Los virus marinos utilizan genes “secuestrados” para apoderarse de las bacterias y explotar sus sistemas energéticos.
Los virus marinos despliegan una sofisticada maniobra de caballo de Troya que les permite desmantelar los sistemas energéticos de las bacterias oceánicas y utilizar los productos de su degradación para autorreplicarse.
Este hallazgo proviene de un estudio realizado en Israel y publicado en Nature . El artículo de Nature es el resultado de una colaboración única entre tres profesores, la profesora Debbie Lindell, el profesor Oded Béjà y el profesor Oded Kleifeld; y tres jóvenes investigadores: el Dr. Omer Nadel, el Dr. Rawad Hanna y el Dr. Andrey Rozenberg.
Las diminutas células cianobacterianas que viven en los océanos desempeñan un papel crucial en el ecosistema global, ya que realizan la fotosíntesis para producir el carbono orgánico que sirve de base a la red trófica oceánica.
En este proceso, contribuyen significativamente a la producción de oxígeno y a la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera, influyendo así en el ciclo global del carbono.
Estas bacterias esenciales suelen ser atacadas por virus llamados cianófagos, que se especializan en infectarlas y destruirlas.
El gen nblA
Estos virus capturan genes de cianobacterias que previamente habían infectado y los integran en su propio genoma.
Los investigadores se centraron en un gen llamado nblA , que se activa en las cianobacterias en condiciones de estrés, como la carencia de nutrientes.
En tales situaciones, desmantela los sistemas de recolección de energía fotosintética de las cianobacterias para liberar aminoácidos vitales para la supervivencia.
Los investigadores han demostrado por primera vez que este proceso otorga a los virus una ventaja significativa.
En los cianófagos, se desarrolló un mecanismo único mediante el cual la infección de la cianobacteria activa el mismo gen del virus (nblA) para desmantelar los sistemas de recolección de energía, pero esta vez en detrimento de la bacteria.
Los aminoácidos liberados tras esta descomposición son utilizados por el virus hostil para una rápida autorreplicación.
Así, el virus convierte el sistema de recolección de energía del huésped cianobacteriano en recursos para expandir su propia población.
Esto representa un sofisticado movimiento evolutivo en el que el virus aprovecha el mecanismo de supervivencia de la bacteria para su propio beneficio, explotando los recursos del huésped y, en última instancia, destruyéndolo desde dentro.
Los hallazgos del estudio fueron posibles gracias a la colaboración entre los tres grupos de investigación, cada uno especializado en diferentes disciplinas biológicas, y a una combinación de tecnologías avanzadas: manipulaciones genéticas precisas en cianófagos, que permiten la comparación entre virus con y sin el gen; proteómica avanzada, que permite la observación en tiempo real de todas las proteínas (tanto bacterianas como virales); y metagenómica ambiental, que proporciona una visión global de la prevalencia del fenómeno en los sistemas marinos de todo el mundo.
Reducción de la energía fotosintética global
En conjunto, estos enfoques permitieron una comprensión integral a nivel de sistemas de las interacciones virus-bacterias en entornos marinos.
Según los investigadores, este mecanismo reduce en aproximadamente un 5% la cantidad de energía fotosintética producida por las cianobacterias oceánicas, una disminución significativa a escala global, ya que estas cianobacterias impulsan ciclos biogeoquímicos clave en la Tierra y son responsables de gran parte de la producción de oxígeno y carbono orgánico del planeta.
Este cambio podría afectar los ciclos globales del carbono y el oxígeno, así como el equilibrio ecológico, desde los organismos microscópicos hasta el clima global.
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