Los lagos alpinos revelan la importancia de los virus en los ecosistemas de agua dulce
Los virus son una de las entidades biológicas más abundantes de la Tierra y pueden encontrarse en una amplia variedad de hábitats, incluidos ríos y lagos, y en algunos de los entornos más extremos. Influyen en las comunidades bacterianas y pueden repercutir en su dinámica evolutiva, los procesos de mineralización, la transferencia de energía entre niveles tróficos y las emisiones de gases de efecto invernadero. A pesar de controlar procesos ecológicos relevantes en los ecosistemas acuáticos, aún se desconoce en gran parte los factores que rigen la dinámica y las funciones ecológicas de las comunidades víricas en los ecosistemas de agua dulce. El proyecto metaVir-Alp, que contó con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie, abordó esta brecha del conocimiento, centrándose en las comunidades víricas de agua dulce, que tienen una gran importancia para la región alpina y otras zonas de la UE. Los investigadores caracterizaron la diversidad genética, la estructura y la función de comunidades víricas y bacterianas en ecosistemas de agua dulce a lo largo de un gradiente altitudinal mediante la combinación de metagenómica, microbiología y computación avanzada. La doctora Federica Pinto, coordinadora del proyecto, explica: «Empleamos los lagos alpinos amenazados como sistema modelo. En concreto, nos centramos en los sedimentos de cuatro lagos que son puntos calientes del ciclo del carbono debido a la gran deposición de carbono de origen terrestre y la emisión de gases de efecto invernadero». Mejora de la investigación del viroma Primero se llevó a cabo una campaña de muestreo previo para la puesta en práctica y la validación de los protocolos para los diferentes pasos, que incluyen la recogida de muestras, la generación de muestras enriquecidas con virus y la preparación de bibliotecas de viromas. La segunda fase incluyó otras dos campañas de muestreo de campo que permitieron a los investigadores desarrollar un conjunto de datos exhaustivo con datos fisicoquímicos y perfiles de abundancia de virus y bacterias para cada lago. Los investigadores generaron asimismo un banco de ADN para treinta y cuatro comunidades bacterianas y treinta y cuatro comunidades víricas mediante el empleo de la secuenciación de alto rendimiento. «Estos dos conjuntos de datos exhaustivos que comprenden las dimensiones espaciales y temporales de los lagos son tremendamente valiosos para respaldar estudios actuales y futuros sobre las comunidades bacterianas y víricas de agua dulce en lagos alpinos», explica la doctora Pinto. Los resultados revelaron que la elección del tamaño de poro de los filtros es importante cuando se emplea la filtración como método de enriquecimiento con virus para la secuenciación de alto rendimiento. Es más, dado que las muestras enriquecidas con virus contenían una porción significativa de taxones microbianos, se debe prestar especial atención a la etapa de procesamiento computacional previo de los metagenomas antes de realizar cualquier análisis posterior. Estas limitaciones en los estudios del viroma fueron corroboradas mediante conjuntos de datos públicos, en los que los sesgos fueron aún mayores. El viroma hace referencia al conjunto de ácidos nucleicos, tanto ARN como ADN, que conforman la comunidad vírica asociada a un ecosistema concreto. «Por lo tanto, nuestros resultados proporcionarán la base para investigaciones futuras más informadas y precisas», afirma la doctora Pinto. Estudio de nuevos genomas microbianos Además, el desarrollo de un flujo computacional metagenómico específico para virus permitirá la caracterización de nuevos grupos víricos y la comprensión de la estructura de comunidades víricas en ecosistemas naturales. Los científicos también caracterizaron genéticamente la cianobacteria «Tychonema bourrellyi», una especie importante que puede producir neurotoxinas perjudiciales para la salud humana y animal. Además, se recuperaron y ensamblaron tres nuevos genomas microbianos de posibles simbiontes de cianobacterias. El proyecto metaVir-Alp beneficiará a microbiólogos, bioinformáticos y limnólogos gracias a la creación de la primera base de datos metagenómicos sobre comunidades víricas de sedimentos de agua dulce, compuesta tanto por las nuevas muestras del proyecto como por las pocas muestras disponibles en la bibliografía. «Esto allanará el camino para las nuevas investigaciones de microbiología fundamental y aplicada en ecosistemas de agua dulce y llenará un vacío en virología ambiental al producir una base de datos de secuencias de viromas de gran valor», concluye la doctora Pinto.
Palabras clave
metaVir-Alp, viroma, microbiano, bacterias, metagenómica, lagos alpinos, virus, base de datos
