Los virus son las entidades biológicas más abundantes de la Tierra, son el mayor reservorio de diversidad genética y afectan a los ciclos biogeoquímicos y la dinámica de los ecosistemas. Solo entre los virus que infectan poblaciones microbianos se calcula que existen 1031 partículas virales: un uno seguido de 31 ceros, intenta imaginarte qué cantidad representa.

Sin embargo, los virus siguen siendo los grandes desconocidos del mundo microbiano. Mientras que existen unos 45.000 genomas bacterianos depositados en la base de datos del NCBI (National Center for Biotechnology Information) solo hay unos 2.000 genomas de virus ADN y de retrovirus.

Viroma es el conjunto de virus en un determinado nicho ecológico. Así el viroma humano es el conjunto de todos los virus presentes en nuestro cuerpo.
 Planeta microbios

Los virus no son células, pero siempre se tienen que multiplicar dentro de una célula, son parásitos intracelulares obligados. El concepto de "especie" en virología también es un término difícil de definir. En realidad un conjunto de virus se considera una especie si todos ellos siguen una línea replicativa común y ocupan además un mismo nicho ecológico. Se define, por tanto, teniendo en cuenta más de una propiedad y no existe una propiedad única absolutamente esencial o necesaria para pertenecer a una especie. Incluso, para el caso de muchos virus, el concepto de especie desaparece totalmente. La frecuencia de mutación de los virus es tan alta que se puede decir que sus genomas no tienen una estructura fija sino que están compuestos por moléculas genómicas que difieren entre sí en uno o más nucleótidos. El genoma viral aunque es estadísticamente definido (existe una secuencia promedio o consenso) es individualmente indeterminado, ya que existe para cada virus un espectro de mutantes. Por eso, en virología se emplea el término de cuasiespecie vírica en vez de el de especie.

Por ello, debido a lo difícil que resulta detectarlos, aislarlos, cultivarlos y clasificarlos todavía no somos capaces de tener una visión global de todos los virus. Seguimos sin saber cuántos tipos de virus distintos existentes y cómo están distribuidos en los ecosistemas. Son necesarios por tanto métodos independientes del cultivo para conocer con detalle la enorme diversidad viral y la relación virus-huésped.

En teoría, cualquier célula, cualquier huésped es susceptible de ser infectado por un virus, pero no tenemos información de la mayoría de esas interacciones entre el virus y su huésped. Hoy en día existen una cantidad inmensa de datos metagenómicos (secuencias de todo el ADN de una muestra) que representan una oportunidad única de descubrir nuevas secuencias virales.

Ahora, un grupo de investigadores del Joint Genome Institute en California (EE.UU.) han desarrollado un nuevo protocolo de computación (1) que les permite explorar secuencias virales en datos de metagenómica de más de 3.000 muestras distintas. Han descubierto 2,1 Gb de datos de secuencias virales, lo que supone un aumento de nuestro conocimiento de los virus en 17 veces. Esta información les ha permitido además predecir las posibles interacciones huésped-virus e, incluso, proponer una posible visión geográfica global de los virus.

La metagenómica es el estudio de todo el material genético presente en una muestra ambiental

En este trabajo han analizado más de 5 Tb (un terabyte equivale a 1012 bytes) de datos de secuencias metagenómicas de 3.042 muestras distintas (1.729 muestras ambientales de distintos ecosistemas marinos, ríos, aguas termales, suelo superficial o de profundidades..., más 1.079 muestras asociadas a humanos, plantas y animales, y 234 muestras de laboratorio, como por ejemplo de un biorreactor).

Han descubierto más de 125.000 genomas parciales de virus ADN, lo que supone 17 veces más del número de genes virales conocidos hasta ahora. Esto supone más de 2,79 millones de secuencias de proteínas virales, de las que el 75 % no tiene similitud con proteínas conocidas hasta ahora. El 70 % de las secuencias virales descubiertas en este estudio no hubieran podido ser encontrada por otros métodos "tradicionales".

