Virus marinos: los diminutos asesinos de microbios que orquestan la vida en el océano
Foto: Joshua Humpfer| Unsplash

Energía y medioambiente

Virus marinos: los diminutos asesinos de microbios que orquestan la vida en el océano

por Dolors Vaqué

El mar está lleno de microorganismos. Si consideramos los menores de un milímetro, hay de todos los tamaños y formas posibles. Todos ellos se caracterizan por ser unicelulares (bacterias, protozoos y microalgas) y muy abundantes. Pero también hay virus, seres incompletos que necesitan un huésped para desarrollar su actividad (su vida).

Los virus están formados por una envoltura proteica, llamada cápside, que engloba el material genético formado por ácidos nucleico (ADN o ARN) en su interior. Sus tamaños oscilan entre los 20 y los 200 nanómetros.

Virus y microorganismos marinos. a) virus; b) bacterias; c) protozoo (nanoflagelado heterotrófico); d) microalga (nanoflagelados fototrófico, con cloroplastos rojo-naranja) y protozoo (nanoflagelado heterotrófico, amarillo); e) microalgas (diatomeas); f) protozoo (ciliado). Foto: E. Lara, D. Vaqué y J.M. Gasol.

Más virus que estrellas

Se puede decir que los virus son las partículas biológicas más abundantes en el océano. En un mililitro de agua de mar costera de la superficie encontraremos 10 millones de virus. Su número va disminuyendo hacia mar abierto y en profundidad, donde pueden alcanzar una abundancia de 100 000 virus por mililitro a 4 000 m.

Se estima que, en todo el océano, hay un quintillón (10³⁰) de virus, muchos más que estrellas en la Vía Láctea. ¿Cómo pueden mantener su abundancia?

Aunque este número se mantiene más o menos constante, evidentemente no son siempre los mismos. Hay un equilibrio dinámico entre las pérdidas y las apariciones de nuevos virus en la columna de agua.

Por un lado, habrá una pérdida debida a causa biológicas, como puede ser su ingestión por protozoos, o a condiciones ambientales, ya sea por su inactivación debido a la radiación ultravioleta B o por su adherencia a partículas suspendidas, de forma que perderán la posibilidad de contactar con un nuevo huésped.

Por otro lado, su producción se activará con la disponibilidad de huéspedes capaces de ser infectados y posteriormente lisados (rotos), de los que saldrá una nueva progenie de virus.

¿A quién infectan?

Los virus marinos pueden infectar cualquier organismo, desde bacterias a cetáceos. Pero la abundancia de las bacterias marinas es de 10²⁹ (1 millón por mililitro de agua de mar) en el océano. Por tanto, las bacterias son los microorganismos mas numerosos después de los virus. Esto hace que una gran proporción de los virus marinos sean bacteriófagos (del griego, comedores de bacterias).

Se estima que cada segundo se producen 10²³ infecciones virales en el mar. Esto daría lugar a 10⁹ toneladas de carbono liberado del contenido de las células lisadas. Se ha determinado que, en todo el océano, los virus retornan alrededor de 140 Gt (1Gt = 10¹⁵ gramos) de carbono al año proveniente de la lisis bacteriana.

La mayoría de los virus marinos tienen doble cadena de ADN y pertenecen a tres familias, que se clasifican en: Myoviridae, con cola larga y contráctil; Syphoviridae, con cola curvada y no contráctil y Podoviridae, de cola muy corta y no contráctil.

¿Cómo interaccionan con sus víctimas?

A los virus marinos se les considera mayoritariamente asesinos de microbios. Una vez entra en contacto con una célula huésped, el virus la reconoce mediante los receptores de membrana, le inyecta su ADN y aprovecha la maquinaria de la célula huésped para replicarse. Después de la lisis (rotura de la membrana), pueden liberarse de 20 a 300 virus por célula, cada uno de ellos listo para una nueva interacción. Este tipo de infección se denomina ciclo lítico.

Diferentes familias de virus de doble cadena de ADN. De arriba abajo: Myoviridae, Podoviridae y Syphoviridae. Foto: Dolors Vaqué

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A veces los virus no lisan el huésped que infectan, sino que insertan parte de su genoma en su ADN: es el profago, lo que se denomina un virus lisogénico o temperado. Este profago (un trocito de ADN del virus) puede controlar la expresión génica del huésped y su metabolismo.

Sin embargo, cuando el virus lisogénico detecta un cambio adverso en el ambiente, o que el huésped presenta alguna disfunción, se vuelve virulento, revirtiendo el ciclo lítico y destruyendo la célula huésped.

Los virus son el mayor reservorio de diversidad del medio marino: son responsables de la transferencia horizontal de genes a los océanos. En cada nueva infección, tienen el potencial de introducir información genética nueva en el huésped (aportando genes). Además, cada nueva progenie de virus liberados puede haber robado genes del huésped, dirigiendo la evolución de ambas comunidades de virus y huéspedes.

El papel de los virus en el océano

Los virus marinos forman parte de las redes tróficas microbianas y, junto con los protozoos, son los principales responsables de controlar la abundancia, los flujos de carbono y la diversidad de las comunidades de bacterias y algas.

Red trófica microbiana enlazada con la cadena alimentaria. MOD: materia orgánica disuelta. Foto: Clara Ruiz-González

Por un lado, los protozoos ingieren sus presas y pasan el carbono microbiano a través de la red alimentaria hasta los peces. Mientras tanto, los virus compiten con los protozoos por las mismas presas (huésped).

Se considera que virus y protistas son responsables de la mortalidad del 20%-50% diario de la población de bacterias y microalgas.

La lisis del huésped (como bacterias, microalgas…), aparte de la producción de nuevos virus, liberará el contenido celular, que pasará a la columna de agua como nutrientes orgánicos e inorgánicos disueltos.

Este material disuelto será utilizado de nuevo por otros microorganismos para crecer. Así, los virus liberan parte del carbono microbiano que hubiera pasado a niveles tróficos superiores, jugando un papel clave en los ciclos biogeoquímicos de los océanos que acaban incidiendo sobre la vida visible que hay en el mar y en la vida en el planeta.The Conversation


Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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Dolors Vaqué

Dolors Vaqué es doctora en Ciencias Biológicas por la Universitat de Barcelona e investigadora del Institut de Ciències del Mar (CSIC).