Comer virus puede impulsar el crecimiento y la reproducción de microorganismos

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UNIVERSIDAD DE NEBRASKA-LINCOLN, Comer virus puede potenciar el crecimiento, la reproducción | EurekAlert!

Recopilado por Carlos Cabrera Lozada. Miembro Correspondiente Nacional, ANM puesto 16. ORCID: 0000-0002-3133-5183. 07/01/2022 

Durante un solo día, en las plácidas aguas de un solo estanque, un millón de partículas de virus podrían entrar en un organismo unicelular conocido por los minúsculos pelos, o cilios, que lo impulsan a través de esas aguas.

Durante los últimos tres años, John DeLong, de la Universidad de Nebraska-Lincoln, ha estado ocupado descubriendo un posible secreto que cambia la marea: esas partículas de virus son una fuente no solo de infección, sino también de nutrición.

En un giro digno de Pac-Man, DeLong y sus colegas han descubierto que una especie de Halteria —ciliados microscópicos que pueblan el agua dulce en todo el mundo— puede comer grandes cantidades de clorovirus infecciosos que comparten su hábitat acuático. Por primera vez, los experimentos de laboratorio del equipo también han demostrado que una dieta solo para virus, que el equipo llama «virovory», es suficiente para alimentar el crecimiento fisiológico e incluso el crecimiento de la población de un organismo.

Se sabe que los clorovirus, un descubrimiento que definió la carrera de James Van Etten de Nebraska, infectan algas verdes microscópicas. Eventualmente, los clorovirus invasores explotaron sus huéspedes unicelulares como globos, derramando carbono y otros elementos que sostienen la vida en aguas abiertas. Ese carbono, que podría haber ido a los depredadores de las pequeñas criaturas, en cambio es aspirado por otros microorganismos, un sombrío programa de reciclaje en miniatura y, aparentemente, a perpetuidad.

«Eso es realmente mantener el carbono bajo en este tipo de capa de sopa microbiana, evitando que los herbívoros tomen energía en la cadena alimentaria», dijo DeLong, profesor asociado de ciencias biológicas en Nebraska.

Pero si los ciliados tienen esos mismos virus para la cena, entonces virovory podría estar contrarrestando el reciclaje de carbono que se sabe que los virus perpetúan. Es posible, dijo DeLong, que el virovory esté ayudando e instigando el escape del carbono de las heces de la cadena alimentaria, otorgándole una movilidad ascendente que los virus suprimirían de otra manera.

«Si multiplicas una estimación cruda de cuántos virus hay, cuántos ciliados hay y cuánta agua hay, sale a esta cantidad masiva de movimiento de energía (hacia arriba en la cadena alimentaria)», dijo DeLong, quien estimó que los ciliados en un pequeño estanque podrían comer 10 billones de virus al día. «Si esto está sucediendo a la escala que creemos que podría ser, debería cambiar completamente nuestra visión sobre el ciclo global del carbono».

‘Nadie lo notó’

DeLong ya estaba familiarizado con las formas en que los clorovirus pueden enredarse en una red alimentaria. En 2016, el ecologista se asoció con Van Etten y el virólogo David Dunigan para demostrar que los clorovirus obtienen acceso a las algas, que normalmente están encerradas en un género de ciliados llamado Paramecia, solo cuando pequeños crustáceos comen Paramecia y excretan las algas recién expuestas.

Ese hallazgo puso a DeLong en «un espacio mental diferente» cuando se trataba de pensar y estudiar los virus. Dada la gran abundancia de virus y microorganismos en el agua, pensó que era inevitable que, incluso dejando de lado la infección, los primeros a veces terminarían dentro de los segundos.

«Parecía obvio que todo tiene que estar recibiendo virus en la boca todo el tiempo», dijo. «Parecía que tenía que estar sucediendo, porque hay mucho de eso en el agua».

Así que DeLong se sumergió en la literatura de investigación, con la intención de salir a la superficie con cualquier estudio sobre organismos acuáticos que comen virus e, idealmente, lo que sucedió cuando lo hicieron. Salió con muy poco. Un estudio, de la década de 1980, había informado que los protistas unicelulares eran capaces de consumir virus, pero no profundizó más. Un puñado de documentos de Suiza mostraron más tarde que los protistas parecían estar eliminando virus de las aguas residuales.

«Y eso fue todo», dijo DeLong.

