En los lagos de agua dulce, los microbios regulan el flujo de carbono y determinan si los cuerpos de agua sirven como sumideros de carbono o fuentes de carbono. Las algas y las cianobacterias en particular pueden atrapar y usar carbono, pero su capacidad para hacerlo puede verse afectada por los virus.Los virus existen entre todas las bacterias, generalmente en un exceso de 10 veces, y están formados por varios tamaños, desde virus gigantes hasta virus mucho más pequeños conocidos como virófagos que viven en virus gigantes y usan su maquinaria para replicarse y propagarse. Virófagospuede cambiar la forma en que un virus gigante interactúa con su célula eucariota huésped. Por ejemplo, si las algas están coinfectadas por un virófago y un virus gigante, el virófago limita la capacidad del virus gigante de replicarse eficientemente. Esto reduce el impacto que tiene un virus giganteen la desviación de nutrientes, permitiendo que las algas del huésped se multipliquen, lo que podría conducir a la proliferación más frecuente de algas.
Utilizando conjuntos de datos de metagenomas recopilados durante varios años en los lagos de agua dulce del norte, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad Estatal de Ohio y el Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de los EE. UU. DOE JGI, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE, descubrió 25 novelassecuencias de virófagos. Reportado el 11 de octubre de 2017 en Comunicaciones de la naturaleza , la identificación de estas secuencias novedosas efectivamente duplica la cantidad de virófagos conocidos desde su descubrimiento hace una década.
"Por lo general, los conjuntos de datos de metagenomas son únicos", dijo el científico y primer autor del DOE JGI, Simon Roux. "La gente había comenzado a ver virófagos en los metagenomas, pero nadie tenía una larga serie temporal hasta ahora. ¿Estuvo aquí una vez?¿Siempre? Nunca lo supimos realmente, pero es una información crítica para entender su importancia ".
El trabajo surgió de una propuesta del Programa de Ciencia Comunitaria CSP que involucra lagos de agua dulce del norte por KT Trina McMahon de la Universidad de Wisconsin-Madison. Las muestras de comunidades microbianas en el lago Mendota y el lago Trout Bog fueron recolectadas regularmente durante varios añosparte del proyecto de Investigación Ecológica a Largo Plazo de los Lagos Templados del Norte NTL-LTER, financiado por NSF, de la National Science Foundation. La secuenciación y análisis de estos metagenomas de las series temporales de 3 y 5 años está permitiendo a los investigadores identificar a la comunidadmiembros, determinar sus vías metabólicas y seguir los cambios en las comunidades durante varios años.
Más allá de mirar las comunidades microbianas, McMahon y Rex Malmstrom, jefe del grupo de aplicaciones de microescala DOE JGI, le preguntaron al colaborador Matt Sullivan de la Universidad Estatal de Ohio si estaría interesado en usar los mismos conjuntos de datos metagenómicos para observarla ecología viral de los lagos. Roux comenzó a extraer los conjuntos de datos mientras todavía era un becario postdoctoral en el laboratorio de Sullivan. "Sabía que había muchos virus en la secuencia de datos, pero no es que algunos de ellos fueran anfitriones de otros virus".Malmstrom ". Con los datos de series de tiempo que podríamos hacer más que ensamblar el genoma y construir árboles filogenéticos, los datos nos permitieron examinar la variación genética dentro de las poblaciones y buscar patrones de coexistencia y abundancia entre los virófagos y sus anfitriones de virus gigantes. Con tanto tiempopuntos en el conjunto de datos, puede encontrar conexiones fuertes "
Trina McMahon, cuyos conjuntos de datos CSP fueron la base de este trabajo, dice que tener la información de la ecología viral ayuda a formar una imagen más completa del ecosistema. "Estamos encantados de tener una pieza más del rompecabezas. Los virus claramente están jugando un papel importantepapel en la composición de la comunidad y, por lo tanto, la función de todo el ecosistema del lago. Mi propio laboratorio carece de la experiencia para abordar los virus solos, por lo tanto, la colaboración con Simon y Matt Sullivan es tan importante. Nuestro objetivo a largo plazo es aprender lo suficiente sobre las fuerzas que controlanel ensamblaje y la dinámica de la comunidad, así como los rasgos ecológicos de cada linaje, para crear modelos más predictivos sobre cómo responderán los lagos de agua dulce al cambio climático y al uso del suelo, a escala de ecosistema ".
Además de duplicar el número de virófagos en las bases de datos públicas, la serie temporal permitió a Roux y sus colegas ver los perfiles ecológicos de los virus, si factores como las estaciones o la abundancia de microbios particulares influyeron en su propia presencia.En el análisis, los investigadores asociaron los virófagos con secuencias de linajes conocidos de virus gigantes y propusieron la existencia de 3 nuevos grupos de virus gigantes candidatos infectados por virófagos. Estos análisis de coincidencia también les permitieron encontrar asociaciones putativas entre las secuencias de virus gigantes yanfitriones eucariotas específicos.
"Estos resultados están basados en la correlación", señaló Roux, "pero es un buen ejemplo de un caso de uso de la metagenómica. Los metagenomas nos ayudaron no solo a descubrir una nueva diversidad viral y determinar qué debería hacer en el ecosistema, sino que nos ayuda a diseñarhipótesis y experimentos de seguimiento sobre las interacciones virus-huésped, por lo que no solo estamos arrojando una red amplia a ciegas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Instituto Conjunto del Genoma . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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