Caracterizar la diversidad de células microbianas en un puñado de suelo es tan complejo que se consideró imposible. Hasta la fecha, solo se ha identificado una pequeña fracción de los microbios que residen en, sobre y alrededor de los suelos como parte de los esfuerzos para comprender sus contribuciones ael ciclo global del carbono y otros ciclos de nutrientes. Los suelos también albergan innumerables virus que pueden infectar a los microbios, lo que afecta su capacidad para regular estos ciclos globales.
Reportado el 19 de noviembre de 2018, en Comunicaciones de la naturaleza investigadores genéticos del Instituto de Genoma Conjunto JGI del Departamento de Energía de EE. UU. Y la Universidad de Massachusetts descubrieron genomas de virus gigantes por primera vez en un ecosistema de suelo forestalAmherst UMass Amherst. Como su nombre lo indica, los virus gigantes se caracterizan por genomas y viriones desproporcionadamente grandes que albergan el material genético de los virus. Se los ha encontrado con frecuencia dentro de protistas y algas, por lo que se cree que tienen un impacto significativo enla dinámica de la población de sus anfitriones y los ciclos biogeoquímicos del planeta.
Los 16 nuevos virus gigantes descubiertos en este estudio aumentaron la diversidad filogenética del virus gigante total en más del 20 por ciento y pertenecen a diversos linajes. La mitad de los nuevos virus, por ejemplo, pertenecen a Klosneuvirinae, lo que la convierte en la subfamilia más grande deMimiviridae. Schulz y Woyke informaron previamente haber encontrado un nuevo grupo de virus gigantes que llamaron Klosneuviruses en metagenomas de aguas residuales.
"Estos virus gigantes probablemente se han pasado por alto en los ecosistemas del suelo, pero si se observan las principales proteínas de la cápside, que son códigos de barras o fragmentos de ellas, están por todas partes", dijo la directora del programa microbiano JGI y autora principal del estudio, TanjaWoyke.
Virus en el bosque de Harvard
Frederik Schulz, un científico investigador de JGI, descubrió los genomas del virus gigante, mientras ayudaba a Lauren Alteio, estudiante de posgrado de la Universidad de Massachusetts Amherst en el laboratorio de Jeff Blanchard, a analizar sus datos metagenómicos ". La gran cantidad de genomas distintos de virus gigantes encontrados en este muestreoel sitio no tiene paralelo en comparación con otros conjuntos de datos metagenómicos que he visto ", dijo Schulz. Los datos se generaron a partir de muestras de suelo que Alteio recolectó como parte del proyecto de Blanchard con el Programa de Ciencias Comunitarias de JGI".
Blanchard está generando genomas de referencia a partir de suelos recolectados en parcelas calentadas y no calentadas en el bosque de Harvard, datos que finalmente ayudarán a comprender la emisión y captura de gases de efecto invernadero microbianos. Alteio pasó un año en la JGI trabajando en este proyecto enel laboratorio de Woyke a través del Programa de Investigación de Estudiantes Graduados SCGSR de la Oficina de Ciencias del DOE.
Durante casi 30 años, el Bosque de Harvard en Massachusetts ha sido el hogar del experimento de calentamiento de suelos más antiguo del mundo. Financiado por el Programa de Investigación Ecológica a Largo Plazo LTER de la National Science Foundation, una porción de los 4,000 acres tiene cables calefactoresenterrado a unos centímetros bajo tierra regulando la temperatura para estar constantemente cinco grados más caliente que las áreas de control cercanas
"Esta es la primera vez que se descubren virus gigantes en un ecosistema forestal", dijo Blanchard, "y la sorprendente diversidad en solo un dedal del suelo sugiere que acabamos de comenzar a comprender su biodiversidad y su papel en los ecosistemas del suelo".
"Según el tamaño del genoma, varios de los nuevos virus se encontraban entre los virus más grandes descubiertos hasta la fecha", concluyó Schulz. "Uno de ellos, con un genoma de 2.4 megabase, llamamos" Hyperionvirus "en analogía con el más alto conocido del mundoárbol viviente "
Trozos más pequeños de diversidad del suelo
Con una miríada de células microbianas en un solo gramo de suelo, los investigadores de JGI intentaron reducir la complejidad clasificando por flujo los microbios en varios grupos pequeños de solo 100 células cada uno antes de secuenciar estos grupos por separado. Cuando los datos metagenómicos de este enfoquese analizaron 15 nuevos genomas de virus gigantes descubiertos. Por el contrario, solo se recuperó un genoma de virus gigante gigante utilizando el enfoque estándar de metagenoma de escopeta de toda la comunidad en muestras de suelo de bosque a granel, aunque estas muestras de suelo de volumen se secuenciaron mucho más profundamente.
"Este enfoque no estándar se tomó deliberadamente para dividir la diversidad en trozos más pequeños. Si lo hubiéramos hecho de la manera habitual, habríamos pasado por alto estos virus gigantes", dijo el científico de JGI, Rex Malmstrom, también coautor del estudio.
"La riqueza de los virus gigantes en el suelo es notable y subraya la naturaleza omnipresente de estas entidades enigmáticas y que estos virus aún están en su mayoría inexplorados", dijo Schulz.
Woyke estuvo de acuerdo en que encontrar estos novedosos genomas de virus gigantes es solo el comienzo. "Los suelos han sido un ecosistema pasado por alto para la diversidad de virus gigantes, con estudios centrados principalmente en ambientes acuáticos. Los datos del suelo de metagenomas no combinados sugieren que el alcance de la diversidad de virus gigantes enEl suelo del bosque de Harvard es mucho más alto que los 16 genomas recuperados en este estudio, pero acceder a los genomas con enfoques tradicionales es un desafío. Este descubrimiento sugiere que los suelos deberían considerarse un objetivo para los esfuerzos de co-cultivo de virus gigantes ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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