Los científicos descubrieron las «huellas dactilares» de virus misteriosos ocultos en un antiguo grupo de microbios que pueden haber ayudado a impulsar el surgimiento de toda la vida compleja en la Tierra: desde hongos hasta plantas y humanos.
Estos microbios, conocidos como Asgard archaea por la morada de los dioses en la mitología nórdica, acechan en los frígidos sedimentos de las profundidades del océano y en las aguas termales hirvientes, y existieron en la Tierra antes de la primera aparición. eucariota células, que llevan su ADN dentro de un núcleo. Al infectar las arqueas de Asgard, virus puede haber influido en cómo surgieron por primera vez tales formas de vida, e incluso puede haber dado lugar a algunos de los primeros precursores del núcleo, algunos científicos plantean la hipótesis (se abre en una pestaña nueva). Pero hasta ahora, no se habían descubierto virus que infectaran a Asgard.
Ahora, en un trío de estudios publicados el lunes (27 de junio) en la revista Nature Microbiology, los científicos han identificado una gran cantidad de virus que pueden infectar a las antiguas arqueas.
«Estos son los primeros estudios que investigan los virus de las arqueas de Asgard; no se sabía nada antes», dijo Susanne Erdmann, líder del grupo de investigación de virología de las arqueas del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, que no participó en los estudios. . En el futuro, esta línea de investigación puede revelar si los virus estuvieron involucrados en la aparición de células eucariotas en la Tierra y cómo, dijo Erdmann a WordsSideKick.com en un correo electrónico.
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Desempolvando las ‘huellas dactilares’ virales
En la nueva investigación, los científicos buscaron evidencia de infección viral incrustada en el ADN de las arqueas de Asgard. Esta evidencia incrustada viene en forma de fragmentos cortos de ADN viral, llamados «CRISPR espaciadores».
La mayoría de las personas que escuchan el término CRISPR piensan en el famosa herramienta de edición de genes que permite a los científicos manipular fácilmente las secuencias genéticas, dijo Ian Rambo, excandidato a doctorado en el Instituto de Ciencias Marinas de la Universidad de Texas en Austin y primer autor de uno de los Microbiología de la naturaleza (se abre en una pestaña nueva) estudios. Sin embargo, esta herramienta de edición de genes se adaptó originalmente de los mecanismos de defensa naturales de bacterias y arqueas, le dijo a WordsSideKick.com.
El acrónimo «CRISPR» significa «grupos de repeticiones palindrómicas cortas regularmente interespaciadas» y se refiere a una región de ADN formada por secuencias cortas y repetidas con «espaciadores» intercalados entre cada repetición. Las bacterias y las arqueas roban estos espaciadores de los virus que las infectan y, por lo tanto, las células mantienen un banco de memoria de ADN viral que les ayuda a reconocer los virus, en caso de que ataquen nuevamente. «Es un sistema inmunitario adaptativo que recuerda estas infecciones anteriores», dijo Rambo, quien ahora es un becario postdoctoral en el Servicio de Investigación Agrícola del USDA.
Rambo y sus colegas buscaron en la cuenca de Guaymas en el Golfo de California, el cuerpo de agua entre Baja California y México continental, tales espaciadores de ADN en especímenes de arqueas de Asgard recolectados de sedimentos cerca de respiraderos hidrotermales, aproximadamente 1,25 millas (2 kilómetros) debajo de la superficie del agua. El equipo comparó los espaciadores que encontraron con tramos más largos de ADN viral recopilados del entorno de las profundidades marinas.
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«Es bastante fácil secuenciar virus de sedimentos de aguas profundas… pero el desafío es reconocer qué huéspedes infectan estos virus», dijo Mart Krupovic, jefe de la Unidad de Virología Arqueológica del Instituto Pasteur de París y coautor del estudio. otro dos (se abre en una pestaña nueva) estudios (se abre en una pestaña nueva). «La coincidencia de espaciadores CRISPR es el enfoque más conveniente, convincente y confiable para asignar el host».
Al final, el equipo de Rambo descubrió seis virus que infectan dos tipos de arqueas de Asgard, llamadas Lokiarchaeota y Helarchaeota por el dios nórdico Loki y la diosa Hel, respectivamente. Los investigadores nombraron a los virus recién descubiertos en honor a criaturas mitológicas nórdicas, incluido el lobo gigante Fenrir y el dragón Nidhogg.
De manera similar, en un estudio, Krupovic y sus colegas descubrieron dos virus a los que llamaron Huginn y Muninn, en honor a los dos cuervos que sirven como exploradores para el dios nórdico Odín; estos virus fueron descubiertos en un genoma de Asgard extraído de una fuente termal en el Parque Nacional de Yellowstone.
En el estudio final, Krupovic y sus coautores descubrieron virus en sedimentos de aguas profundas recolectados en la península de Shimokita, el cabo nororiental de la isla japonesa de Honshū, así como en otros dos sitios en el Pacífico y uno en el Océano Índico. En estas muestras, encontraron tres grupos de virus a nivel familiar, a los que llamaron por las tres nornas: Wyrd, Verdandi y Skuld, que son seres sobrenaturales que determinan los destinos de los dioses y los mortales en la mitología nórdica.
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Trabajando a partir del ADN viral, los investigadores pudieron inferir qué tipos de proteínas codifican los diversos genes y, por lo tanto, cómo podrían verse y funcionar los virus.
Por ejemplo, los virus llamados Norn Verdandi probablemente tengan colas que se extienden desde sus capas exteriores, o cápsides, y los virus llamados Wyrd probablemente tengan forma de limón, determinaron Krupovic y sus colegas. El equipo de Rambo también encontró evidencia de que los virus Nidhogg pueden secuestrar proteínas clave en sus células huésped que ayudarían a los virus a producir nuevas copias de sí mismos. (Los virus que infectan las células eucariotas secuestran a sus anfitriones de manera similar).
En última instancia, los investigadores solo pudieron descubrir las funciones de algunos de los genes de los virus; Las funciones de la gran mayoría de los genes aún se desconocen, dijo Erdmann. Además, debido a que CRISPR no funciona contra todos los virus, es probable que aún no se hayan descubierto muchos más virus que infecten a Asgard, dijo.
Una forma de encontrar estos virus ocultos sería cultivar arqueas Asgard en el laboratorio y aislar cualquier virus que se encuentre dentro de sus células. «Sin embargo, se ha demostrado que cultivar arqueas de Asgard es muy difícil», señaló Erdmann. Hasta la fecha, sólo un grupo de investigación ha arqueas de Asgard cultivadas con éxito (se abre en una pestaña nueva), y les tomó 12 largos años hacerlo. Eso se debe en parte a que las células de las arqueas tardan semanas en replicarse. (En comparación, la bacteria Escherichia colipor ejemplo, tarda unos 20 minutos, según Science News (se abre en una pestaña nueva)).
Hasta que se puedan cultivar más Asgard en el laboratorio, la combinación de espaciadores CRISPR es probablemente la forma más eficiente de encontrar más virus, dijo Krupovic. Y a medida que se encuentran más y más virus, su papel en la aparición de eucariotas, incluidos los humanos, puede volverse más claro, dijo Rambo a WordsSideKick.com.
Publicado originalmente en Live Science.
