Un enfoque de célula única arroja luz sobre la infección vírica
El fitoplancton (microalgas unicelulares) desempeña un papel colosal en la fotosíntesis, el proceso por el que los organismos vegetales absorben dióxido de carbono para vivir. De hecho, la mitad de toda la actividad fotosintética se produce en el mar. «El carbono se almacena en proliferaciones de algas que pueden extenderse miles de kilómetros», explica Assaf Bardi, coordinador del proyecto Virocellsphere. «Una gota de esta agua de mar puede contener miles de estos organismos unicelulares». Estas proliferaciones suelen ser infectadas por virus gigantes y desaparecer en cuestión de una semana, lo que libera inmensas cantidades de carbono orgánico, sulfuro y otras moléculas. Este proceso es uno de los principales componentes de la cadena trófica marina y, por lo tanto, es fundamental para el mantenimiento de la vida. «Los enfoques científicos actuales para comprender este proceso tienden a centrarse sencillamente en cuantificar la abundancia y diversidad víricas», afirma Bardi. «No explican el conjunto de la infección vírica en acción».
Interacciones virus-hospedador
Bardi, catedrático en el Departamento de Botánica y Ciencias Ambientales del Instituto Científico Weizmann (Israel), quería estudiar más detenidamente las interacciones virus-hospedador. Su objetivo era rastrear no solo lo que sucede no solo a nivel unicelular (cuando un virus invade una única célula), sino lo que ocurre en términos de interacciones virus-hospedador a escala de las proliferaciones de fitoplancton. «Los miembros de mi laboratorio y yo somos ecólogos marinos de corazón», añade el científico. «Pero, en la práctica, lo que hacemos es estudiar la biología celular. Yo quería unir ambas disciplinas». Para lograrlo, Bardi desarrolló formas de cuantificar y dirigirse a células infectadas concretas, lo que permitió a su laboratorio examinar a continuación qué estaba pasando a nivel intracelular. Bardi quería ampliar este estudio para ver si las células infectadas estaban liberando moléculas de señalización para defenderse o propagar el ataque vírico. Para ello, aplicó técnicas de célula única desarrolladas en el laboratorio junto con análisis químicos a fin de identificar los metabolitos (moléculas pequeñas) que se liberan durante la infección.
Mensaje en una botella
«Buscamos el virus gigante concreto que estaba matando la proliferación de nuestra especie de alga modelo», comenta Bardi. «Lo que Flora Vincent, una investigadora posdoctoral en el laboratorio Bardi, y yo descubrimos era que solo cerca de una tercera parte de la población de algas estaba infectada. Entonces, ¿por qué toda la proliferación de fitoplancton colapsa de forma sincronizada? Bardi y otra colaboradora, Daniella Schatz, descubrieron que las células de algas infectadas por estos virus liberaban vesículas, o «mensajes en una botella», que contenían pequeñas moléculas de ARN que pueden preparar a las células no infectadas para la invasión vírica. Esto podría ayudar a explicar por qué los colapsos de las proliferaciones de fitoplancton parecen estar sincronizados. «Al principio, pensamos que era un mecanismo de defensa», señala Bardi. «Solo cuando miramos dentro de las células pudimos ver lo que estaba pasando en realidad». Este hallazgo subraya el éxito del proyecto Virocellsphere en cuanto al avance del estudio de la infección vírica. Bardi y su equipo han mostrado al nivel más fundamental que es posible rastrear virus específicos sobre el terreno a través de sus enfoques químico y de célula única. Cabe destacar que estas herramientas podrían ayudar a los científicos a investigar en mayor profundidad el impacto de los virus en el entorno marino, y dar forma a su ecología, evolución y el ciclo de nutrientes importantes como el carbono y el sulfuro.
Palabras clave
Virocellsphere, algas, proliferación, virus, antiviral, infección, evolución, fitoplancton