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7.16B: Genomas Virales en la Naturaleza

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    Los virus son la entidad biológica más abundante en la tierra, superan en número a todas las demás formas de vida en la tierra combinadas.

    OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

    Reconocer la diversidad genómica viral en la naturaleza

    Claves para llevar

    Puntos Clave

    • Los virus infectan todo tipo de vida celular incluyendo animales, plantas, bacterias y hongos.
    • La secuenciación metagenómica ha identificado que hay una enorme cantidad de especies de virus en la naturaleza, demostrando que una cucharadita de agua tiene un millón de especies de virus.
    • Los virus matan alrededor del 20% de los microbios que constituyen la fauna microbiana oceánica, cada día. Este giro biológico impulsado por virus es necesario para que la vida en la tierra continúe.
    • Los virus pueden transferir material genético de una especie a otra, y como tales los virus pueden ser una fuerza impulsora principal de la evolución.

    Términos Clave

    • metagenómica: El estudio de genomas recuperados de muestras ambientales; especialmente la diferenciación de genomas de múltiples organismos o individuos, ya sea en una relación simbiótica, o en la escena del crimen.
    • heces: Heces; excrementos.
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    Figura: Secuenciación ambiental de escopeta (ESS): (A) muestreo del hábitat; (B) partículas filtrantes, típicamente por tamaño; (C) Lisis y extracción de ADN; (D) clonación y construcción de bibliotecas; (E) secuenciación de los clones; (F) ensamblaje de secuencias en cóntigos y andamios

    Los virus son con mucho las entidades biológicas más abundantes en la tierra y superan en número a todas las demás reunidas. Infectan todo tipo de vida celular incluyendo animales, plantas, bacterias y hongos. Sin embargo, diferentes tipos de virus pueden infectar solo a un rango limitado de hospedadores y muchos son específicos de especie. Algunos, como el virus de la viruela por ejemplo, pueden infectar solo a una especie, en este caso los humanos, y se dice que tienen un rango de hospedadores estrecho. Otros virus, como el virus de la rabia, pueden infectar a diferentes especies de mamíferos y se dice que tienen una amplia gama. Los virus que infectan las plantas son inofensivos para los animales, y la mayoría de los virus que infectan a otros animales son inofensivos El rango de hospedadores de algunos bacteriófagos se limita a una sola cepa de bacterias y pueden ser utilizados para rastrear la fuente de brotes de infecciones mediante un método llamado tipificación de fagos.

    La secuenciación metagenómica es particularmente útil en el estudio de comunidades virales. Como los virus carecen de un marcador filogenético universal compartido (como ARN 16S para bacterias y arqueas, y ARN 18S para eukarya), la única forma de acceder a la diversidad genética de la comunidad viral desde una muestra ambiental es a través de la metagenómica. Por lo tanto, los metagenomas virales (también llamados viromes) deberían proporcionar cada vez más información sobre la diversidad y evolución viral. En 2002, Mya Breitbart, Forest Rohwer y sus colegas utilizaron la secuenciación ambiental de escopeta para demostrar que 200 litros de agua de mar contienen más de 5,000 virus diferentes. Estudios posteriores mostraron que hay más de mil especies virales en las heces humanas y posiblemente un millón de virus diferentes por kilogramo de sedimento marino, incluyendo muchos bacteriófagos. Esencialmente, todos los virus en estos estudios fueron especies nuevas.

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    Figura: Encefalitis focina distermpora: Se trata de una sección de una corteza cerebral de foca portuaria. Las áreas blancas son lesiones tisulares causadas por una infección viral focina distermper.

    Para comprender la compleja diversidad de virus, una mirada más a los virus en ambientes acuáticos muestra, una cucharadita de agua de mar contiene alrededor de un millón de virus. Son esenciales para la regulación de los ecosistemas de agua salada y agua dulce. La mayoría de estos virus son bacteriófagos, que son inofensivos para plantas y animales. Infectan y destruyen las bacterias en comunidades microbianas acuáticas, constituyendo el mecanismo más importante de reciclaje de carbono en el medio marino. Las moléculas orgánicas liberadas de las células bacterianas por los virus estimulan el crecimiento fresco de bacterias y algas. Los microorganismos constituyen más del 90% de la biomasa en el mar. Se estima que los virus matan aproximadamente 20% de esta biomasa cada día y que hay 15 veces más virus en los océanos que bacterias y arqueas. Los virus son los principales agentes responsables de la rápida destrucción de las floraciones de algas dañinas, que a menudo matan a otras especies marinas. El número de virus en los océanos disminuye aún más en alta mar y más profundamente en el agua, donde hay menos organismos hospedadores. Los efectos de los virus marinos son de gran alcance. Al aumentar la cantidad de fotosíntesis en los océanos, los virus son indirectamente responsables de reducir la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera en aproximadamente tres gigatoneladas de carbono por año. Como cualquier organismo, los mamíferos marinos son susceptibles a infecciones virales. En 1988 y 2002, miles de focas portuarias fueron asesinadas en Europa por el virus del moquillo focino. Muchos otros virus, incluyendo calicivirus, herpesvirus, adenovirus y parvovirus circulan en poblaciones de mamíferos marinos.

    Los virus son un importante medio natural de transferencia de genes entre diferentes especies, lo que aumenta la diversidad genética e impulsa la evolución. Se piensa que los virus jugaron un papel central en la evolución temprana, antes de la diversificación de bacterias, arqueas y eucariotas y en la época del último ancestro común universal de la vida en la tierra. Los virus siguen siendo uno de los mayores reservorios de diversidad genética inexplorada en la tierra.

    LICENCIAS Y ATRIBUCIONES

    CC CONTENIDO LICENCIADO, ATRIBUCIÓN ESPECÍFICA

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