13.04.2022 - 21:30
Una anàlisi del material genètic de l’oceà ha identificat milers de virus d’ARN desconeguts fins ara i ha duplicat el nombre de fílums, o grups biològics, de virus que es creu que existeixen, segons un nou estudi que el nostre equip d’investigadors ha publicat a la revista Science.
Els virus d’ARN són més coneguts per les malalties que causen en humans, que van del refredat comú fins a la covid-19. També infecten plantes i animals importants per als humans.
Aquests virus porten la seva informació genètica a l’ARN, en lloc de l’ADN. Els virus d’ARN evolucionen a un ritme molt més ràpid que no pas els virus d’ADN. Si bé els científics han catalogat centenars de milers de virus d’ADN als seus ecosistemes naturals, els virus d’ARN no han estat gaire estudiats.
A diferència dels humans i altres organismes composts per cèl·lules, els virus no tenen trams curts únics d’ADN, els quals poden actuar com a “codis de barres genètics”, tal com els anomenen els investigadors. Sense aquest codi de barres, provar de distingir diferents espècies de virus a la natura pot ser tot un desafiament.
Per a evitar aquesta limitació, vam decidir d’identificar el gen que codifica una proteïna particular i que permet que un virus repliqui el seu material genètic. És l’única proteïna compartida per tots els virus d’ARN, perquè té un paper essencial en la seva propagació. Cada virus d’ARN té petites diferències en el gen que codifica la proteïna, les quals poden ajudar a distingir un tipus de virus d’un altre.
D’aquesta manera, vam examinar una base de dades global de seqüències d’ARN del plàncton recollides durant el projecte de recerca global de quatre anys de les expedicions de Tara Oceans. El plàncton és un organisme aquàtic massa petit per a nedar contra corrent. Són una part vital de les xarxes tròfiques oceàniques i són hostes comuns per als virus d’ARN. Finalment, la nostra prova va identificar més de 44.000 gens que codifiquen la proteïna del virus.
El següent objectiu va ser determinar les connexions evolutives entre aquests gens. Com més semblants fossin dos gens, més probable seria que els virus amb aquests gens estiguessin estretament relacionats. Com que aquestes seqüències havien evolucionat fa molt de temps (possiblement, són anteriors a la primera cèl·lula), els indicadors genètics que assenyalaven on es podrien haver separat els nous virus d’un avantpassat comú s’havien perdut en el temps. Una forma d’intel·ligència artificial anomenada “aprenentatge automàtic” ens va permetre d’organitzar sistemàticament aquestes seqüències i detectar diferències de manera més objectiva que si la tasca s’hagués fet manualment.
En total, vam identificar 5.504 nous virus d’ARN marí i vam duplicar el nombre de fils de virus d’ARN coneguts, de cinc a deu. El mapa geogràfic d’aquestes noves seqüències va revelar que dos dels nous virus eren particularment abundants a les vastes regions oceàniques, amb preferència per les regions amb aigües temperades tropicals (el Taraviricota, que rep el nom de les expedicions de Tara Oceans) i per l’oceà Àrtic (l’Arctiviricota).
Creiem que Taraviricota podria ser l’enllaç que faltava en l’evolució dels virus d’ARN que els investigadors han cercat durant molt de temps, i que connecta dues branques conegudes de virus d’ARN que van divergir en la seva forma de replicar-se.
Per què és important?
Aquestes noves seqüències ajuden els científics a entendre més la història evolutiva dels virus d’ARN i també l’evolució de la vida primerenca a la Terra.
Com ha demostrat la pandèmia de la covid-19, els virus d’ARN poden causar malalties mortals. Però els virus d’ARN també tenen un paper vital en els ecosistemes, perquè poden infectar una àmplia gamma d’organismes, inclosos els microbis que influeixen en els ambients i les xarxes tròfiques a escala química.
Esbrinar on viuen aquests virus d’ARN pot ajudar a aclarir com afecten els organismes que impulsen molts dels processos ecològics que gestionen el nostre planeta. El nostre estudi també proporciona eines millorades que poden ajudar els investigadors a catalogar nous virus a mesura que creixen les bases de dades genètiques.
Tot allò que encara no se’n sap
Tot i identificar tants virus d’ARN nous, encara és difícil d’identificar quins organismes infecten. Actualment, les investigacions es limiten a fragments de genomes de virus d’ARN incomplets, en part, a causa de la seva complexitat genètica i de les limitacions tecnològiques.
Els nostres pròxims passos seran esbrinar quins tipus de gens falten i com van canviar amb el temps. Descobrir aquests gens pot ajudar els científics a entendre més bé com funcionen aquests virus.
Aquest article ha estat escrit pel consultor científic en microbiologia de la Universitat Estatal d’Ohio Guillermo Domínguez Huerta, per l’investigador científic en microbiologia de la Universitat Estatal d’Ohio Ahmed Zayed, per l’investigador postdoctoral associat en microbiologia de la Universitat Estatal d’Ohio James Wainaina i pel professor de microbiologia de la Universitat Estatal d’Ohio Matthew Sulivan. Aquest article ha estat publicat originalment a The Conversation.
