Mientras que la mayoría de los virus gigantes conocidos hasta la fecha replican su ADN en el citoplasma de la célula infectada, muestran que muchos mirusvirus tienen un estilo de vida centrado en una replicación de su ADN en el núcleo. Estos trabajos revelan no solo un nicho ecológico importante para los virus de ADN en el plancton sino también una historia evolutiva única en su género.
© Rachel Javet
Los mirusvirus son virus de ADN con genomas complejos, ampliamente distribuidos en los océanos, mares, ríos y lagos del planeta, donde infectan a eucariotas unicelulares. Su descubrimiento, iniciado gracias a la expedición Tara Oceans, ya permitió en 2023 describir un primer grupo importante, el orden Demutovirales, y comprender mejor la historia evolutiva del virus del herpes. También revelaba la existencia de un segundo género de virus gigantes asociado a los plancton, dos décadas después del descubrimiento de un primer género: los nucleocytovirus.
Los mirusvirus forman partículas virales muy diferentes a las de los nucleocytovirus. Estos dos linajes no pueden, por lo tanto, agruparse bajo el mismo paraguas taxonómico. Sin embargo, los mirusvirus descritos en el primer estudio compartían un rasgo importante con los virus gigantes establecidos: la presencia de funciones esenciales, como las polimerasas, que son enzimas que permiten la replicación del ADN viral y su transcripción directamente en el citoplasma de sus huéspedes. Así, dos linajes de virus gigantes parecían coexistir, cada uno con un tipo de partícula distinta, pero ambos centrados en una replicación citoplasmática.
El nuevo estudio viene a revolucionar completamente este modelo.
Un segundo filo de virus gigantes, rico en una diversidad insospechada
En un artículo publicado en la revista Nature Microbiology, los científicos han descubierto numerosos linajes adicionales de mirusvirus gracias a la reconstrucción y posterior análisis de más de 1200 genomas ambientales.
Los enfoques filogenéticos les permiten proponer una primera clasificación ampliada: los mirusvirus constituirían un segundo filo de virus gigantes (después de los nucleocytovirus) que comprende dos órdenes importantes adicionales (Okeanovirales y Styxvirales), un orden menor (Soporavirales), así como 13 órdenes más enigmáticos que parecen tener una historia evolutiva sorprendente por su diversidad, pero para los cuales pocos virus han sido caracterizados hasta la fecha.
Mirusvirus centrados en el núcleo y no en el citoplasma de su huésped
En el corazón del estudio se encuentran características genéticas inesperadas, que revelan un estilo de vida radicalmente diferente para la mayoría de los mirusvirus recién descritos.
A diferencia de los mirusvirus de Demutovirales (y de la mayoría de los virus gigantes conocidos), la mayoría de los mirusvirus recién identificados no poseen ninguna polimerasa, incluso cuando sus genomas pueden alcanzar medio millón de nucleótidos. Por lo tanto, dependen en gran medida de las enzimas de replicación y transcripción de la célula huésped, actividades que se desarrollan exclusivamente en el núcleo.
Otra sorpresa: sus genes están salpicados de intrones del espliceosoma, segmentos de ADN que no pertenecen a las partes codificantes de los genes. Para que los genes produzcan un ARN funcional, estos intrones deben ser eliminados por el espliceosoma, una maquinaria celular que ensambla las secuencias codificantes en un ARN maduro. Esta etapa se desarrolla exclusivamente en el núcleo, confirmando un modo de replicación nuclear.
Los investigadores también descubrieron que estos intrones contienen miles de genes de endonucleasas, una combinación nunca observada antes, ni siquiera en eucariotas. Las endonucleasas son enzimas capaces de cortar el ADN dentro de una secuencia (a diferencia de las exonucleasas, que cortan en los extremos). En estos mirusvirus, su presencia en los intrones sugiere mecanismos de movilidad genética y de remodelación del genoma particularmente activos, reforzando la idea de una historia evolutiva muy dinámica de su riqueza en intrones.
Preguntas importantes aún sin respuesta
Este estudio revela, por tanto, que el núcleo de los eucariotas unicelulares, organismos clave del plancton que desempeñan un papel ecológico y evolutivo considerable, especialmente en el contexto del calentamiento global, es un nicho para la replicación de muchos virus de ADN con genomas complejos. Estos mirusvirus cambian, por tanto, nuestra comprensión del funcionamiento del plancton en general, y de las interacciones célula-virus en particular.
Persisten numerosas interrogantes:
- ¿Cómo evolucionaron estos virus hacia dos estilos de vida distintos? Uno centrado en el citoplasma (Demutovirales), el otro en el núcleo (Okeanovirales y Styxvirales).
- ¿Cuáles son sus principales huéspedes? ¿Y cómo influyen en la fisiología de los eucariotas unicelulares a gran escala?
- ¿Son frecuentes las coinfecciones núcleo + citoplasma? ¿Puede una célula estar infectada simultáneamente por un virus gigante citoplasmático y un mirusvirus nuclear? ¿Favorece esto intercambios de genes entre virus, en particular con los nucleocytovirus?
Varios equipos internacionales ya están trabajando en estas cuestiones, y los próximos años deberían arrojar más luz sobre el papel y la evolución de estos sorprendentes virus gigantes.