Existen muchos más grupos microbianos infectados por virus de los que se conocían

Todas estas secuencias fueron agrupadas en 18.470 grupos virales, de la mayoría de ellos, el 96 %, no existen aislamientos víricos. Además, han empleado una tecnología para relacionar los grupos virales con sus posibles huéspedes microbianos, y han podido identificar 9.992 posibles asociaciones huésped-virus. Aunque la mayoría de esas relaciones ya se conocían, han descubierto 16 grupos de procariotas como huéspedes "nuevos", en los que hasta ahora no se habían identificado un virus que les infectara. Incluso han encontrado virus que infectan a algunos patógenos para los que tampoco se conocían antes ningún virus, como Fusobacterium y Leptotrichia que causan infecciones orales y cutáneas en mamíferos. El descubrimiento de fagos que infectan estos y otros patógenos podría explotarse en el futuro como posibles aplicaciones de la fagoterapia (terapia empleando virus que infectan bacterias).

Han identificado virus que pueden infectar organismos de distintos grupos filogenéticos

Hasta ahora asumíamos que la mayoría de los virus se especializan en infectar un tipo de huésped concreto. Sin embargo, esto no siempre parece ser así. Aunque existe una tendencia a tener un espectro de huésped muy específico, también hay excepciones muy notables: hay virus que pueden tener múltiples huéspedes incluso de grupos taxonómicos muy diferentes. Los datos de este trabajo demuestran que existen virus generalista que pueden infectar huéspedes de grupos taxonómicos distintos

Viroma de la Tierra

El análisis de la distribución viral ha identificado algunos grupos virales cosmopolitas

Los análisis sobre la distribución geográfica de los virus se hacía hasta ahora en un único hábitat. Pero esta nueva tecnología ha permitido estudiar la distribución viral a nivel global en muy distintos ecosistemas. El 86 % de las secuencias virales se han encontrado en más de una muestra, y el 73 % está presente en al menos cinco tipos de muestras distintas, la mayoría hábitats marinos y asociados a muestras humanas. El análisis de la distribución viral en los distintos ecosistemas muestra una fuerte especificidad entre tipo de hábitat y grupo viral, pero han identificado algunos grupos virales cosmopolitas que se encuentran en el mismo nicho ecológico pero en zonas geográficas muy distantes. En las muestras de origen humano, la mayoría de las secuencias obtenidas son fagos (virus que infectan bacterias) y hay una clara especificidad entre los virus y en lugar del cuerpo. Además, los virus de la misma parte del cuerpo de distintos individuos es muy similar.

En conclusión, este es el primer estudio que, empleando datos de metagenómica de muestras obtenidas de muchos ecosistemas distintos y de muchas partes distintas del planeta, ha permitido descubrir nuevas secuencias virales, y tener una visión global de la biogeografía de los virus. Hemos empezado a descubrir cómo es el viroma de nuestro planeta.

(1)Uncovering Earth,s virome. 2016. Paez-Espino, D., et al. Nature. (Published online 17 August 2016) doi:10.1038/nature19094 

Por cierto, el primer autor de este trabajo es un español, David Páez-Espino, que trabaja en el Joint Genome Institute en California y que trabajó anteriormente en el grupo de Víctor de Lorenzo en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC en Madrid. ¡Enhorabuena!

Ignacio López-Goñi
Ignacio López-Goñi

Catedrático de Microbiología de la Universidad de Navarra. Su investigación se centra en la brucelosis, una enfermedad infecciosa que afecta tanto a los animales como al ser humano. Ha trabajado en la caracterización genética de factores de virulencia, el desarrollo de nuevas vacunas y de nuevos métodos moleculares para la detección de bacterias patógenas.

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Microbios: virus, bacterias, levaduras, protozoos,... todo un asombroso mundo invisible que influye en nuestra vida, nuestra salud y la del planeta.

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