades de plancton (1) esenciales para la continuación de la vida en la Tierra. Al producir energía y materia orgánica a través de la fotosíntesis, generan tanto oxígeno y absorben dióxido de carbono como los árboles en los bosques. El plancton también se encuentra en la base de la cadena alimentaria marina y, por lo tanto, indirectamente terrestre.

En el corazón de la bomba biológica de carbono

Su influencia es necesaria porque controla los ciclos biogeoquímicos de nuestro planeta, es decir, los procesos de transporte y transformación de un elemento químico (por ejemplo, el carbono) entre los grandes reservorios de nuestro planeta: la Tierra (la geosfera), el aire (la atmósfera) y los océanos (la hidrosfera).

Entonces, el plancton aparece en el corazón de la bomba biológica de carbono. Su actividad determina si el dióxido de carbono disuelto es absorbido por la biomasa (secuestrado en las profundidades cuando muere el plancton), reciclado en las aguas superficiales o liberado a la atmósfera. Sin embargo, estos plancton son sensibles a las infecciones virales…

símbolo de cotizaciónLa muerte masiva de células conduce a la «nieve» hecha de carbono, que cae al fondo del océano. chris jugador de bolos biología

En el mundo de la microbiología marina, los virus de ADN son cada vez más conocidos. Afectan a los microorganismos marinos y por tanto a los ciclos biogeoquímicos asociados a ellos. Pero otros virus marinos, esta vez virus ARN (Sars-CoV-2, por ejemplo, virus ARN) son menos conocidos a pesar de su abundancia en el océano.

La célula viva permanece en la superficie.

No sabemos mucho sobre estos virus que llamamos «materia oscura» del océano. Su diversidad y su papel en los ecosistemas marinos no se conocen por completo, explica Chris Bowler, Jefe del Laboratorio de Genómica de Algas y Plantas de la Ecole Normale Superior de París. Él y sus colegas de todo el mundo participaron en un estudio publicado recientemente en la revista Science (2), cuyo objetivo era caracterizar los primeros virus de ARN marinos.

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Para ello, los investigadores utilizaron muestras extraídas de la expedición Tara Ocean entre 2009 y 2013. ¿Por qué diez años después? «La caracterización de los virus de ARN es mucho más compleja que la caracterización de los virus de ADN. Fueron nuestros colegas en los Estados Unidos quienes desarrollaron métodos para hacerlo. Desarrollaron protocolos para estudiarlos», continúa Chris Buller. Tanto es así que en sus publicaciones se distinguieron 5500 virus ARN diferentes. Los virus afectan el ciclo del carbono al infectar organismos fotosintéticos.
A través de este ciclo, el carbono se transporta desde la atmósfera hasta el fondo del océano. La célula viva permanece en la superficie. Cuando el virus «mata a la célula huésped, explota y el carbono capturado durante la fotosíntesis se libera al medio ambiente. Esta muerte celular masiva puede provocar una acumulación de materia orgánica, compuesta por carbono, y generar lo que se denomina «nieve marina» que caerá al fondo del océano”, identifica el investigador.

Así es, entre otras cosas, cómo los virus de ARN afectan el ciclo del carbono y, por lo tanto, el cambio climático. Pero aún se desconoce el dato de que esta publicación esté completa. Estos perfiles proporcionan una hoja de ruta para estudiar los virus de ARN en la naturaleza y su papel en la evolución de la vida en la Tierra (lea la ‘Presentación’ a continuación).

(1) El término plancton se refiere a todos los organismos que han permitido que las corrientes se los lleven.
(2) “Diversidad y huella ecológica de los virus de ARN oceánicos globales”, “The Science”, 2022.

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Punto de vista

«Virus marinos de ARN nuevos para la ciencia»

Chris Bowler, biólogo, director de investigación del CNRS y de la ENS, jefe del Laboratorio de Genómica de Algas y Plantas.

¿Cómo se comportan los virus de ARN?

Están cerca de los virus de ADN. Sólo cambia la herencia genética. En cuanto a la infección, el curso es muy similar. No son más «malos» que los virus de ADN. En humanos, el VIH y la influenza o el SARS-CoV-2 se consideran virus de ARN. Ellos «aman» a la gente. No hay discriminación ni sesgo en las interacciones con los anfitriones.

¿Existe un vínculo directo entre los virus y el monóxido de carbono?2?

No, el vínculo es indirecto, positivo o negativo. Al infectar organismos involucrados en la fotosíntesis, matar células y causar «nieve marina», el carbono puede transportarse al fondo del océano.

Si el organismo afectado es grande, es probable que la contribución a la transferencia de carbono al fondo del océano sea mayor porque los organismos son más pesados ​​y se hundirán. Así, las diatomeas (microalgas) son 1000 veces más grandes que las bacterias. Entonces, un virus que infecta una bacteria o una diatomea tendrá efectos muy diferentes porque la cantidad de carbono emitida es diferente.

Pero, de la misma manera, al matar células, hay menos fotosíntesis y por lo tanto se absorbe menos carbono, que es la desventaja. Aunque los virus no realizan la fotosíntesis, aunque los virus no están vivos, tienen el potencial de influir en el ciclo del carbono y, por lo tanto, en el cambio climático.

¿No se infectan todos los organismos de la misma manera?

Carecemos de modelos de huésped/patógeno para estudiar la infección in vitro. Hemos descrito 5500 tipos de virus de ARN, pero no está claro quién infecta a quién. ¿Algas, zooplancton, peces? Todavía tenemos que desarrollar técnicas para comprender mejor estas interacciones. Podemos cultivar diatomeas, encontrar los virus que las infectan, caracterizarlas y comprender mejor los procesos.

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Además, la gran mayoría de los virus de ARN marinos son nuevos para la ciencia. Probablemente representan cepas muy antiguas, diferentes de los virus de ARN «clásicos» que conocemos. Vemos el pleno desarrollo de la vida en la Tierra al estudiar estos virus.

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