Los virus gigantes sacuden el árbol de la vida: "Podría ser una razón por la que la vida existe en la Tierra"
Cuando Félix d'Herelle, una figura fundamental en la historia de la biología molecular, descubrió el primer bacteriófago en soldados franceses en 1917, escribe Carl Zimmer en Un planeta de virus, "muchos científicos se negaron a creer que tal cosa realmente existiera. Un siglo después, está claro que Herelle había encontrado la forma de vida más abundante en la Tierra. Además, los virus marinos tienen una influencia masiva en el planeta. Los fagos (bacterias) marinos influyen en la ecología de los océanos del mundo. Dejan su huella en el clima global de la Tierra. Y han jugado un papel crucial en la evolución de la vida durante miles de millones de años. Son, en otras palabras, la matriz viva de la biología ".
Los científicos han comenzado a preguntar si algunos genes en los organismos vivos provienen de virus antiguos. En 2013, el descubrimiento de dos virus gigantes a diferencia de todo lo visto antes borró la línea entre el mundo viral y celular. Estos pandoravirus son tan grandes como las bacterias y contienen genomas que son más complejos que los que se encuentran en algunos organismos eucariotas (cuyas células contienen núcleos, a diferencia de los otros dos reinos de organismos vivos, bacterias y arqueas). Su extraña forma de ánfora y su enorme genoma atípico llevaron a los científicos a preguntarse de dónde venían.
"Los virus no se consideran tradicionalmente vivos", escribe Sarah Zang en The Atlantic, "porque carecen de la maquinaria celular para replicarse por sí mismos. Pero los científicos han encontrado virus gigantes con genes para construir proteínas, que son necesarios para la replicación.
En la edición del 11 de junio de 2018 de Nature Communications, los investigadores propusieron que estos fenómenos de la naturaleza, los pandovirus, parecen ser fábricas de nuevos genes: como innovadores evolutivos, los virus gigantes continúan sacudiendo ramas en el árbol de la vida. Estos nuevos miembros contienen un gran número de genes huérfanos, es decir, genes que codifican proteínas que no tienen equivalente en otros organismos vivos (este ya era el caso de los dos pandoravirus descubiertos previamente). Esta característica inexplicable está en el centro de muchos debates sobre el origen de los virus. ¡Lo que más sorprendió a los investigadores fue que los genes huérfanos diferían de un pandoravirus a otro, lo que hacía cada vez menos probable que fueran heredados de un ancestro común!
Si los organismos vivos obtuvieran genes de virus, eso sería una inversión radical de hipótesis previas sobre su origen ”, continúa Zang. “Los científicos han sugerido que los virus podrían ser versiones degeneradas de células vivas que perdieron la mayor parte de su maquinaria celular, reteniendo solo su cápsula de proteína y material genético. O que los virus podrían ser meros fragmentos de células que se separaron y no pueden replicarse por sí mismos.
"Pero si las histonas y las enzimas para sintetizar el ADN se originaran en virus, entonces podrían haber estado presentes cuando la vida comenzó por primera vez en la sopa primordial. Podrían ser una de las razones por las que la vida en este planeta existe en absoluto.
El descubrimiento del Medusavirus, escribe Zang, contiene pistas sobre la evolución de una vida más compleja a medida que se descubren más y más virus gigantes, los científicos han comenzado a preguntarse si algunos genes en organismos vivos provienen de virus antiguos. El artículo publicado en El Journal of Virology en 2019 se volvió viral, por así decirlo, debido a la capacidad del Medusavirus de convertir la ameba en "piedra". Sin embargo, el mayor descubrimiento es la posible relación entre el Medusavirus y la evolución de la vida compleja.
Un equipo de científicos dirigido por el virólogo Masaharu Takemura en la Universidad de Ciencias de Tokio y Hiroyuki Ogata en la Universidad de Kioto en Japón descubrieron un virus gigante que, al igual que el mítico monstruo Medusa, puede convertir casi una ameba en un quiste similar a una piedra. Aislado de una fuente termal en Japón y homónimo de Medusavirus, este virus infecta una especie de ameba conocida como Acanthamoeba castellanii y hace que desarrolle un caparazón duro y pedregoso.
Con el Medusavirus, los científicos descubrieron que la replicación del ADN ocurrió en el núcleo de la ameba del huésped y observaron evidencia de intercambio de información genética entre el huésped y el virus a medida que evolucionaban. También descubrieron que el virus gigante alberga en su genoma antiguo algunas de las proteínas complejas que constituyen los componentes básicos de los organismos eucariotas, como los animales, las plantas y los humanos. Comprender la presencia de estas proteínas en el genoma del virus puede ayudar a los científicos a abordar algunas de las preguntas más difíciles sobre nuestros orígenes. De hecho, "la investigación genómica del virus gigante indica que es probable que haya una relación entre el Medusavirus y el origen de la vida eucariota", dice Takemura.
Un virus no tiene la "maquinaria" necesaria para replicarse. Lo hace dentro de su célula huésped, liberando su genoma y "secuestrando" la maquinaria de la célula. Cuando un virus invade un organismo, utiliza algunos de los genes del huésped para replicarse. Esto puede dejar una marca, como una huella digital, en el ADN del huésped, que luego se transmite por generaciones. El huesped también interactúa con el virus, y el virus adopta nuevas secuencias que se conservan a través del tiempo. El huésped y el virus evolucionan, y es esta "coevolución" la que está a la vanguardia de este estudio perspicaz.
Los virus se clasifican según sus características genéticas, es decir, por cómo producen ARNm para producir proteínas y material genético. El Medusavirus es un virus de ADN grande nucleocitoplasmático, que pertenece a un grupo de virus eucariotas recientemente descubiertos con genomas de ADN bicatenario (dsDNA) grandes y complejos. Es interesante porque, una diferencia de la mayoría de los virus, contiene genes que codifican proteínas involucradas en el empaquetamiento del ADN.
El Medusavirus tiene un conjunto completo de histonas, que son proteínas que han evolucionado para mantener el ADN plegado dentro del núcleo y regular la expresión génica. Esto es particularmente extraño cuando considera que los virus no tienen núcleo; Esto podría significar que durante la coevolución, el virus podría haber adquirido los genes que codifican estas histonas. Con estos hallazgos, este estudio también afirma que el Medusavirus es una familia de virus completamente diferente.
Cuando el Medusavirus petrifica la ameba, lo hace secuestrando la célula directamente de su núcleo. El virus transfiere su ADN para iniciar la replicación y utiliza su propio ADN polimerasa (enzima que sintetiza ADN) e histonas, pero en general, depende del huésped para completar el proceso.
Los resultados de un análisis evolutivo realizado por los autores conocidos que en el árbol de la evolución, la ADN polimerasa de Medusavirus se encuentra en el origen de la ADN polimerasa encontrada en eucariotas. Como señala uno de los autores, el Dr. Genki Yoshikwa de la Universidad de Kyoto, esto podría significar que nuestro ADN polimerasa "probablemente se originó a partir de Medusavirus o uno de sus parientes".
The Daily Galaxy, Andy Johnson, vía CNRS / Aix arseille Université, Universidad de Ciencias de Tokio y The Atlantic
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