Examinando una sopa de genes muestreados de muchos entornos, incluyendo saliva humana, excremento de animales, lagos, hospitales, suelos y más, los investigadores han encontrado cientos de virus gigantes, algunos con habilidades que solo se habían visto antes en la vida celular.
El equipo internacional, dirigido por científicos de la Universidad de California, Berkeley, descubrió nuevos grupos enteros de fagos gigantes (virus que infectan bacterias) y unió 351 secuencias de genes.
Dentro de estos, encontraron genes que codifican cosas inesperadas, incluidos fragmentos de la maquinaria celular que lee y ejecuta instrucciones de ADN para construir proteínas, también conocidas como Traducción.
"Tienen una cantidad inusual de componentes de la maquinaria de traducción que no se encuentra en un virus típico", dijeron a ScienceAlert los microbiólogos Basem Al-Shayeb y Jill Banfield de UC Berkeley.
El proceso de traducción tiene lugar en estructuras moleculares conocidas como ribosomas, y los investigadores realmente encontraron genes que codifican algunos de sus componentes: proteínas ribosomales.
"Por lo general, lo que separa la vida de la no vida es tener ribosomas y la capacidad de hacer la traducción; esa es una de las principales características definitorias que separan los virus y las bacterias, la no vida y la vida". dijo el ecologista microbiano Rohan Sachdeva
"Algunos fagos grandes tienen mucha de esta maquinaria traslacional, por lo que están borrando un poco la línea".
El equipo también encontró secuencias para CRISPR sistemas, que también son el sistema inmunitario que usan las bacterias contra los virus, el mismo sistema que los humanos hemos elegido para nuestros propios fines de manipulación genética.
Todos los virus recientemente descubiertos tienen genomas de más de 200,000 pares de bases largo, mientras que el tamaño promedio conocido del fago es más similar a 52,000 pares de bases.
Algunos genomas de fagos identificados por el equipo eran verdaderos whoppers; los investigadores nombraron a un grupo Whopperphage y designaron a los otros nueve grupos nuevos después de la palabra "grande" en los diferentes idiomas de los autores contribuyentes.
"Los genomas de estos fagos tienen al menos cuatro veces el tamaño de un fago típico, y el más grande es 15 veces más grande: 735,000 bases de ADN", dijeron Al-Shayeb y Banfield.
Se cree que estos fagos más grandes infectan Bacteroidetes, un grupo de bacterias ampliamente dispersas en nuestro medio ambiente, desde el suelo hasta nuestros intestinos.
Los genomas de estos fagos pesados son lo suficientemente grandes como para rivalizar con los de las bacterias pequeñas, pero los pandoravirus que infectan las amebas aún tienen el título de el genoma viral más grande a 2.5 millones de pares de bases.
"Grandes fagos han sido encontrados antes, pero fueron hallazgos puntuales, "Sachdeva dijo al Instituto de Genómica Innovadora. "Lo que encontramos en este documento es que son esencialmente ubicuos. Los encontramos en todas partes".
Al igual que otros fagos, estos chonkers inyectan su ADN en su huésped bacteriano, secuestrando el equipo de replicación genética de la víctima para hacer copias de sí mismos.
Los investigadores sospechan que mientras esto sucede, los gigantes también usan algunos de sus genes adicionales para descarrilar las primeras etapas de la traducción dentro de la bacteria y desviar la producción de proteínas para satisfacer sus propias necesidades. Tal control de la creación de proteínas tiene También se ha observado en virus animales
Al-Shayeb explicó que los fagos gigantes usan su sistema CRISPR para la guerra de fagos contra fagos, al atacar específicamente a los virus competidores que intentan infectar la misma bacteria huésped. Un estudio del año pasado. muestra cómo algunos fagos usan este sistema para frustrar las medidas anti-fagos que pueden desplegar sus bacterias huésped.
Un fago enorme (Sujeto 26) que infecta una bacteria y manipula su respuesta a otros fagos. (Laboratorio Jill Banfield / UC Berkeley)
"La sensación que tenemos al observar estos genomas grandes es que los fagos han adquirido muchos genes y vías diferentes, algunos de los cuales podemos predecir, algunos de los cuales no podemos para tomar realmente el control de la función de los huéspedes bacterianos durante la infección". Banfield dijo al Instituto de Genómica Innovadora.
A medida que aprendemos más sobre los vínculos entre nuestros físico y salud mental y el microbios Compartimos nuestros cuerpos y entornos, está claro que lo que les afecta también puede impactarnos profundamente.
"También se sabe que los fagos transfieren genes para toxinas bacterianas y resistencia a los antibióticos entre bacterias, que contribuyen a la enfermedad", dijo Al-Shayeb.
"Dado que tenemos bacterias dañinas y útiles que viven en nosotros y dentro de nosotros, comprender qué tipos de fagos coexisten con ellos en humanos y animales y cómo afectan esos entornos es de gran valor".
Los investigadores sugieren que los interesantes sistemas CRISPR que poseen algunos de estos fagos pueden tener el potencial de ayudarnos a controlar nuestros propios microbiomas, al alterar la función de las bacterias o eliminar las problemáticas.
Ahora esperan cultivar algunos de estos fagos geniales en el laboratorio, aprender más sobre estos sistemas CRISPR asociados con fagos y "descubrir sus roles y probar el valor en la edición del genoma", según Al-Shayeb y Banfield.
El bioquímico Christoph Weigel, que no estuvo asociado con el estudio, sugerido en Twitter que el documento proporciona "un fuerte apoyo" para considerar los virus que viven "viroceldas".
"Estos fagos enormes cierran la brecha entre los bacteriófagos no vivos, por un lado, y las bacterias y Archaea". explicó Banfield.
"Definitivamente parece haber estrategias exitosas de existencia que son híbridos entre lo que consideramos virus tradicionales y organismos vivos tradicionales".
Independientemente de lo que traiga esta gran adición a nuestro conocimiento de la biodiversidad viral, ya está generando más discusión sobre lo que significa estar vivo.
Este estudio fue publicado en Naturaleza.