No había nada sobre las posibles consecuencias para los propios microorganismos, y mucho menos para las redes alimentarias o los ecosistemas a los que pertenecían. Eso sorprendió a DeLong, quien sabía que los virus se construían no solo sobre el carbono sino también sobre otras piedras angulares elementales de la vida. Eran, al menos hipotéticamente, cualquier cosa menos comida chatarra.

«Están hechos de cosas realmente buenas: ácidos nucleicos, mucho nitrógeno y fósforo», dijo. Todo el mundo debería querer comerlos.

«Tantas cosas comerán cualquier cosa que puedan conseguir. Seguramente algo habría aprendido a comer estas materias primas realmente buenas».

Como ecologista que pasa gran parte de su tiempo usando las matemáticas para describir la dinámica depredador-presa, DeLong no estaba del todo seguro de cómo investigar su hipótesis. En última instancia, decidió mantenerlo simple. Primero, necesitaría algunos voluntarios. Condujo hasta un estanque cercano y recogió muestras del agua. De vuelta en su laboratorio, acorraló todos los microorganismos que pudo manejar, independientemente de la especie, en gotas de agua. Finalmente, agregó porciones generosas de clorovirus.

Después de 24 horas, DeLong buscaba en las gotas una señal de que cualquier especie parecía estar disfrutando de la compañía del clorovirus, que incluso una especie estaba tratando el virus menos como una amenaza que como un bocadillo. En Halteria, lo encontró.

«Al principio, era solo una sugerencia de que había más de ellos», dijo DeLong sobre los ciliados. «Pero luego eran lo suficientemente grandes como para poder agarrar algunos con una punta de pipeta, ponerlos en una gota limpia y poder contarlos».

El número de clorovirus se estaba desplomando hasta 100 veces en solo dos días. La población de Halteria, sin nada que comer excepto el virus, estaba creciendo un promedio de aproximadamente 15 veces más en ese mismo lapso de tiempo. Halteria privada del clorovirus, mientras tanto, no estaba creciendo en absoluto.

Para confirmar que la Halteria realmente estaba consumiendo el virus, el equipo etiquetó parte del ADN del clorovirus con un tinte verde fluorescente antes de introducir el virus en los ciliados. Efectivamente, el equivalente ciliado de un estómago, su vacuola, pronto brilló de color verde.

Era inconfundible: los ciliados se estaban comiendo el virus. Y ese virus los sostenía.

«Estaba llamando a mis coautores: ‘¡Crecieron! ¡Lo hicimos!'». DeLong dijo sobre los hallazgos, ahora detallados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. «Estoy encantado de poder ver algo tan fundamental por primera vez».

DeLong no había terminado. El lado matemático de él se preguntaba si esta dinámica depredador-presa en particular, por extraña que pareciera, podría compartir puntos en común con las parejas más pedestres que estaba acostumbrado a estudiar.

Comenzó trazando la disminución del clorovirus contra el crecimiento de Halteria. Esa relación, encontró DeLong, generalmente encaja con los ecologistas que han observado entre otros cazadores microscópicos y sus cazados. La Halteria también convirtió alrededor del 17% de la masa de clorovirus consumida en nueva masa propia, justo en línea con los porcentajes observados cuando Paramecia come bacterias y los crustáceos de milímetros de largo comen algas. Incluso la velocidad a la que los ciliados se alimentan del virus, y la disparidad de aproximadamente 10,000 veces en sus tamaños, coinciden con otros estudios de casos acuáticos.

«Estaba motivado para determinar si esto era extraño o no, o si encajaba», dijo DeLong. «Esto no es extraño. Es solo que nadie lo notó».

Desde entonces, DeLong y sus colegas han identificado otros ciliados que, como Halteria, pueden prosperar comiendo solo virus. Cuanto más descubren, más probable parece que el virovory podría estar ocurriendo en la naturaleza. Es una perspectiva que llena la cabeza del ecologista con preguntas: ¿Cómo podría dar forma a la estructura de las redes alimentarias? ¿La evolución y diversidad de especies dentro de ellos? ¿Su resiliencia frente a las extinciones?

Una vez más, sin embargo, ha optado por mantenerlo simple. Tan pronto como el invierno de Nebraska ceda, DeLong regresará al estanque.

«Ahora», dijo, «tenemos que averiguar si esto es cierto en la naturaleza».

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