la gran idea
Un análisis de material genético en el océano ha identificado miles de virus de ARN previamente desconocidos y ha duplicado la cantidad de filos, o grupos biológicos, de virus que se cree que existen, según un nuevo estudio que nuestro equipo de investigadores publicó en la revista Science.
Los virus de ARN son más conocidos por las enfermedades que causan en las personas, desde el resfriado común hasta el covid-19. También infectan plantas y animales importantes para las personas.
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.
Sin embargo, a diferencia de los humanos y otros organismos formados por células, los virus no tienen tramos cortos únicos de ADN que puedan actuar como lo que los investigadores llaman un código de barras genético. Sin este código de barras, tratar de distinguir diferentes especies de virus en la naturaleza puede ser un desafío.
Para sortear 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, porque desempeña un papel esencial en la forma en que se propagan. Sin embargo, cada virus de ARN tiene ligeras diferencias en el gen que codifica la proteína que puede ayudar a distinguir un tipo de virus de otro.
Entonces, seleccionamos una base de datos global de secuencias de ARN de plancton recopiladas durante el proyecto de investigación global de cuatro años de las expediciones Tara Oceans. El plancton es cualquier organismo acuático que es demasiado pequeño para nadar río arriba. Son una parte vital de las redes alimentarias oceánicas y son anfitriones comunes de los virus de ARN. Nuestro examen finalmente identificó más de 44,000 genes que codifican la proteína del virus.
Nuestro próximo desafío, entonces, fue determinar las conexiones evolutivas entre estos genes. Cuanto más similares eran dos genes, más probable era que los virus con esos genes estuvieran estrechamente relacionados. Debido a que estas secuencias evolucionaron hace mucho tiempo (posiblemente antes de la primera célula), las señales genéticas que indican dónde podrían haberse separado los nuevos virus de un ancestro común se han perdido en 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 hiciera 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 de estas nuevas secuencias reveló geográficamente que dos de los nuevos filos eran particularmente abundantes en vastas regiones oceánicas, con preferencias regionales en regiones templadas. regiones y aguas tropicales (la Taraviricota, llamada así por las expediciones de Tara Oceans) o el Océano Ártico (la Arctiviricota).
Creemos que 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 divergen en la forma en que se replican.
Por qué eso 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 porque pueden infectar una amplia gama de organismos, incluidos los microbios que influyen en los entornos y las redes alimentarias a nivel químico.
Mapear en qué parte del mundo viven estos virus de ARN puede ayudar a arrojar luz sobre 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 crecen las bases de datos genéticas.
Lo que aún no se sabe
A pesar de identificar tantos virus de ARN nuevos, sigue siendo un desafío identificar qué organismos infectan. Actualmente, los investigadores también están limitados principalmente a fragmentos de genomas de virus de ARN incompletos, en parte debido a su complejidad genética y limitaciones tecnológicas.
Nuestros próximos pasos serían averiguar qué tipos de genes pueden faltar y cómo han cambiado con el tiempo. Descubrir estos genes podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo funcionan estos virus.
Esta copia de PTI se distribuyó a través de The Conversation.
