En la Universidad de Innsbruck, los científicos han descubierto más de 30.000 virus utilizando el grupo informático de alto rendimiento «Leo» y un sofisticado trabajo de detective. Los virus se esconden en el ADN de los organismos unicelulares. En algunos casos, hasta el 10 % del ADN microbiano consiste en virus integrados.
Durante un estudio a gran escala de microbios unicelulares complejos, el Dr. Christopher Bellas, Marie-Sophie Plakolb y el Prof. Ruben Sommaruga del Departamento de Ecología de la Universidad de Innsbruck hicieron un descubrimiento inesperado. Integrado en el genoma de los microbios, encontraron el ADN de más de 30.000 virus previamente desconocidos. Este ADN «oculto» puede permitir la replicación de virus completos y funcionales en la célula huésped.
«Nos sorprendió mucho la cantidad de virus que encontramos a través de este análisis», dice Bellas. «En algunos casos, hasta el 10% del ADN de un microbio resultó estar formado por virus ocultos». Estos virus no parecen dañar a sus anfitriones. Por el contrario, algunos pueden incluso protegerlos. Muchos parecen ser similares a los llamados virófagos. Estos virus infectan y destruyen otros virus dañinos que infectan a su célula huésped.
El estudio, financiado por el Austrian Science Fund (FWF), fue publicado en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) y se llevó a cabo en colaboración con investigadores del Instituto Max Planck de Investigación Médica y la Universidad de Groningen.
Los virus como protectores
Desde las bacterias hasta los humanos, todas las formas de vida están continuamente infectadas con virus. Algunos están constantemente presentes, pero solo ocasionalmente desencadenan síntomas, como el virus del herpes en humanos. Otros se esconden aún más profundamente, convirtiéndose en parte del ADN de su huésped. Este estudio encontró que muchos de los abundantes organismos eucariotas (complejos) unicelulares de la Tierra están repletos de virus. Estos organismos se encuentran en todas partes e incluyen abundantes algas en lagos y océanos, amebas en el suelo y parásitos humanos.
«Aún no está claro por qué se encuentran tantos virus en los genomas de los microbios», dice Bellas. «Nuestra hipótesis más sólida es que protegen a la célula de la infección por virus peligrosos». Muchos organismos unicelulares eucariotas están infectados por «virus gigantes», un grupo de virus que pueden ser tan grandes como las bacterias. Estas infecciones matan al huésped a medida que crean nuevas copias del virus gigante. Sin embargo, cuando un virófago reside en la célula huésped, «reprograma» el virus gigante para construir virófagos. Como resultado, el virus gigante a veces se puede defender y la población de células huésped se salva de la destrucción.
El ADN de los virus recién descubiertos es similar al ADN del virófago. Por lo tanto, es probable que los microbios anfitriones se protejan de virus gigantes a través de estos virus incorporados.
ADN de un lago alpino
El proyecto de investigación se basó originalmente en un nuevo grupo de virus que Bellas y Sommaruga descubrieron en el agua de Gossenköllesee en Tirol, Austria, en 2021. «Inicialmente, queríamos encontrar el origen de los nuevos ‘virus tipo Polinton’ con nuestro estudio», explica Bellas. «Sin embargo, no sabíamos qué organismos suelen estar infectados por estos virus. Por eso llevamos a cabo un estudio a gran escala para probar todos los microbios cuyas secuencias de ADN se conocen».
El enorme conjunto de datos que examinaron los investigadores solo contiene secuencias de ADN, es decir, una secuencia de las letras ATGC a partir de la cual se codifican todos los genes. Sin embargo, el conjunto de datos consta de varios cientos de gigabytes.
Las secuencias de virus, diminutas en comparación, solo podían encontrarse en esta gran cantidad de datos gracias a la tecnología más avanzada. Con el clúster de computadoras de alto rendimiento «Leo» de la Universidad de Innsbruck, el conjunto de datos se pudo analizar rápidamente. Las secuencias de ADN de los microbios también se leyeron utilizando la nueva tecnología Oxford Nanopore. Con esta tecnología, el ADN pasa a través de pequeños poros en una membrana. Cada base, A, G, C o T, interrumpe una corriente eléctrica y, por lo tanto, genera una señal a partir de la cual se puede leer la secuencia de ADN.
Al final, los investigadores encontraron mucho más que los virus que buscaban. Este descubrimiento inesperado inspirará más investigaciones para estudiar las funciones que desempeñan estos virus.